Experimentelle Erforschung der elektronischen Struktur und der ultraschnellen Elektronendynamik von Übergangsmetallkomplexen in Wasser mittels zeitaufgelöster Zwei-Farben Pump-Probe Photoelektronen-Spektroskopie

• Antragsteller: Dr. Robert Seidel
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220612195

Ziel des Projektes ist die experimentelle Erforschung ultraschneller photoinduzierter Elektronenprozesse in wässrigen Übergangsmetallsystemen, die nach der Absorption von sichtbarem oder UV-Licht stattfinden. Die elektronisch angeregten Komplexe relaxieren über mehrere (instabile) Zwischenstufen entweder in einen neuen stabilen Molekülzustand oder zurück in den Grundzustand. Die Bestimmung der charakteristischen Energien und Lebensdauern dieser Zwischenzustände lassen Rückschlüsse auf die Wechselwirkungsdynamik zwischen den Übergangsmetallkomplexen und den umgebenden Liganden zu. Insbesondere Eisenkomplexe wie [Fe(CN)6]4-/3-, [Fe(tren(py)3]2+ oder Fe(H2O)62+/3+ sind vielversprechende Kandidaten für Ladungstransfer- und/oder Spin-Umklapp-Prozesse. Um die Prozesse auf ihrer natürlichen Femtosekunden-Zeitskala zu verfolgen, benutzen wir zeitaufgelöste Pump-Probe Photoelektronen-Spektroskopie. Unser Target ist ein nur wenige Mikrometer dünner Flüssigkeitsstrahl, der unter einem Druck von einigen bar in die Vakuumanlage injiziert wird. Ein ultrakurzer Laser-Pumppuls (ca. 30 fs Pulsbreite, 800 nm Wellenlänge) regt die Elektronen in der Flüssigkeit an. Ein zweiter, geeignet verzögerter Laserpuls (im UV), ionisiert die elektronisch angeregten Komplexmoleküle. Die emittierten Photoelektronen werden mittels eines Elektronen-Flugzeit-Spektrometers detektiert. Aus dem resultierenden transienten Photoemissionsspektrum lassen sich dann Informationen über die Relaxationsdynamik und Energetik gewinnen. Ein weiteres Projektziel ist die Untersuchung der Winkelverteilung von Photoelektronen aus Valenzorbitalen bei gegebener Laser-Photonenenergie. Mit Hilfe von EUV-Photonen (bis 20 nm) aus einer High-Harmonic-Generation-Laserquelle wollen wir die Anwendbarkeit der Cooper-Zare-Formel, die die Winkelabhängigkeit in der Gasphase beschreibt, für verschiedene Flüssigkeiten-Probentiefen untersuchen sowie Valenz-Photoelektronenspektren deutlich unterhalb der Ionisationsschwelle messen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Stephen E. Bradforth