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Projekt
Untersuchung der statischen und dynamischen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von diamantartigen Cluster-Komponenten durch optische Spektroskopie
Antragstellerin
Professorin Dr. Marina Gerhard
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398143140
Um neuartige diamantartige Clusterverbindungen für eine effiziente Weißlichterzeugung (WLG für engl. "white light generation") zu entwickeln, muss die Wechselbeziehung zwischen dem WLG-Mechanismus und der zugrunde liegenden Mikro- und Nanostruktur besser verstanden werden. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass eine amorphe Struktur erforderlich ist, während ein gewisser Grad an Kristallinität den Prozess behindert. Ziel dieses Projekts ist es, die bestehenden Methoden zur strukturellen Charakterisierung durch optische Techniken wie Absorption, Photolumineszenz (PL) und Raman-Spektroskopie zu komplementieren.Optische Spektren sind besonders aussagekräftig im Hinblick auf intermolekulare Wechselwirkungen und können daher Informationen über die zugrundeliegende lokale Nanomorphologie liefern, idealerweise in Kombination mit theoretischen Arbeiten. Darüber hinaus werden wir die optischen Eigenschaften durch die Kartierung bestimmter Phänomene auf einer Längenskala > 1 µm mittels PL-Mikroskopie untersuchen.Neben statischer Ordnung und Unordnung werden auch die dynamischen Eigenschaften der kondensierten Phase wie Gitterschwingungen, Rotation der Liganden oder Konformationsänderungen durch optische Anregung untersucht. Da der WLG-Mechanismus nur für die Wechselwirkung von Licht mit dem elektronischen Grundzustand beobachtet wurde, ist es von besonderer Bedeutung, zwischen dem Grundzustand und dem angeregten Zustand zu unterscheiden und beide in spektroskopischen Experimenten zu adressieren. Daher werden wir nicht nur die intrinsischen optischen Signaturen untersuchen, sondern auch Proben mit kleinen lumineszierenden Molekülen, die bei Energien unterhalb der Absorptionskante der Clusterverbindungen angeregt werden können und die daher als Sonden für die lokale Umgebung dienen. Die Studien der dynamischen Eigenschaften werden auch Untersuchungen der Wechselwirkung zwischen elektronischen Anregungen und Gitterschwingungen umfassen. In diesem Zusammenhang sind Tieftemperatur- und temperaturabhängige optische Experimente von besonderer Bedeutung. Die temperaturbedingte Verbreiterung von Emissionslinien sowie die Tieftemperaturspektren werden wichtige Größen zur Abschätzung der Elektronen-Gitter-Wechselwirkungen liefern, die dann mit theoretischen Arbeiten verglichen werden. Auch das Vorhandensein von Phonon-Seitenbanden in optischen Spektren kann Aufschluss über die Energien der dominanten Schwingungsmoden geben. Um diese zu untersuchen, wird es voraussichtlich notwendig sein, Techniken zu verwenden, die Ensemble-Effekte in Absorptions- oder PL-Spektren, welche zu einer inhomogenen Linienverbreiterung führen, umgehen können.Insgesamt beabsichtigen wir, die optische Spektroskopie als zusätzliche Untersuchungsmethode für die Morphologie der wachsenden Bibliothek von Clusterverbindungen zu etablieren, was im Idealfall den Weg für eine gezieltere Erforschung von Verbindungen mit verbesserten WLG-Eigenschaften ebnen wird.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
