Die damit gewonnenen Erkenntnisse sollen genutzt werden, um mit neuartigen Fotovoltaik-Anlagen noch mehr Strom aus Sonnenlicht zu gewinnen.
Was steckt dahinter?
Es ist alltäglich und doch eine der wichtigsten physikalischen Reaktionen aus der Welt der Quantenforschung: Licht trifft auf Materie und das führt zu unterschiedlichsten Phänomenen; Menschen riskieren einen Sonnenbrand, schwarze Flächen werden heiß und in Fotovoltaik-Anlagen entsteht Elektrizität. Doch was steckt dahinter? Wenn ein Lichtteilchen, ein Photon, in einem Molekül auf ein Elektron trifft, schleudert es dieses aus seiner Bahn. Experten sagen, das Elektron wird angeregt, es gelangt auf eine höhere Ebene. Dabei hinterlässt es einen leeren Platz, ein Elektronenloch, mit dem es aber quantenmechanisch verbunden bleibt. Es entsteht ein Quasi-Teilchen, das "Exziton" genannt wird.
Durchbruch
Forschende der UniversitätenGöttingen, Graz, Kaiserslautern-Landau und Grenoble-Alpes gelang nun ein entscheidender Durchbruch. Sie konnten gleich mehrere Bilder von solchen Exzitonen aufnehmen. Eine bemerkenswerte Leistung angesichts der rasanten Veränderung und der winzigen Größe. Es geht hier um 0,000000000000001 Sekunden und eine Länge von 0,000000001 Metern.
Komplexe Bilder
Diese Technologie ermöglicht es den Wissenschaftler:innen, die quantenmechanische Wellenfunktion der Exzitonen messen und sichtbar machen. Das Team der Universität Graz trägt wesentlich zur Auswertung der Daten bei, indem es die theoretischen Modelle für die Analyse bereitstellt. "Der Aufbau in Göttingen ist einzigartig und kann diese komplexen Bilder machen. Wir können dann erklären, was man darauf sieht", sagt Peter Puschnig, Leiter des Forschungsteams an der Universität Graz.
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