CW/gepulste X/Q-Band und THz ESR- und ENDOR-Spektrometer

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551026810

Die Elektronenparamagnetische Resonanzspektroskopie untersucht paramagnetische Zentren, d.h. Spezies mit ungepaarten Elektronen. Diese sind allgegenwärtig in Wissenschaft, Technologie und Gesellschaft. In der Chemie katalysieren solche paramagnetischen Spezies oft wichtige chemische Reaktionen. In der Biologie sind solche Spezies Schlüsselintermediate in biochemischen Prozessen und wurden als entscheidend für die Orientierung bei der Vogelwanderung nachgewiesen. In der Materialwissenschaft treten paramagnetische Spezies oft als Defekte in Materialien auf. In der Quantenwissenschaft können paramagnetische Einheiten als spinbasierte Quantenbits fungieren. Schließlich liefern paramagnetische Zentren in der Festkörperphysik den Spinfreiheitsgrad in korrelierten Elektronensystemen. Dieser Vorschlag zielt darauf ab, einen neuen, hochmodernen Elektronenparamagnetischen Resonanzspektrometer zur Verwendung in Untersuchungen auf den Gebieten der Quantenwissenschaft, der Katalyse und der Festkörperphysik zu erwerben und zu installieren. Für die Charakterisierung von Proben, die Untersuchung von Reaktionskinetik und -mechanismen, die Untersuchung der Natur von niedrig liegenden Anregungen und die Untersuchung der Anisotropie magnetischer Resonanzeigenschaften muss das Instrument im Dauerstrichmodus (CW) betrieben werden können. Für die Untersuchung von Spindynamik einschließlich Quantenkohärenz, die Implementierung von Quantenalgorithmen und für eingehende Untersuchungen der elektronischen und geometrischen Struktur katalytischer Zentren muss das Instrument im gepulsten Modus betrieben werden können. Für fortschrittlichere Quantenalgorithmen (z. B. Quantenspeicher) und für eingehende Untersuchungen der genauen Natur katalytischer Spezies muss das Instrument Elektron-Kern-Doppelresonanz (ENDOR)-Experimente durchführen können. Um die Konsistenz der Beschreibung der untersuchten Systeme zu gewährleisten, Zugang zu verschiedenen Frequenzbereichen (z. B. bei großen Anisotropien) zu ermöglichen und für die Eignung für bestimmte Experimente (siehe unten, z. B. X-Band für ESEEM/HYSCORE, Q-Band für DEER, THz für hochanisotrope Systeme) muss das Instrument sowohl im X- als auch im Q-Band betrieben werden können. Für präzise Quantensteuerung und empfindlichere gepulste Messungen muss das Instrument mit einem Arbiträrgenerator ausgestattet sein. Schließlich muss das Instrument aus Nachhaltigkeitsgründen mit einem kryogenfreien Kryostaten ausgestattet sein.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: CW/gepulste X/Q-Band und THz ESR- und ENDOR-Spektrometer
• Gerätegruppe: 1770 Elektronenspinresonanz-Spektrometer (EPR, ESR)
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr. Joris van Slageren