Laser- und Detektionssystem zur transienten Absorptionsspektroskopie mit zwei Anregungspulsen

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525172201

Das hier beantragte spektral durchstimmbare Femtosekunden-Laser-System und Detektionssystem zur Messung zeitaufgelöster transienter Absorption unter optionaler Anwendung eines zweiten Anregungspulses wird die zeitaufgelöste Charakterisierung mit fs-Zeitauflösung von ultraschnellen lichtgetrieben Prozessen in photoaktiven Systemen ermöglichen. Das beantragte Gerät wird das strategische Forschungsfeld der RPTU Kaiserslautern-Landau zur Untersuchung der Wechselwirkung von Licht, Spin und Materie, spezifisch adressiert im Profilbereich der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz im Rahmen des Zentrums für Optik und Materialwissenschaften (OPTIMAS), stärken. Ein Schwerpunkt der geplanten Projekte in den antragsstellenden Arbeitsgruppen am Fachbereich Chemie, in denen das beantragte Gerät zum Einsatz kommen wird, liegt auf der Untersuchung von lichtinduzierten Prozessen in Materialien für die lichtgetriebene Redoxkatalyse, z.B. die Generierung von Wasserstoff durch Reduktion von Wasser. Mit dem geplanten Laser- und Detektionssystem sollen die fundamentalen lichtgetriebenen Prozesse in kolloidalen Halbleiternanostrukturen, z.B. Quantenpunkten und Nanostäbchen, wie Exzitonenrelaxationsprozesse, Ladungsträgerlokalisierung und -rekombination, und Energie- und Ladungsträgertransfer zwischen den Bestandteilen von Hybridmaterialien basierend auf diesen Nanostrukturen untersucht werden. Das generelle Ziel der Arbeiten ist es, die grundlegenden Mechanismen, welche zu einer gewünschten Funktion führen, zu verstehen und die gewonnenen Erkenntnisse zur Verbesserung der Systeme auf Basis der erstellten Struktur-Dynamik-Funktionsbeziehung einzusetzen. Die Option der Verwendung mehrerer Anregungspulse wird es ermöglichen spezifisch Prozesse unter Beteiligung mehrerer Ladungsträger aus einem neuen Blickwinkel zu untersuchen. Die Übertragung von mehreren Ladungsträgern erfordert entweder einen schrittweise erfolgenden konsekutiven Ladungstransfer durch aufeinanderfolgende Anregungs-Ladungstransferprozesse oder eine simultane Erzeugung mehrerer Ladungsträger und deren quasi zeitgleichen Transfer auf ein geeignetes Reaktionszentrum. Diese Szenarien sollen in photoaktiven Hybridmaterialien basierend auf kolloidalen Halbleiternanostrukturen mit dem beantragten System untersucht werden. Darüber hinaus wird das Lasersystem die Untersuchung von ultraschnellen molekularen Prozessen wie Ladungs-, Energie-, und Spintransfer sowohl in der kondensierten Phase durch transiente Absorptionsspektroskopie als auch in der Gasphase durch Beobachtung der Fragmentationsdynamik an funktionellen Übergangsmetall-Verbindungen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laser- und Detektionssystem zur transienten Absorptionsspektroskopie mit zwei Anregungspulsen
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
• Leiterin: Professorin Dr. Maria Wächtler
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Lilac Amirav; Professor Dr. Christian Klinke; Professor Dr. Carsten Streb
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Sabine Becker; Professor Dr. Wolfgang Kleist