Molekulare Schalter: Dynamik und Kontrolle

• Applicant: Professorin Dr. Regina de Vivie-Riedle
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5426649

Die Möglichkeit Moleküle als schnelle und effiziente Schalter einzusetzen soll in diesem Projekt untersucht werden. In dieser Funktion könnten Moleküle als Miniaturwerkzeuge in Bereichen der Datenspeicherung und des Informationstransfers Anwendung finden. Bistabile Moleküle, wie Fulgide oder Diethylenderivate, erfüllen die Grundvoraussetzungen für molekulare Schalter. Am Beispiel kleiner Fulgide sollen zunächst quantendynamische Untersuchungen zu lichtinduzierten Reaktionsverläufen durchgeführt werden. Ähnlich wie in vielen anderen photochemischen Reaktionen organischer und Metall-organischer Substanzen ist eine ultraschnelle interne Konversion zu erwarten. Konische Durchschneidungen steuern diesen Prozess bei der elektrocyclischen Ringöffnung des Cyclohexadiens und können auch im Fall der Fulgide oder Diethylenderivate diese zentrale Funktion übernehmen, da Cyclohexadien das reaktive photochemische Zentrum dieser Verbindungen ist. Aufbauend auf den Erkenntnissen über die dynamischen Prozesse sollen effektive Kontrollkonzepte des Schaltprozesses entwickelt werden. Hierzu sollen modulierte Femtosekundenlaserfelder zur Steuerung der molekularen Bewegungen eingesetzt werden. Ihre optimierten Pulsformen werden mit Hilfe der "Optimal Control" Theorie berechnet. Gesucht sind speziell die Laserfelder, die effizient und robust die Moleküle schalten können. Vorab muss hierzu geklärt werden, ob Hin- und Rückreaktion über konische Durchschneidungen verlaufen, wie viele dieser Durchschneidungen zur Reakation beitragen können, und ob ihre Form die Optimierung des Prozesses und der Selektivität durch kohärente Kontrolle erlauben.

• DFG Programme: Research Grants