Intra- und Intermolekulare Dynamik pi-konjugierter Moleküle und ihrer Dimere

• Antragsteller: Professor Dr. Ingo Fischer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193502963

In Mittelpunkt dieses Projekts stehen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und Heterozyklen, die von materialwissenschaftlichem Interesse sind. Wir wollen die Prozesse studieren, die in diesen Molekülen nach Lichtanregung ablaufen. Der Großteil der Experimente soll in der Gasphase durchgeführt werden, allerdings werden auch ergänzende Messungen in Lösung stattfinden. Neben den isolierten Molekülen untersuchen wir auch ihre Dimere, um Energietransferprozesse in größeren Aggregaten besser zu verstehen. Gasphasen-Daten lassen sich optimal mit akkuraten Rechnungen vergleichen und stellen einen Bezugspunkt für die Theorie dar, der für Rechnungen an größeren Systemen unverzichtbar ist. Als wichtigste experimentelle Methode kommt die zeitaufgelöste Spektroskopie im Pikosekunden- (ps-) Bereich zum Einsatz. Neu soll in dieser Phase des Projekts die zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie etabliert werden, die wir mit modernen bildgebenden Detektionsverfahren koppeln wollen. Damit lassen sich detailliertere Einblicke in die lichtinduzierte Dynamik gewinnen.Eine wichtige Klasse von Molekülen, die Gegenstand des Projekts sein wird, sind organische Heterozyklen wie 1,8-Naphthalsäureanhydrid (NDCA) and 1,8-Naphthalimid (NI). In diesen Molekülen stehen zwei wichtige Deaktivierungsprozesse auf der ps-Zeitskala im Wettbewerb, innere Umwandlung (internal conversion) und Rekombination (intersystem crossing). Eine korrekte Beschreibung in diesen Modellmolekülen kann zu einem besseren Verständnis der Photodynamik in Heterozyklen allgemein führen.Daneben werden wir unsere Arbeit an Pyrenen fortsetzen und die Bildung von Exzimeren, stark gebundenen angeregten Zuständen im Dimer, als Funktion der Anregungsenergie und der Substituenten studieren. Weitere Moleküle von Interesse sind das Tetracen-Dimer, das als Modellsystem für den effizienten Energietransport durch Rekombination gilt (singlet fission) sowie gespannte Ringsysteme, die Modelle für Defekte in größeren Kohlenstoffstrukturen darstellen. Von besonderer Bedeutung für das Projekt ist die enge Kooperation mit theoretischen und präparativen Arbeitsgruppen an unserer Fakultät.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen