Schrittweise Aggregation kleiner Moleküle in Düsenstrahlen: Von Dimeren zu den Bildungsblöcken von Kristallkeimen

• Applicant: Professor Dr. Karl Kleinermanns
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2006 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 13532987

Das Teilprojekt E beschäftigt sich mit den Aggregaten kleiner Moleküle, die sich nach Abkühlung in einem Düsenstrahl auf wenige Kelvin durch IR-UV und UV-UV Doppelresonanzspektroskopie großen- und isomerenselektiv untersuchen lassen. Da resonante Laserionisation als Nachweis verwendet wird, lassen sich auch komplexere Aggregate AnBm als Modellsysteme für isolierte Kristallisationskeime analysieren, z.B. auf ihre Fähigkeit im Molekularstrahl Co-Nanokristalle zu bilden. Es sollen Pyridin- bzw. Pyrazin-Acetylen und Tryptophan-Wasser Aggregate mit 1+1 REMPI analysiert werden. Die isomerenselektiven IR-UV Schwingungsspektren im Bereich der OH-, CH-, und NH- Streckschwingungen geben direkte Information zur Verknüpfung der Monomere in den Aggregaten. Pyridin/Pyrazin-Acetylen soll ein ¿Benchmark -System werden, an dem die Wechselwirkung eines aciden H-atoms mit freien Elektronenpaaren an Heteroatomen wie in CH( Acetylen)¿¿¿N(Pyridin,Pyrazin) und -N¿¿¿H-C¿C-H¿¿¿N- sowie die Rolle von CH¿¿¿¿ und ¿¿¿¿¿ Wechselwirkungen bei der Co-Kristallisation untersucht werden kann. Am Beispiel von Phenol-Aggregaten soll der Einfluss von Ionen (hier Phenol+) auf die Effizienz der Kristallisationskeimbildung untersucht werden. Cluster der Phenolaggregate alternativ mit Wasser und einem nichtprotischen Lösungsmittel X ( z.B. Dioxan) sollen Auskunft über verschiedene (Phenol)n Strukturen in (Phenol)nXm zum Vergleich mit den entsprechenden Kristall Strukturen geben. Temperaturvariation soll Aufschluss über den Einfluss von Entropie und Enthalpie auf die Ausbildung verschiedener Aggregatstrukturen geben. Im zweiten Teil des Projektes sollen der Übergang der Aminosäure Tryptophan von der neutralen zur zwitterionischen Form in schrittweise größer werdenden Aggregaten von Tryptophan mit Wasser untersucht werden. Ziel ist es hier, zur Aufklärung der Rolle von ¿Kristallwasser bei der Ausbildung von Kristallstrukturen kleiner biologischer Moleküle beizutragen.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 618: Understanding the Aggregation of Small Molecules Using Precise Methods - Interplay between Experiment and Theory
• Major Instrumentation: Nd-YAG Laser
• Instrumentation Group: 5700 Festkörper-Laser