Hochempfindliche nichtlineare Sonden für chirale Struktur und Dynamik

• Antragsteller: Dr. Alex Harvey
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390239836

Chiralität, die Nichtüberlagerbarkeit eines Objekts mit seinem Spiegelbild, ist in der Natur allgegenwärtig und ein grundlegender Teil der Beschreibung natürlicher Prozesse. Für chirale Moleküle führt diese Spiegelsymmetriebrechung zu zwei Versionen eines Moleküls, den linken und rechten Enantiomeren, die identische chemische undphysikalische Eigenschaften haben, außer wenn sie mit einem anderen chiralen Objekt, wie einem anderen chiralen Molekül oder mit zirkular polarisiertem Licht, wechselwirken. Das wachsende Interesse an der zeitlichen Dynamik von chiralen Molekülen hat die derzeitigen Bemühungen motiviert, ultraschnelle nichtlineare chiroptische Techniken zu entwickeln. Das vorliegende Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung der theoretischen Grundlagen eines neuen Konzepts zur Beobachtung der kohärenten Dynamik chiraler Moleküle in angeregten Zuständen. Die Methode reagiert sehr empfindlich auf die chirale Dynamik von elektronischen, sowie von Schwingungs- und Rotationszuständen, auf verschiedene Anregungsprozesse und auf einen Verlust der Kohärenz. Darüber hinaus bietet dieser Ansatz die Möglichkeit einer Ausdehnung auf nichtchirale Moleküle, weil er extrinsische Chiralität induzieren kann. Die Empfindlichkeit des detektierten Signals auf die Kohärenz der zugrundeliegenden Dynamik kann unter Umständen niedrig sein bei einigen ultraschnellen Spektroskopien, die auf nichtlinearen optischen parametrischen Verfahren basieren, wie z.B. Hohe Harmonische und 2D-Spektroskopien. Denn diese parametrischen Prozesse lassen die verschiedenen Wege der Charakterisierung der zugrundeliegenden Dynamik miteinander interferieren, auch wenn die zugrunde liegende Dynamik inkohärent ist. Extrinsische Chiralität sollte es erlauben, diese Einschränkung zu überwinden und ultraschnelle Messsysteme zu entwickeln, die ausschließlich für kohärente Dynamik empfindlich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen