Molekularstrahl-Elektronenspinresonanz zum Studium des magnetischen Verhaltens von superatomaren Metallclustern

• Antragsteller: Professor Dr. Rolf Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405997610

Die grundlegende Idee des Projekts besteht darin, ein Experiment zur Elektronenspinresonanz, also ein Rabi-Experiment, für isolierte Cluster in Molekularstrahlen aufzubauen, um damit die magnetischen Momente von Metallclustern mit bisher nicht erreichter Genauigkeit zu bestimmen. Typischerweise sind die systematischen und zufälligen Fehler von Experimenten, in denen die Eigenschaften von Clustern untersucht werden, nicht geringer als 1 %. Durch die hochgenaue Bestimmung der Rabi-Frequenzen kann dagegen eine Genauigkeit bei der Bestimmung der magnetischen Momente im ppm-Bereich erreicht werden, was eine Verbesserung um mindestens zwei Größenordnungen darstellt.Bisher konnte ein entsprechendes Experiment an Clustern aus schwereren Metallatomen nicht durchgeführt werden, da die Kopplungen zwischen Spin- und Rotationsfreiheitsgraden verhindern, dass Cluster in einem definierten Spinzustand präpariert werden können. Durch die Entdeckung eines atom-ähnlichen, magnetischen Verhaltens bei bestimmten endohedral dotierten Metallclustern ist dies jedoch nun prinzipiell möglich. Die hochgenau bestimmten magnetischen Momente sind dabei eine äußerst empfindliche Sonde für die elektronische Struktur der Cluster, also für die chemische Bindung zwischen dem paramagnetischen Atom im Hohlraum und dem Wirtsclusterkäfig. Außerdem erlauben sie Hyperfeinwechselwirkungen ohne störende Einflüsse einer Matrix oder eines Lösungsmittels grundlegend zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Neuseeland
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Herbert De Gersem; Professor Dr. Jens-Uwe Grabow
• Kooperationspartner: Professor Dr. Peter Schwerdtfeger