Hochauflösende Spektroskopie von direkt angeregten Triplett- und Singulettzuständen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Schmitt
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350685189

Die Photophysik und Photochemie organischer Moleküle wird in besonderem Maße durch ihre langlebigen Triplettzustände bestimmt. Als offenschalige Zustände haben sie eine höhere Reaktivität als die entsprechenden geschlossenschaligen Singulettzustände. Während ihrer großen Lebensdauer können sie durch mehrfache Stöße auch hohe Reaktionsbarrieren überwinden. Neben den photochemischen Aspekten, ist die Kenntnis der Triplett- und der Singulettstrukturen, wichtig für die Interpretation von Interkombinationsübergängen, Triplett-Triplett-Annihilation und auch für das Verständnis der grundlegenden Prozesse in organischen lichtemittierenden Dioden (OLEDs).Trotz ihrer großen Bedeutung sind die genauen Strukturen organischer Moleküle in diesen Zuständen bislang größtenteils unbekannt. Unter Strukturen verstehen wir hier die genauen Bindungslängen und Bindungswinkel, die die dreidimensionale Gestalt der Moleküle bestimmen. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass klassische strukturbestimmende Methoden (NMR, Röntgenbeugung, Neutronenstreuung) nur auf den elektronischen Grundzustand, der einen geschlossenschaligen Singulettzustand darstellt, anwendbar sind. Spektroskopische Methoden mit elektronischer Anregung, können im Prinzip Aufschluss über die Strukturen geben, sind aber bisher auf angeregte Singulettuzustände beschränkt. Diese Beschränkung findet ihren Grund in den geringen Anregungsquerschnitten, die Singlett-Triplett-Übergänge in der Regel haben. In unseren Gruppen konnten wir in den letzten Jahren große Erfahrung in der Bestimmung von Strukturen und Dipolmomenten von Molekülen in angeregten Singulettzuständen erwerben. Insbesondere die Einführung evolutionärer Strategien zur automatisierten Anpassung der Molekülparameter an die experimentellen rotationsaufgelösten elektronischen Spektren hat die Untersuchung auch großer und schwach fluoreszierender Moleküle ermöglicht. Die Rotationsauflösung gibt hierbei Aufschluss über die Trägheitsmomente der Moleküle in den beteiligten elektronischen Zuständen, aus denen die Strukturen bestimmt werden können. Wir wollen in diesem Kooperationsprojekt mit der Gruppe von Leonardo Alvarez in León die Beschränkung auf die Singulettzustände überwinden und rotationsaufgelöste Spektren von angeregten Triplettzuständen nach direkter Anregung aus dem Grundzustand aufnehmen. Die Technik umfasst eine Änderung der Beobachtungsgeometrie, die es ermöglicht während der gesamten Zeit der Phosphoresenz diese nachweisen zu können. Die erheblich größere Laserleistung moderner Single Mode Ringfarbstofflaser ermöglicht darüberhinaus eine wesentlich effektivere Anregung. Die Auswertung der Spektren wird mit einer erweiterten Version unseres Fitprograms unter Verwendung evolutionärer Strategien durchgeführt, was die exakte Bestimmung der zusätzlich benötigten Molekülparameter wie Spin-Spin und Spin-Rotations-Kopplungskonstanten ermöglichen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Mexiko
• Kooperationspartner: Professor Dr. Leonardo Álvarez-Valtierra