Messplatz zur Dynamischen Spektroskopie

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560260003

Beantragt wird ein Messgerät zur dynamischen Spektroskopie dadurch ausgezeichnet, dass transiente Absorptions- und Lumineszenzsignale nach Anregung mit einzelnen, durchstimmbaren hochenergetischen Femto- oder Nanosekundenlaserpulsen im ultravioletten, sichtbaren & nahen infraroten Spektralbereich über einen Zeitbereich von sub-Pikosekunden bis in den Sekundenbereich detektiert werden können. Das Messgerät soll die Studie des Energieflusses in neuartigen, heterogenen Molekülkomplexverbindungen sowie in amorphen und kristallinen Festkörpern über die Erfassung strahlender und nicht strahlender Prozesse ermöglichen. Zu den untersuchten Materialsystemen zählen: polare oxidische Mischkristalle, Kern-Schale-Nanopartikel, Übergangsmetallkomplexverbindungen, supramolekulare Lumineszenzsonden und selbstgeordnete meso- und makroporöse Membranen aus Aluminiumoxid (anodic alumi-num oxide, AAO). Die energietransferrelevanten Prozesse basieren auf intramolekularen, Phononen-assistierten, elektronischen (Dipol-Dipol-Wechselwirkung) und/oder quantenmechanischen (Tunneltransport, de-lokalisierter Transport) Ladungs- bzw. Energietransfermechanismen. Hiermit sind Relaxationszeiten mit Zeitkonstanten im Piko- bzw. (sub-)Nanosekunden- bis Mikro- und Millisekundenbereich verbunden. Zur Präparation reproduzierbarer Anfangszustände erfolgt der Energieeintrag mit Femto- oder Nanosekundenlaser-pulsen, d.h. mit Pulsdauern weit unterhalb der Relaxationszeit der studierten Prozesse. Für die fs-Pulsanregung können Einzelpulse oder Doppelpulse mit einstellbarer Pulsverzögerung (bis ns) zur Studie der Anregungsdynamik verwendet werden. Die Photonenenergie der fs-/ns-Anregungsimpulse ist an die optischen Absorptionseigenschaften der initialen Ein- oder Zwei-Photonen-Übergänge der Materialsysteme im Bereich von 0.8 – 4.7 eV (260 – 1.550 nm) angepasst. Pulsenergien im Mikrojoule- (fs) bzw. Millijoulebereich (ns) sichern eine ausreichend große Population energetisch angeregter Zustände einschließlich Multiphotonenanregung (fs). Mit dem Messplatz für dynamische Spektroskopie sollen die Forschungsaktivitäten von vier laufenden bzw. geplanten Drittmittelvorhaben, u.a. der DFG-Forschungsgruppe FOR 5044 „Periodische niedrig-dimensionale Defektstrukturen in polaren Oxiden“ und des interdisziplinären DFG-Graduiertenkollegs 2900 „nanomaterials@biomembranes“ maßgeblich unterstützt werden. Der Messplatz wird als interdisziplinäre Einrichtung von Doktorand*innen aus Physik, Chemie & Biologie zur Forschung genutzt und in die Infrastruktur des Forschungszentrums CellNanOs und Gerätezentrums ibiOS eingebettet werden. Aus Anwendersicht zeichnet sich das Messgerät durch ein hohes Maß an Nutzerfreundlichkeit und einen wartungs- bzw. justagearmen Messbetrieb aus. Es ermöglicht den experimentellen Zugriff auf Lösungsproben, dünne Filme, Oberflächen und Pulverpresslinge in unterschiedlichen Messgeometrien (Transmission, Reflektion).

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Messplatz zur Dynamischen Spektroskopie
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Universität Osnabrück
• Leiter: Professor Dr. Mirco Imlau