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Die Abbildung zeigt ein Doppelhologramm. In ihm sind die zwei aufeinanderfolgenden Bilder codiert.

Der schnellste "Film" der Welt

Deutschen Physikern ist es gelungen, mit Röntgenstrahlung eine ultraschnelle Bildsequenz aufzunehmen. Das Verfahren erlaubt nach eigenen Angaben erstmals, mikro- und nanometerkleine Objekte zu zwei extrem kurz aufeinanderfolgenden Zeiten abzubilden.

Physik 10.01.2011

Dazu wird ein spezielles holografisches Abbildungsverfahren für Röntgenstrahlen benutzt. "Die kurzwellige Röntgenstrahlung ermöglicht die Abbildung kleinster Strukturen", erklärt Stefan Eisebitt, Professor am Institut für Optik und Atomare Physik der TU Berlin, in einer Aussendung. "Mit unserem holografischen Verfahren können zwei extrem kurze Röntgenpulse zur Bildgebung benutzt werden."

50 Femtosekunden Zeitabstand

Die Studie:

"Sequential femtosecond X-ray imaging" von Stefan Eisebitt und Kollegen ist in der Fachzeitschrift "Nature Photonics" erschienen.

Dazu werden Pulse aus dem Röntgenlaser "Flash" bei DESY in Hamburg zunächst in zwei separate Lichtblitze "zerschnitten". Diese treffen dann zeitlich versetzt das abzubildende Objekt - im Falle der Berliner Forscher das Brandenburger Tor im Mikroformat, das als Demonstrationsobjekt diente.

Eine spezielle holografische Abbildung erlaubt es nun, die von beiden Pulsen erzeugten Bilder überlagert aufzunehmen und anschließend den verschiedenen Aufnahmezeiten zuzuordnen. Das Verfahren macht ultraschnelle Prozesse sichtbar.

Die Abbildung zeigt ein Doppelhologramm. In ihm sind die zwei aufeinanderfolgenden Bilder codiert.

TU Berlin

Die Abbildung zeigt ein Doppelhologramm. In ihm sind die zwei aufeinanderfolgenden Bilder codiert.

So demonstrierten die Forscher in einer Studie die Methode, zwei eng aufeinanderfolgende "Schnappschüsse" aufnehmen zu können, durch eine Bildsequenz mit nur 50 Femtosekunden Zeitabstand. Eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstel Sekunde.

Hoffnung auf "molekularen Film"

"Dieses Zeitintervall ist so kurz, dass selbst ein Lichtstrahl in dieser Zeit nur um die Breite eines Haares vorankommt", erklärt Christian Günther vom Helmholtz-Zentrum Berlin. Diese extrem hohe Zeitauflösung gepaart mit der Möglichkeit, kleinste Objekte zu sehen, war die Motivation für die Entwicklung des Verfahrens.

"Das langfristige Ziel ist es, die Bewegung von Molekülen und Nanostrukturen verfolgen zu können, zum Beispiel während chemischer Reaktionen", sagt Stefan Eisebitt.

"Unsere Methode ist ein wichtiger Schritt hin zum 'molekularen Film', der uns hilft, die fundamentalen Vorgänge bei physikalischen und chemischen Prozessen zu sehen und zu verstehen. Beispiele sind Änderungen der Form von Enzymen während der chemischen Reaktion oder ultraschnelle Magnetisierungsänderungen in neuartigen Datenspeichern."

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