För ”experiment som gett mänskligheten nya verktyg för att utforska elektronernas värld inuti atomer och molekyler”. Så stod det i prismotiveringen när Anne L’Huillier belönades med Nobelpriset i fysik 2023.

Då var det nästan fyra decennier sedan hon först skickat laserljus genom ädelgaser och lyckats generera övertoner av ljuset. Med tiden lyckades hennes forskargrupp skapa ljuspulser som bara var 130 attosekunder långa. Attosekundens del av sekunden motsvarar sekundens del av hela universums livslängd. Med så korta ljuspulser blir det möjligt att studera mycket snabba förlopp inne i materia, där pulserna kan liknas vid slutartiden för ett kameraöga.

Som professor i atomfysik och Wallenberg Scholar vid Lunds universitet fortsätter Anne L’Huillier tillsammans med sina kollegor att utveckla attosekundpulserna, förstå dem bättre och hitta nya sätt att använda dem. I dag har forskarna i Lund fyra lasersystem som skapar olika typer av attosekundpulser.

– Det fjärde systemet, baserat på en enklare, industriell laser, är nyast och har utvecklats i samarbete med ett holländskt företag inom halvledarindustrin. Att få jobba med den här typen av pulskälla för att hjälpa industrin är ett jättespännande steg för oss, säger Anne L’Huillier. 

Fyra källor med olika egenskaper

HG, High Harmonic Generation, generering av höga övertoner, kallas tekniken för att skapa attosekundpulser. De fyra källorna i Lund bygger alla på den tekniken, men de har olika karaktär och används till skilda experiment. I laboratoriet Attolab finns en standardkälla baserad på en titanium-safir-laser. Där gör man mätningar på fotoelektroner, som uppstår genom fotojonisering, och försöker att förstå deras kvantfysikaliska egenskaper. 

I labb nummer två produceras de mest intensiva attosekundpulserna med högst energi, medan det tredje labbet innehåller det avancerade lasersystemet OPCPA, Optical Parametric Chirped Pulse Amplification, där pulsernas repetitionshastighet är mycket hög. 

Det fjärde systemet är det industriella, och där utforskas något som Anne L’Huillier själv ser som en lite oväntad tillämpning av pulserna.

– Vi arbetar utifrån en idé om att de höga övertonerna ska kunna användas för att kontrollera komponenterna på datorchip, som idag tillverkas i så små dimensioner att det rör sig om några nanometer. Pulserna fungerar som ett slags diagnostisk strålning som kan visa om allt på datorchipen är på plats. Det handlar än så länge bara om en prototyp, men om det fungerar kan det bli en viktig teknologi.

Mycket kvar att upptäcka

Det här är bara ett exempel på hur attosekundpulserna skulle kunna användas för att lösa praktiska problem. I framtiden kommer sannolikt betydligt fler.

Jag har haft privilegiet att vara del av mitt forskningsfält ända från början. De kunskaper jag fått vill jag gärna förmedla – jag hoppas hinna skriva en bok.

– På sikt kan vårt arbete leda till att man kan studera och även kontrollera processer på nya sätt, exempelvis kemiska reaktioner som fotosyntesen där ljus och materia växelverkar. Men det återstår en hel del forskning innan något av detta blir till nytta i vardagslivet, säger Anne L’Huillier.

Och det finns fortfarande mycket kvar att upptäcka om pulserna själva.

– Det är det som är så superintressant! Det här samarbetet med halvledarindustrin har till exempel krävt lite mer kvantitativa kunskaper av oss, vi har tvingats studera processen för att skapa övertoner på ett nytt sätt. Det är ett komplext fenomen med många parametrar och vi lär oss fortfarande saker. 

Intensivt att ha ett nytt ”jobb”

Det första året som Nobelpristagare har varit intensivt. För alltifrån barngrupper och kvinnoorganisationer till universitetssällskap har Anne L’Huillier gjort över hundra föreläsningar, och behövt tacka nej till ännu fler. Samtidigt försöker hon vara delaktig i sin grupps forskning och är huvudhandledare för en doktorand.

– Det har varit både roligt och lite tufft. Jag inser ju att det är bra för forskningen, för Lunds universitet, och för att inspirera unga människor – inte minst kvinnor. Jag känner att jag måste vara värdig det här fina priset. Det är lite dumt att tänka så, men jag gör ändå det. Och det kan kräva mycket energi. Det är så många som vill ta en selfie eller få en autograf och det är inte riktigt min personlighet... Men om det gör folk glada, så varför inte?

Hon förväntar sig att de kommande åren ska bli lugnare. Kanske. Bara tre kvinnliga Nobelpristagare i fysik är i livet – möjligen är det ett skäl till att hennes andra år efter priset innehåller nästan lika många bokningar som det första. Hon prioriterar lokala och svenska förfrågningar, i andra hand födelselandet Frankrike och övriga Europa. Därefter resten av världen. Helst åker hon tåg dit hon ska, hon oroar sig för planeten, men tvingas kompromissa lite. 

– Att vara Nobelpristagare är verkligen som att ha ett nytt jobb, som det är viktigt att ta vara på. Och som man ska hinna göra parallellt med sina andra.

Text Lisa Kirsebom
Bild Kennet Ruona