Rotationsauflösende UV-Spektroskopie großer neutraler und ionischer Moleküle

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Jürgen Neusser
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5216154

• Erstellungsjahr: 2008

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Molekulare Struktur und Ladungsverteilung bestimmen die Eigenschaften und Funktion von Molekülen. Die konformere Struktur von flexiblen Molekülen und von Komplexen wird zusätzlich zu den kovalenten chemischen Bindungen durch das empfindliche Wechselspiel verschiedener schwacher Wechselwirkungen zwischen benachbarten funktioneilen Gruppen und Partialladungen bestimmt. In diesem Vorhaben wurden schwache molekulare Wechselwirkungen, wie die van der Waals und die Wasserstoffbrückenbindung, durch Kombination der hochauflösenden Laserspektroskopie mit Massenauflösung und quantenchemischen ab initio Berechnungen untersucht. Während in der flüssigen Phase eine Vielzahl dieser Bindungen zu den vielen umgebenden Nachbarmolekülen besteht, gelingt es im gekühlten Molekularstrahl, isolierte Systeme mit definierten Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, die dann gezielt ohne den störenden Einfluss der Umgebung untersucht werden können. Ziel der Untersuchungen waren Wasserstoffbrückenbindungen in Clustern von Styrol und Fluorstyrol mit (Edelgasatomen) und kleinen Molekülen, wie Wasser und Acetylen. Es gelang durch computer-gestützte Analyse der weitgehend aufgelösten Rotationsstruktur von Schwingungsbanden im elektronischen Spektrum und Vergleich mit dem Ergebnis quantenchemischer Rechnungen die Struktur des Clusters und damit die Position und Richtung der Wasserstoffbrückenbindung zu bestimmen. Zusätzlich wurde Information über die Stärke der Wasserstoffbrückenbindung durch genaue Bestimmung der Dissoziationsschwelle mit der Hilfe der Massenselektiven Schwellenionisation (MATI Spektroskopie) gewonnen. In einem weiteren Schritt wurde die hochauflösende Spektroskopie auch auf flexible Systeme ausgeweitet, bei denen mehrere stabile konformere Strukturen auf Grund einer flexiblen Seitenkette am aromatischen Ring (z.B. der Neurotransmitter Ephedrin) zu erwarten sind. Für einige Prototypsysteme, wie dem 2-Phenyl-Ethanol konnten konformere Gauche und Anti Strukturen erstmals eindeutig nachgewiesen werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• L. Yao, A. M. Mebel, H. F. Lu, H.J. Neusser, S. H. Lin, Photodissociation of Ethylene, J. Phys. Chem. A 111, 6722 (2007).
  
  
• R. Karaminkov, S. Chervenkov, P. Härter, H. J. Neusser, Resonanceenhanced two-photon ionization mass spectroscopy of ephedrine: Indication fora state-selective fragmentation in a flexible molecule, Chem. Phys. Lett., 442, 238 (2007).
  
  
• S. Chervenkov, P. Q. Wang, J. E. Braun, S. Georgiev, H. J. Neusser, C. K. Nandi, T. Chakraborty, High-Resolution Ultraviolet Spectroscopy of p- Fluorostyrene-Water: Evidence for a a - Type Hydrogen-Bonded Dimer, J. Chem. Phys., 122, 24312 (2005).
  
  
• S. Chervenkov, P. Q. Wang, R. Karaminkov, T. Chakraborty, J. E. Braun, H. J. Neusser, High Resolution UV Resonance Enhanced Two-Photon lonization Spectroscopy with Mass Selection of Biologically Relevant Molecules in the Gas Phase, Proc. of SPIE 5830, 246 (2005)
  
  
• S. Chervenkov, P. Wang, J. E. Braun, T. Chakraborty, H. J. Neusser, Evidence for a C-H..type weak interaction: 1:1 complex ofstyrene with acetylene studied by mass selective high-resolution UV spectroscopy and ab initio calculations, Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 837 (2007).
  
  
• S. Chervenkov, P. Wang, T. Chakraborty, H. J. Neusser, van der Waals bonding to a molecule with n-electron conjugation: Styrene-Argon complex studied by mass selective high resolution R2PI UV spectroscopy and ab-initio calculations, 2. Phys. Chem., 221, 619 (2007).
  
  
• S. Chervenkov, R. Karaminkov, J. E. Braun, H. J. Neusser, S. S. Panja, T, Chakraborty, Specific and nonspecific interactions in a molecule with flexible side chain: 2-phenylethanol and ist 1:1 complex with argon studied by high-resolution UV spectroscopy, J. Chem. Phys. 124, 234302 (2006).
  
  
• S. Georgiev, H. J. Neusser Mass Analyzed Threshold lonization of Hydrogen Bonded Clusters of Biological Molecules: The S-Methylindole-CeHe complex, J. Electron. Spectrosa, 142, 207 (2005).
  
  
• S.D. Chao, H. L Selzle, H. J. Neusser, E. W. Schlag, L. Yao, S. H. Lin, Molecular Theory of ZEKE Spectroscopy, Z. Phys. Chem., 221, 633 (2007).