Spin-Kohärenz-Transfer in lichtinduzierten Multi-Spin Systemen

• Antragstellerin: Dr. Sabine Richert
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417643975

Ein grundlegendes Verständnis der Faktoren, die die Spindynamik in organischen Multi-Spin-Systemen steuern, ist unerlässlich für die Entwicklung von Bauelementen für die organische Spintronik und könnte eine Grundlage für die Entwicklung neuer Strategien zur elektronischen Datenverarbeitung mittels Quantencomputern darstellen. Um die Spindynamik und damit die Übertragung von Quanteninformation auf molekularer Ebene steuern zu können, müssen die Struktur-Funktions-Beziehungen in organischen Systemen, die Spininformation erzeugen, speichern und übertragen können, systematisch untersucht werden. Da Quantenalgorithmen nur dann ausgeführt werden können, wenn der Informationstransfer in einem Quantenschaltkreis stets kohärent bleibt, ist die Frage, wie die Spinkohärenz erzeugt, erhalten und übertragen werden kann, von zentraler Bedeutung für diese Art von Untersuchungen.Im Rahmen dieses Vorhabens wollen wir den Spin-Informations-Transfer in einer Reihe von kovalent verknüpften organischen Chromophor-Radikal-Systemen mittels Elektronen-Paramagnetischer-Resonanz (EPR) Spektroskopie untersuchen. Lichtanregung der Chromophore erzeugt wohldefinierte Anfangsspinzustände, während moderne Puls-EPR-Techniken die nötigen Mittel zur Manipulation und Untersuchung dieser Zustände bereithalten.Mittels einer Kombination aus EPR und optischer Spektroskopie werden wir (i) Puls-EPR-Methodik für die Charakterisierung des Spininformations-Transfers in lichtinduzierten Multi-Spin-Systemen entwickeln und etablieren und (ii) die Faktoren untersuchen, die (a) Kohärenztransfer und (b) Kohärenz-Dephasierung beeinflussen. Die vorgeschlagenen Studien zielen darauf ab, einen Zusammenhang zwischen den molekularen Eigenschaften des Systems und seiner Fähigkeit, Spininformation effizient zu übertragen, herzustellen. Einen solchen Zusammenhang herstellen zu können wäre der erste Schritt zur Revolutionierung des aufstrebenden Forschungsfeldes der molekularen Spintronik, das ein großes Potenzial für zukünftige Entwicklungen und Anwendungen bereithält.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: USA
• Großgeräte: Abstimmbares Lasersystem ; Arbitrary Waveform Generator (AWG) ; Q-Band TWT ; X-Band TWT
• Gerätegruppe: 1770 Elektronenspinresonanz-Spektrometer (EPR, ESR) ; 5700 Festkörper-Laser ; 6300 Meßgeneratoren, Meßsender, Frequenznormale
• Kooperationspartner: Professor Michael J. Therien, Ph.D.; Professor Dr. Michael R. Wasielewski