Untersuchung der Protonentransfer-Dynamik mittels Femtosekunden Vierwellenmischen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christoph Riehn
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 26476849

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die ursprüngliche Zielrichtung des Projektes, nämlich der Nachweis der Protonendynamik in tunnelaufgespaltenen Zuständen mittels fs-DFWM, wurde geändert. Da die Experimente unter deutlich verbesserten Aufnahmebedingungen im Zusammenspiel mit neuen theoretischen Analysen keine Hinweise auf den Einfluss der Tunnelaufspaltung auf die fs-DFWM- Transienten ergaben, wurde der Schwerpunkt der Untersuchungen auf andere intramolekulare Bewegungsformen (mit deutlich niedrigeren Barrieren) verschoben. Wir haben erfolgreich neuartige Messungen mit der Methode der Fs-DFWM durchgeführt und für die Analyse der Daten einen neuen Ansatz entwickelt und erfolgreich auf die Pseudorotation des Moleküls Pyrrolidin angewendet. Obwohl Pyrrolidin seit mehr als 20 Jahren im Hinblick auf diese Bewegungsform spektroskopisch untersucht wird, stellt unsere Studie die erste experimentelle Bestimmung des zugehörigen intramolekularen Potentials für Pyrrolidin dar. Die weitere allgemeine Anwendbarkeit dieser Methodik, der Analyse von large amplitude motions, ist möglich und wird zurzeit am Cyclopenten verfeinert. In parallelen Untersuchungen haben wir den solvatinduzierten intramolekularen Protonentransfer (Tautomerisierung) bzw. die strukturellen Voraussetzungen dafür im elektronisch angeregten Zustand von Pyrrolo-Chinolin mit Wasser oder Methanol untersucht. Dafür haben wir ein neues laserspektroskopisches Verfahren IR/fsMPI entwickelt, dass es ermöglicht die strukturellen Voraussetzungen für kurzlebige Zustände zu bestimmen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 105. Bunsentagung (Erlangen, 25-27 Mai 2006) The influence of Nuclear Spin Statistics on Femtosecond Degenerate Four Wave Mixing spectroscopy of polyatomic systems
  M. I. Kunitski, C. Riehn, V. V. Matylitsky, M. F. Gelin, B. Brutschy
  
• Detection and Structural Characterization of Clusters with Ultrashort-Lived Electronically Excited States: IR Absorption Detected by Femtosecond Multiphoton Ionization, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10000-10001
  Y. Nosenko, M. Kunitski, R. P. Thummel, A. Kyrychenko, J. Herbich, J. Waluk, C. Riehn, B. Brutschy
  
• Femtochemistry and Femtobiology 8 (Oxford, 22 –27 Juli 2007) Pseudorotation of pyrrolidine and shortlived excited-state of 7-(2'-pyridyl)indole studied by femtosecond spectroscopy in the gas phase
  M. I. Kunitski, Y. Nosenko, V.V. Matylitsky, C. Riehn, B. Brutschy
  
• 107. Bunsentagung (Saarbrücken, 1-3 Mai 2008) Pseudorotation of pyrrolidine studied by femtosecond Degenerate Four-Wave Mixing spectroscopy in the gas-phase
  M. I. Kunitski, C. Riehn, B. Brutschy
  
• Separation of Different Hydrogen-Bonded Clusters by Femtosecond UV-Ionization-Detected Infrared Spectroscopy: 1H-Pyrrolo[3,2-h]quinoline•(H2O)n=1,2 Complexes, J. Phys. Chem. 2008, 112, 1150-1156
  Y. Nosenko, M. Kunitski, C. Riehn, R.P. Thummel, A. Kyrychenko, J. Herbich, J. Waluk, B. Brutschy
  
• Femtochemistry and Femtobiology 9 (Beijing, 08 –13 August 2009) Large amplitude intramolecular motions studied by femtosecond Rotational Coherence Spectroscopy: pyrrolidine and cyclopentene
  M. Kunitski, C. Riehn, V. V. Matylitsky, P. Tarakeshwar, S. Knippenberg, A. Dreuw, B. Brutschy