Ultraschneller Ladungstransfer und Isomerisationsdynamik von Molekülen in Lösung

Dieses Projekt hat zum Ziel, die gekoppelte Dynamik von Elektronen- und Kernfreiheitsgraden während chemischer Reaktionen in Lösung aufzudecken. Dazu werden Moleküle mit Femtosekundenpulsen im optischen Spektralbereich angeregt und ihre Dynamik wird mit kurzen Röntgenpulsen abgebildet. Verschiedene röntgenspektroskopische Verfahren dienen hier dazu, einen elementspezifischen Einblick in verschiedene Aspekte der dynamischen Pfade des Systems zu ermöglichen. Zeitaufgelöstes femtosekunden RIXS (von „resonant inelastic X-ray scattering”) erlaubt es, die Entwicklung elektronischer Prozesse wie z.B. die Besetzung molekularer Orbitale und damit die Lokalisierung von Ladung in molekularen Systemen in Echtzeit zu verfolgen. Außerdem ermöglicht femtosekunden RIXS die Abbildung der besetzten und unbesetzten Orbitale während molekularer Transformationen. Zeitaufgelöste Röntgenabsorptionsspektroskopie ist dagegen besonders gut geeignet, strukturelle Veränderungen der Moleküle in Lösung zu verfolgen und den Einfluss der Wechselwirkungen zwischen den gelösten Spezies und dem Lösungsmittel wie z.B. den Einfluss der Wasserstoffbrückenbindungen aufzuklären. Dieser Ansatz ermöglicht direkten Zugang zur chemischen Bindung in intermediären Zuständen während chemischer Reaktionen.

ZIEL

Dieses Projekt hat zum Ziel, die gekoppelte Dynamik von Elektronen- und Kernfreiheitsgraden während chemischer Reaktionen in Lösung aufzudecken.

SYNERGIE

Diese Arbeiten sind komplementär zu den Projekten P1 und P4 (Abbildung der strukturellen Entwicklung desselben Moleküls in der Gasphase bzw. in Nanokristallen). Außerdem stellen die hier verfolgten Experimente mit optisch getriggerten Reaktionen an Molekülen in Lösung den Startpunkt für zukünftige Untersuchungen  der Gleichgewichtsdynamik mit Röntgenstreuung dar (P5). Sie leiten schließlich zur Untersuchung thermisch aktivierter bzw. durch THz-Pulse angeregte Reaktionen über (P10).

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Kontakt

Doktorand

Henning Schröder
henning.schröder

Projektleitung

Prof. Dr. Alexander Föhlisch
alexander.föhlisch

 

Dr. Philippe Wernet
philippe.wernet

kooptierte Mitarbeiter

Dr. Rolf Mitzner

Dr. Annette Pietzsch

Dr. Wilson Quevedo

Markus Kubin (PhD)

 

 

Partner

S. Techert - MPIBC
K. Gaffney - PULSE
A. Nilsson - SLAC-SUNCAT