Project

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4D and Ultrafast Electron Microscopy

Applicant Lorenz Ulrich
Number 163681
Funding scheme SNSF Professorships
Research institution Institut des sciences et ingénierie chimiques EPFL - SB - ISIC
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Physical Chemistry
Start/End 01.03.2016 - 31.08.2021
Approved amount 1'599'998.00
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Keywords (5)

Ultrafast Electron Microscopy; Time-resolved Electron Microscopy; Dynamics of nanodroplets; Shaping electron pulses; Dynamics of water

Lay Summary (German)

Lead
Zeitaufgelöste Elektronenmikroskopie verbindet die räumliche Auflösung eines Elektronenmikroskops mit der zeitlichen Auflösung moderner Lasersysteme und eröffnet damit neue Möglichkeiten, die Dynamik von Nanosystemen zu untersuchen. Das hier beschriebene Forschungsvorhaben umfasst drei Projekte, denen die Anwendung und Weiterentwicklung der Zeitaufgelösten Elektronenmikroskopie gemein ist.
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

I) Dynamik von Nanotröpfchen. Obwohl Nanotröpfchen allgegenwärtig sind, hat sich ihre Dynamik bisher jeglicher Untersuchung entzogen. Mit geringer werdender Größe des Tröpfchens steht zu erwarten, dass sich die molekularen Eigenschaften der Flüssigkeit zunehmend manifestieren, so dass die Dynamik von der makroskopischer Tropfen abweichen wird. Ziel ist, solche Nano-Effekte erstmalig zu beobachten und zu charakterisieren.

II) Dynamik von Wasser. Wasser ist wohl die bedeutendste Flüssigkeit für unsere Existenz. Jedoch sind zentrale Fragestellungen zu den Eigenschaften von Wasser bisher unbeantwortet geblieben. Die Zeitaufgelöste Elektronenmikroskopie bietet hier einen neuen Ansatz, schnelle strukturelle Transformation der Flüssigkeit zu induzieren und abzubilden mit dem Ziel, neue Einsichten in die Eigenschaften von Wasser zu gewinnen.

III) Manipulation von Elektronenpulsen. Die Zeitaufgelöste Elektronenmikroskopie verwendet kurze Elektronenpulse, um Schnappschüsse der sich entfaltenden Dynamik einer Probe aufzunehmen. Das Ziel diese Projekts ist, Methoden zu entwickeln, um die zeitliche Struktur des Elektronenpulses zu manipulieren und somit neuartige Experimente zu ermöglichen, um die Dynamik von Nanosystemen zu studieren.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Dem Forschungsprojekt liegen fundamentale Fragestellungen in drei verschiedenen Themengebieten zugrunde, deren Erhellung weitreichende Auswirkungen für eine Reihe von wissenschaftlichen Disziplinen haben wird.

 

Direct link to Lay Summary Last update: 25.02.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
183295 Unraveling the Growth Mechanisms of Shaped Nanoparticles for Catalytic Applications 01.01.2019 R'EQUIP

Abstract

The research project revolves around Time-resolved Electron Microscopy, which combines the spatial resolution of Electron Microscopes with the time resolution of modern laser systems, thus opening up exciting possibilities to study dynamics at the nanoscale. In particular, three specific directions will be pursued. The first project involves the dynamics of nanodroplets, which so far have eluded experimental study, even though nanodroplets are ubiquitous and find a broad range of applications. In particular, the question will be addressed how their dynamics deviate from those of macroscopic droplets as the droplet size is decreased to nanoscale dimensions. The second project aims at gaining novel insights into the properties of water by studying its fast structural transformations following laser excitation. Since water is arguably the most important liquid, such insights will potentially have far-reaching implications, from biochemistry to interstellar chemistry. The goal of the last project is the development of new tools for shaping electron pulses in the longitudinal direction to enable novel experimental approaches for studying ultrafast dynamics of a sample.
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