Ionization-Induced Subcycle Metallization of Nanoparticles in Few-Cycle Pulses

Strong-field laser-matter interactions in nanoscale targets offer unique avenues for the generation and detailed characterization of matter under extreme conditions. Field-driven, subcycle ionization-induced metallization of nanoscale solids in intense laser fields has been predicted (Peltz et al. Time-Resolved X-ray Imaging of Anisotropic Nanoplasma Expansion. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 133401), but its observation was hampered by a lack of a smoking gun. Here, we report the ultrafast metallization of isolated dielectric and semiconducting nanoparticles under intense few-cycle laser pulses. The highest-energy electron emission is found to be a decisive proof that shows a characteristic cutoff modification to a metallic limit for intensities high enough to ignite carrier avalanching in the volume of the particles. Semiclassical Mean-field Mie Monte-Carlo transport simulations reveal the underlying dynamics and explain the observed evolution by near-field driven electron backscattering from the metallizing target.

Seiffert, Lennart (författare)
Süssmann, Frederik (författare)
Zherebtsov, Sergey (författare)
Passig, Johannes (författare)
Kessel, Alexander (författare)
Trushin, Sergei A. (författare)
Kling, Nora G. (författare)
Ben-Itzhak, Itzik (författare)
Mondes, Valerie (författare)
Graf, Christina (författare)
Rühl, Eckart (författare)
Veisz, LaszloUmeå universitet,Institutionen för fysik(Swepub:umu)vela0020 (författare)
Karsch, Stefan (författare)
Rodriguez-Fernandez, Jessica (författare)
Stockman, Mark, I (författare)
Tiggesbaeumker, Josef (författare)
Meiwes-Broer, Karl-Heinz (författare)
Fennel, Thomas (författare)
Kling, Matthias F. (författare)
Umeå universitetInstitutionen för fysik (creator_code:org_t)

Ingår i:ACS Photonics: American Chemical Society (ACS)7:11, s. 3207-32152330-4022

Om ämnet

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.