Femtosekunden-Titan-Saphir-Laser

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524554621

Die Ultrakurzzeitspektroskopie ermöglicht die Untersuchung der Dynamik angeregter Zustände sowie die detaillierte Analyse von Reaktionsmechanismen lichtinduzierter Reaktionen. Da intramolekulare Elektronentransferprozesse auf Zeitskalen bis hinunter in den fs-Bereich (10^(-15) s) stattfinden, ist zur Durchführung solcher Ultrakurzzeituntersuchungen ein Femtosekundenlasersystem unabdingbar. Dazu wird als Grundgerät ein System bestehend aus einem diodengepumpten wartungsfreien Ti:Saphir-Seedlaser, einem diodengepumpten Nd:YLF-Pump-Laser, einem temperaturstabilisierten regenerativen Verstärker und einer temperaturstabilisierten Stretcher- und Kompressoreinheit sowie einem optisch parametrischer Verstärker (OPA) System benötigt. Die damit erhaltenen Laserpulse von 800 nm mit Pulsbreiten von <60 fs weisen eine ausreichende zeitliche Auflösung auf, um z.B. in Anrege-Abfrage-Experimenten die oben aufgeführten Prozesse zu charakterisieren. Bei der genannten Messmethode wird die Probe zunächst mit einem spektral definierten Anregepuls optisch angeregt und anschließend mit einem breitbandigen Weißlichtpuls nach einer gewählten Verzögerungszeit Δt untersucht. Zur Analyse unserer lichtaktiven Proben ist es notwendig, dass verschiedene Anregungswellenlängen zur Verfügung stehen. Aus diesen Gründen muss mit Hilfe eines nichtkollinearen optischen parametrischen Verstärkers (OPA) die ursprüngliche Wellenlänge des Femtosekundenlasers von 800 nm plus/minus 5 nm auf 290-2600 nm erweitert werden, damit anschließend in einem möglichst variablen Bereich (je nach Stoffsystem und Fragestellung) anregt werden kann. Um den OPA in diesem breiten Bereich nutzen zu können und am Ende auch die notwendigen Energien von mind. 1mikroJ pro Puls zur Verfügung zu haben, ist eine Ausgangsleistung von > 5 mJ bei 800 nm essentiell. Auf diese Weise können transiente Absorptionsspektren mit der erforderlichen hohen zeitlichen Auflösung und gutem Signal-Rausch-Verhältnis erzielt werden. Die hier beschriebenen Geräteparameter ermöglichen letztlich die Untersuchung einer Vielzahl unterschiedlicher Proben und Komplexe, welche in der Forschung der beteiligten Arbeitsgruppen und Kooperationspartner eine wichtige Rolle spielen. In der Folge können elementare Fragestellungen wie z.B.: "Was sind die Zwischenschritte der lichtinduzierten Reaktionen und welche Zeitkonstanten haben diese? Handelt es sich um einen Singulett- oder Triplett-Zustand? oder Sind intramolekulare Ladungstransferprozesse beteiligt? Auf welchen Zeitskalen laufen Ladungstrennung und Rekombinationsprozesse ab?" beantwortet werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Femtosekunden-Titan-Saphir-Laser
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiterin: Professorin Dr. Stefanie Tschierlei