Änderungen des LC-Brechungsindexes auf der Femtosekunden-Zeitskala wurden durch die Induktion einer ultraschnellen elektronischen Kerr-Reaktion berichtet. Darüber hinaus entspannte sich eine solche elektronische Anregung durch kohärente Molekularschwingungen, die die LC-Doppelbrechung bei einer Frequenz von wenigen THz modulieren [1].

Die hier vorgeschlagene Forschung konzentriert sich auf das Verständnis solcher Niederfrequenzphänomene beim Phasenübergang von isotropen (flüssigen) LCs in Flüssigkristalle und schließlich in feste Phasen. Insbesondere wird diese Untersuchung es ermöglichen, den Grad der Lokalisierung in der kollektiven Molekulardynamik zu definieren, die mit phasenstabilen THz-Pulsen angeregt wird, und dabei Fragen wie diese zu beantworten:

    Was ist die Natur der kollektiven molekularen Dynamik in LCs im Vergleich zur einzelmolekularen Dynamik?
    Kann resonante kollektive Dynamik vorübergehend die elektronischen und/oder strukturellen Eigenschaften von LCs beeinflussen?
    Welches ist das physikalische Prinzip hinter der Absorption von THz-Strahlung in LCs? Ist es über den gesamten 1-10-THz-Spektralbereich gleich?
    Können wir in Flüssigkristallen eine phononenartige Anregung induzieren?

Zu diesem Zweck wurde eine THz-Pump- und optische Probe aufgebaut, bei der durch Pumpen eines organischen Kristalls mit einem OPA, der von einem hochmodernen verstärkten Ti:Saphir-Lasersystem (~35 fs, ~9 mJ) angetrieben wird, breitbandige THz-Strahlung mit hohem Feld erzielt wird. Der erzeugte THz-Strahl wird durch elektro-optische Abtastung charakterisiert.

[1] Cattaneo, L., et al., Ultrafast all-optical response of a nematic liquid crystal. Optics Express, 2015. 23(11): p. 14010-14017.