Analyse und Kontrolle photoinduzierter Prozesse in Chlorwasserstoff-Ionen (HCI+, DCI+)

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Michael Weitzel
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17628819

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel dieses Projektes war die Identifikation von geeigneten Konzepten – konkret Laserpulsparametern – zur Kontrolle photochemischer Elementarprozesse in Chlorwasserstoff-Ionen. Chlorwasserstoff-Ionen HCl+ (DCl+) können entlang zweier konkurrierender Reaktionskanäle dissoziieren, i. in Cl+ + H (D) sowie ii. in Cl + H+ (D+). In Ein-Farb-Experimenten bei 800 nm konnte das Produktverhältnis D+ / Cl+ sowohl durch Variation der Laserpulsintensität als auch des linearen chirps deutlich variiert werden (von 0 bis ca. 3 : 1). Es wurde gezeigt, daß der zugrundeliegende Mechanismus schwingungsangeregte HCl+ (DCl+) Ionen involviert. In Zwei-Puls Experimenten gelang die gezielte Photodissoziation von HCl+ (DCl+) Ionen im mittleren IR Bereich um 5 µm. Durch Einführen eines negativen chirps wird das Ausbeuteverhältnis D+ / Cl+ ebenfalls dramatisch variiert. Bei Arbeiten zur genaueren Etablierung des Zeit-Nullpunktes in Zwei-Puls-Experimenten wurde die Möglichkeit entdeckt, Produktausbeuten durch Variation einer Zeit-Verzögerung von 1.3 fs umzukehren. Des Weiteren konnte gezeigt werden, daß die Femtosekunden-Laserionisation insbesondere mit geformten fs-Pulsen grundsätzlich die Möglichkeit zur Unterscheidung von Isomeren und sogar von Enantiomeren eröffnet. Die Analyse der maximalen kinetischen Energie von Protonen bei einer dissoziativen Ionisation liefert Hinweise auf Ladungslokalisation.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Femtochemistry VII: Fundamental Ultrafast Processes in Chemistry, Physics, and Biology; Castleman, A. W., Jr., Kimble, M. L., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2006, p. 500-504 Controlling the dissociative ionization of DCl by femtosecond laser pulses
  H. G. Breunig, A. Lauer, K.-M. Weitzel
  
• J. Phys. Chem. A, 110, 6395-6398, (2006) Control of branching ratios in the dissociative ionization of deuterium chloride
  H.G. Breunig, A. Lauer, K.-M. Weitzel
  
• ChemPhysChem, 2007, 8, 2185- 2188, (2007) Distinction of ortho- and para-Xylene by Femtosecond-Laser Mass Spectrometry
  G. Urbasch, H.G. Breunig, K.-M. Weitzel
  
• Optics and Spectroscopy, 103, 325-329, (2007) Control of branching ratio in the photofragmentation of DCl+ ions: effect of initial vibrational state
  M.V. Korolkov, H.G. Breunig, K.-M. Weitzel
  
• J. Chem. Phys., 128, 121101-1-4, (2008) Phase control of molecular fragmentation with a pair of femtosecond-laser pulses
  H.G. Breunig, G. Urbasch, K.-M. Weitzel
  
• ChemPhysChem, 10, 1199-1202, (2009) Circular Dichroism in Ion Yields of Femtosecond-Laser Mass Spectrometry
  H.G. Breunig, G. Urbasch, K.-M. Weitzel