Ionenmobilität zur Identifikation schwerster Elemente
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Relativistische Effekte sind der Natur inhärent, und dies gilt auch für schwere Atome, deren elektronische Struktur nur vage beschrieben werden kann, ohne diese Effekte zu berücksichtigen. Die Ionenmobilitätsspektrometrie bietet eine einfache Möglichkeit, die Wechselwirkungen zwischen schweren Ionen und Atomen als Funktion der elektronischen Konfiguration zu untersuchen und so den Einfluss dieser Effekte auf die elektronische Struktur des entsprechenden Ions zu erforschen. In diesem Projekt wurde ein kryogenes Ionenmobilitätsspektrometer entwickelt, mit dem die Mobilitäten schwerer Lanthaniden- und Actinidenkationen in verschiedenen Gasen und bei unterschiedlichen Drücken, Temperaturen und reduzierten elektrischen Feldern systematisch gemessen werden können. Das Gerät wurde mit laserablatierten Ionen von natürlich vorkommenden Lanthaniden und Übergangsmetallen unter Verwendung von gereinigtem Helium als Driftgas in Betrieb genommen und charakterisiert. Die Ionenpulsung wurde mit Hilfe eines Miniatur-Radiofrequenz- Quadrupoles für die beste chromatographische Auflösung optimiert. Für viele monoatomare und molekulare Ionen wurden zustandsspezifische Ionenmobilitäten beobachtet, von denen einige zum ersten Mal gemessen wurden, z.B. bei Eu+ , Lu+ und ihren Oxiden. Die Raumtemperatur-Mobilität von Lu+ in He als Funktion des reduzierten elektrischen Feldes stimmt für beide beobachteten Zustände mit theoretischen Vorhersagen überein, die auf ab-initio-Wechselwirkungspotentialen basieren. Darüber hinaus wurde die Deaktivierung des metastabilen Zustands in Lu+ (3 D1 ) unter verschiedenen Bedingungen von Gasdrücken und reduzierten elektrischen Feldern untersucht, um Einblicke in die diabatischen Prozesse zu gewinnen, die durch sogenannte Level-Crossings induziert werden. Ein neuer Ansatz zur Ionenproduktion wird derzeit verfolgt, um die Apparatur an die Effizienzanforderungen bei ähnlichen Untersuchungen an den Aktiniden und darüber henaus anzupassen, die in der laufenden Förderperiode nicht durchgeführt werden konnten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Ion Mobilities for Heaviest Element Identification. Hyperfine Interactions, 241(1).
Rickert, Elisabeth; Backe, Hartmut; Block, Michael; Laatiaoui, Mustapha; Lauth, Werner; Raeder, Sebastian; Schneider, Jonas & Schneider, Fabian
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Laser Resonance Chromatography: First Commissioning Results and Future Prospects.
EunKang Kim, Biswajit Jana, Aayush Arya, Michael Block, Sebastian Raeder, Harry Ramanantoanina, Elisabeth Rickert, Elisa Romero Romero & Mustapha Laatiaoui
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Conceptual design of an actinide ion mobility spectrometer, Virtual DPG-Tagung (DPG Meeting) of the Atomic, Molecular, Plasma Physics and Quantum Optics Section (SAMOP2021), MS6.4, 09/20–09/24/2021, conference contribution.
Elisabeth Rickert, Hartmut Backe, Michael Block, Christoph E. Düllmann, Mustapha Laatiaoui,Werner Lauth, Sebastian Raeder & Philipp Sikora
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A Novel Concept of Laser-assisted Electronic State Chromatography towards Studies of Superheavy Elements, Fifth International Conference on Application of RadiotraCers and Energetic Beams in Sciences (ARCEBS-2023), Sidho-Kanho-Birsha University, India, 01/31–02/05/2023, conference contribution.
Biswajit Jana, Michael Block, Eunkang Kim, Steven Nothhelfer, Sebastian Raeder, Harry Ramanantoanina, Elisabeth Rickert, Elisa Romero Romero, Jonas Schneider, Philipp Sikora,& Mustapha Laatiaoui
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Development of an Ion Mobility Spectrometer towards studies of Lanthanides and Actinides, DPG-Frühjahrstagung (DPG Spring Meeting) of the Atomic, Molecular, Quantum Optics and Photonics Section (SAMOP2024), MS6.5, 03/10–03/15/2024, conference contribution.
Biswajit Jana, Aayush Arya, Eunkang Kim, Elisabeth Rickert, Elisa Romero Romero, Harry Ramanantoanina, Sebastian Raeder, Michael Block & Mustapha Laatiaoui
