Neuartiges Laborspektrometer für Pump-Probe NEXAFS-Untersuchungen an Biomolekülen in wässriger Lösung

• Antragstellerin: Dr. Ioanna Mantouvalou
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313838950

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurde ein neues Spektrometer aufgebaut, welches NEXAFS Messungen im Labor ermöglicht. Das Spektrometer erfüllt und übertrifft teilweise die im Antrag abgeschätzten Werte bezüglich Auflösungsvermögen und Stabilität. Im Rahmen des Projektes wurden Erkenntnisse bezüglich der Komponenten des Spektrometers gewonnen, die zur Veröffentlichung in Fachzeitschriften geführt haben. Erste Schritte bezüglich der Entwicklung einer angepassten Zelle für Messungen an Flüssigkeiten wurden durchgeführt und vielversprechende Konzepte für weitere Arbeiten entwickelt. Um Messungen an festen Proben weiter voran zu treiben, wurden zwei Präparationsmöglichkeiten weiterentwickelt und umfassende Charakterisierungsmöglichkeiten etabliert. Zeitaufgelöste Messungen mittels Pump-Probe Experimenten wurden ermöglicht, indem eine optische Pumpstrecke aufgebaut und charakterisiert wurde. Erste erfolgreiche Messungen an dem aromatischen Molekül TAPH2 zeigen, dass organische Moleküle auch in fester Form photo-physikalische Dynamiken im ns-Bereich aufzeigen. Als Ergebnis wurde ein Spektrometer für NEXAFS Spektroskopie im weichen Röntgenbereich aufgebaut, das bislang einzigartig ist. Messungen im Bereich zwischen 200 eV und 1300 eV mit einem Auflösungsvermögen von E/ΔE < 900. Für dynamische Experimente stehen Pulslängen zwischen 500 ps und 30 ns zur Verfügung mit der Möglichkeit der optischen Anregung zwischen 343 nm und 1030 nm. Transiente Unterschiede im Bereich von 10^-4 sind durch die hohe Stabilität und Effizienz des Aufbaus bereits nach ein paar Tausend Schuss der 100 Hz Quelle nachzuweisen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 'Optimizing soft X-ray NEXAFS spectroscopy in the laboratory ', Proc. SPIE 10243, X-ray Lasers and Coherent X-ray Sources: Development and Applications, 1024308 (May 17, 2017)
  I. Mantouvalou, A. Jonas, K. Witte, R. Jung, H. Stiel, B. Kanngießer
  
• 'Note: Reflection zone plates as highly resolving broadband optics for soft X-ray laboratory spectrometers'. Review of Scientific Instruments 89, 026108 (2018)
  A. Jonas, T. Meurer, B. Kanngießer, and I. Mantouvalou
  
• “Towards Poisson noise limited optical pump soft X-ray probe NEXAFS spectroscopy using a laser-produced plasma source”, Optics Express, Vol. 27, No. 25, (9 December 2019)
  A. Jonas, H. Stiel, L. Glöggler, D. Dahm, K. Dammer, B. Kanngießer and I. Mantouvalou