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27. April 2010

Dr. Olga Smirnova

Die Atomphysikerin arbeitet am Max-Born-Institut an der Entwicklung der Attosekunden-Wissenschaft

Olga Smirnova wurde in Moskau geboren, sie hat ihr Studium an der Moskauer staatlichen Universität abgeschlossen. Nach Fertigstellung ihrer Doktorarbeit 2000 arbeitete sie als Dozentin an der Moskauer staatlichen Universität. Während ihrer Lehrtätigkeit entwickelte sie ein besonderes Interesse an dem gerade neu entstehenden Gebiet der Attosekunden-Wissenschaft, weshalb sie 2003 als Lise-Meitner-Stipendiatin an die Technische Universität Wien ging, um bei Dr. A. Scrinzi und Professor F. Krausz zu arbeiten. 2005 wurde sie Mitarbeiterin an einem weiteren großen Forschungszentrum der Attosekunden-Wissenschaft, dem National Research Council Kanada, wo sie bei Professor P. Corkum und Dr. M. Ivanov arbeitete. Dort erhielt sie im Jahr 2007 „tenure“. 2009 kam Olga Smirnova als Junior-Arbeitsgruppenleiterin an das Max-Born-Institut, um die theoretischen Lösungswege für ultraschnelle dynamische Abbildung zu entwickeln, nachdem sie mit dem von ihr eingereichten Vorschlag den Wettbewerb der Leibniz-Gemeinschaft im Rahmen des SAW-Verfahrens für den “Pakt für Forschung und Innovation” gewonnen hatte. Abbildung von Strukturen und Dynamik ist eine der großen Richtungen moderner Wissenschaft, die Physik, Chemie und Biologie umfasst. Der Übergang von der Beobachtung der Kinetik von Ensemblen chemischer und biologischer Strukturen zur Dynamik einzelner Moleküle wurde mit dem Einzug der Femtosekunden-Wissenschaft möglich, die den Bewegungen der Atome innerhalb eines Moleküls folgt. Allerdings liegt dem Leben der Atome und letztendlich auch den chemischen Umgruppierungen (Reaktionen), die daraus resultieren, eine sehr viel schnellere Bewegung, die der Elektronen, zugrunde, die ihre Bewegung in Molekülen kontrolliert. Diese Elektronenbewegung erfolgt im Attosekundenbereich (1 asec=10-18 sec). Olga Smirnova arbeitet an der Entwicklung der Attosekunden-Wissenschaft, um diese und andere Arten der ultraschnellen elektronischen Dynamik verfolgen zu können. Sie konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Methoden für ultraschnelle Messungen, die auf der Anwendung starker Infrarotfelder beruhen, um Elektronen in Molekülen zu steuern und sie zur Abbildung ihrer Eigenbewegung mit Hilfe der so genannten Rekollision (recollision) zu nutzen. Rekollision ist die natürliche Sonde der Attosekundendynamik, die Attosekunden Zeit und sub-Angstrom räumliche Auflösung liefert. Rekollision tritt auf, wenn das freigesetzte Elektron, das im starken Laserfeld oszilliert, wieder auf das Ion trifft. Dies eröffnet unterschiedliche Ausgangskanäle, wie elastische und unelastische Streuung und Strahlungsrekombination. Der erstere Kanal kann genutzt werden, um Beugungsbilder des Ursprungsions im Moment der Rekollision zu erhalten, der letztere zeichnet die molekulare Struktur und Dynamik der emittierten XUV-Strahlung auf (höhere Harmonische des antreibenden Feldes). Diese neuen Methoden der ultraschnellen Messungen befassen sich mit komplexen nicht perturbativen Wechselwirkungen zwischen Molekülen und Laserpulsen. Solche Wechselwirkungen sind eine Herausforderung an die quantitativ genaue theoretische Beschreibung. Die wissenschaftliche Arbeit von Dr. Olga Smirnova konzentriert sich auf die Entwicklung genauer theroretischer Ansätze, die diesen Herausforderungen gewachsen sind und auf die Rekonstruktion von Attosekunden-Multielektronen-Dynamik in Atomen und Molekülen aus experimentellen Observablen. Die Kombination von Theorie (entwickelt in Zusammenarbeit mit Dr. S. Patchkovskii und Dr. M. Ivanov) und Experiment (Dr. Y. Mairesse et al) an CO2-Molekülen beim HHG-Prozess (Abbildung 1) haben ihr und ihren Kollegen ermöglicht, die Dynamik starker Feldionisation sowohl zeitlich als auch räumlich aufzulösen. Die Abbildung zeigt gemessene (a-b) und berechnete (c-d) harmonische Spektren als Funktion der Harmonischen und des molekularen Winkels in CO2, genutzt zur Rekonstruktion der Loch-Dynamik während und nach der Ionisation. Die experimentellen Intensitäten sind I = 1.1 1014 W/cm2 (a) und I = 1.8\ 1014 W/cm2 (b); gezeigt werden die Berechnungen für I = 1.26 101014 W/cm2 and I = 1.8 101014 W/cm2. Kontakt: Dr. Olga Smirnova, smirnova(at)mbi-berlin.de, Tel. +49 30 / 6392-1356 Max Born Institute, Berlin-Adlershof, www.mbi-berlin.de

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