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Projekt
Millikelvin Elektronenspinresonanz - ultrasensitive Detektionsverfahren und Niedrigstleistungs-Spinkontrolle
Antragsteller
Professor Dr. Hans Hübl
Fachliche Zuordnung
Analytische Chemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276452390
Im Zentrum des Schwerpunktprogramms SPP 1601 steht die Verbesserung der Spektroskopiemethode der Elektronenspinresonanz zur Untersuchung von biologischen und materialwissenschaftlichen Fragestellungen. Einer der Hauptaspekte des Programms liegt in einer methodischen Verbesserung der Detektionsempfindlichkeit. Diese basiert auf einer optimierten Mikrowellensignalanalyse und Signalaufnahme. Um dieses Ziel zu erreichen sollen sowohl extrem sensitive Mikrowellendetektionsverfahren entwickelt werden, Antennen- und Resonatorgeometrien zur Mikrowellensignalaufnahme optimiert werden, als auch geeignete Spinanregungspulse für diese Anforderungen adaptiert werden. Zusammenfassend verspricht die erwartete Methodenverbesserung sowohl eine erhöhte räumliche Auflösung bei der Untersuchung ausgedehnter Proben als auch eine höhere Empfindlichkeit, welche Studien an Spinensembles mit einer sehr geringen Anzahl paramagnetischer Zentren erlauben wird. Das vorliegende Projekt ist auf die Entwicklung sensitiver Mikrowellendetektionsverfahren für den Anwendungsbereich der Elektronenspinresonanz ausgerichtet. Hierfür werden extrem sensitive Mikrowellendetektionsmethoden, die für die Mikrowellensignalverarbeitung auf dem Niveau von einzelnen Photonen entwickelt wurden, für diesen Zweck adaptiert und auf ihre Anwendbarkeit untersucht. In diesem Zusammenhang stellen Tieftemperatur-Elektronenspinresonanzspektrometer die ideale Entwicklungsplattform dar, da sie eine definierte Rauschumgebung bereitstellen und sogar eine völlige Unterdrückung von thermischen Rauschbeiträgen ermöglichen. Es wird erwartet, dass dies ein tieferes Verständnis der begrenzenden Faktoren der Mikrowellendetektionstechnologie ermöglicht. Zusätzlich erlauben derartig hochempfindliche Spektrometer die Untersuchung von Spindynamik mittels einzelner single-shot Mikrowellenpulsexperimente, wobei sich der Mikrowellenpuls und die Antwort des Spinsystems als zusammenhängendes Experiment analysieren lassen. Dies wird zu einer positiven Rückkopplung für die Entwicklung komplexer, optimaler Kontrollpulse führen. Zusammenfassend erwarten wir, dass das vorgeschlagene Projekt eine ideale Plattform für die Entwicklung höchstempfindlicher Mikrowellendetektionsverfahren für die Elektronenspinresonanzspektrosopie darstellt und sich thematisch im Zentrum des vorliegenden Schwerpunktprogramms befindet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
