Verbesserung der Empfindlichkeit von THz-Elektronenspinresonanz im Frequenzbereich

• Antragsteller: Professor Dr. Joris van Slageren, seit 2/2018
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221161900

Das Ziel dieses Projekts ist die weitere Verbesserung der Empfindlichkeit von Hochfrequenzelektronenspinresonanzmethoden. Die Verbesserungen werden es erlauben Messungen an Proben mit kleinen Spinzahlen in der Frequenzdomäne durchzuführen, was die Erforschung anwendungsnaher Proben, wie Metallo-Enzyme, (nanostrukturierter) dünner Schichten und heterogener Katalysatorteilchen, ermöglicht. Wir werden auf die Ergebnisse der ersten Förderperiode aufbauen, in der wir in der Lage waren, die Empfindlichkeit von magnetischer Resonanzspektroskopie in der Frequenzdomäne um drei Größenordnungen zu erhöhen. Dies wurde durch die erfolgreiche Implementierung eines Feldmodulationssystems, sowie durch die weitgehende Entfernung von Stehwellen aus dem Terahertzstrahl, erreicht.In der Fortsetzung dieses Projekts erwarten wir weitere zwei Größenordnungen in der Empfindlichkeit zu gewinnen. Dies wird verwirklicht werden durch die weitere Entfernung stehender Wellen, sowie durch das Einbauen eines breitbandigen, durchstimmbaren Fabry-Pérot-Resonators. Wir streben eine Empfindlichkeit von 106 Spins an. Zweitens werden wir zum ersten Mal, sowohl in der Frequenz- als auch in der Felddomäne, Schnellscan-ESR im Terahertzbereich einführen. In der Frequenzdomäne wird dies im Vergleich zu konventionellen Hochfrequenz-ESR-Methoden die Messgeschwindigkeit um vier Größenordnungen erhöhen. Zudem werden es uns diese Messungen erlauben Einsicht in die sonst nur schwer zugängliche Spindynamik im Terahertzbereich zu erlangen. Drittens werden wir Messungen an anwendungsnahen Proben, wie dünnen Schichten molekularer Quantenbits oder molekularer Nanomagneten, sowie Katalysatornanoteilchen, durchführen. Schließlich werden wir die neuartige Methode der optisch-detektierten ESR im Terahertzbereich implementieren, wobei die optische Detektion mittels der Messung des Magnetozirkulardichroismus erfolgt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1601: New Frontiers in Sensitivity for EPR Spectroscopy: from Biological Cells to Nano Materials
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Petr Neugebauer, Ph.D., bis 2/2018