Zeitabhängige Neutralisation von hochgeladenen Ionen

Wenn wir Elektronen aus einem Atom entfernen, wird es zu einem geladenen Ion. Indem wir mehr und mehr Elektronen entfernen, kann das Ion einen sehr hohen Ladungszustand erreichen. Wenn sich dieses hochgeladene Ion der Oberfläche eines Materials nähert, treten viele Phänomene auf einmal auf. Das Ion kann direkt auf Atome treffen, was zu einer billardartigen Bewegung der Oberflächenatome führt. Was noch wichtiger ist: Da das Ion versucht, seine Ladung zu minimieren, wird es beginnen, Elektronen aus der Materialoberfläche zu ziehen. Dieser Elektroneneinfang beeinflusst die Bewegung der Atome auf interessante Weise und überträgt eine große Menge an Energie auf die Oberfläche. Dies kann zu dauerhaften Veränderungen in der Oberflächenstruktur führen, die für spätere Anwendungen nützlich sein können. Während dies ein nettes qualitatives Bild ist, haben wir kein quantitatives und tiefes Verständnis des Auftreffens hochgeladener Ionen auf einer Oberfläche. Der Grund dafür ist die Kopplung aller Prozesse miteinander, was es zu einem wirklich komplizierten Problem macht, das im Detail zu klären ist. Unser Projekt wird sowohl das, was im Labor mit hochgeladenen Ionen erreicht wurde, als auch das, was in groß angelegten Computersimulationen solcher Ionen möglich ist, in enger Zusammenarbeit zwischen Theorie und Experiment vorantreiben. Die gleichzeitige Nutzung von Tausenden von Computerprozessoren und die Entwicklung neuer Computerprogramme ermöglicht es uns, Ioneneinschläge zu simulieren. Nach Fertigstellung werden wir in der Lage sein, Experimente auf den Computer zu übertragen und deren Details genau zu beobachten, bevor wir uns konkreten Anwendungen zuwenden.