Laser-Raman-Spektrometer

• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562966163

Das beantragte Instrument umfasst ein hochauflösendes Laser-Raman-Spektrometer mit einem durchstimmbaren Laser, der von 450 bis 1300 nm (mit nur kleinen Energielücken) emittiert, Detektoren und Polarisationszubehör. Das Spektrometer wird mit einem Probenhalter ausgestattet sein, der Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen (-195 bis +600 °C) ermöglicht. Mit diesem Instrument werden die Antragsteller die (photo)physikalischen Eigenschaften von Komplexen, Molekülen und Nanopartikeln in flüssigen und gefrorenen Lösungen, Festkörpern und Filmen durch Raman-Spektroskopie charakterisieren. Da Spektren im fernen Infrarot unterhalb von ca. 350 cm-1 nur schwer zu erhalten sind, wird die Raman-Spektroskopie wichtige Informationen über niederfrequente Banden wie Metall-Liganden-Schwingungen liefern und damit die IR-Spektroskopie in diesem Energiebereich ergänzen und Informationen über die Metall-Liganden-Bindung liefern. Systeme mit (nahezu) entarteten elektronischen Grundzuständen, wie z. B. pseudooktaedrische d2- und low-spin-d5-Übergangsmetall- und Lanthanid-Komplexe, weisen eine signifikante Aufspaltung der Grundzustände auf, die über elektronische Raman-(eR)-Übergänge quantifiziert werden soll. Die Resonanz-Raman-Spektroskopie (rR) ist eine nützliche Technik zur Bestimmung des Charakters elektronischer Übergänge, da die Schwingungsmoden von resonant angeregten Chromophor selektiv verstärkt werden. Dies wird beispiellose Einblicke in den Charakter einzelner Franck-Condon(FC)-Zustände photoaktiver Systeme ermöglichen. Im sichtbaren Spektralbereich haben die FC-Zustände oft Ladungstransfer (CT) Charakter (MLCT, LMCT, ILCT, LL'CT, IVCT). Übergangsmetallkomplexe mit d3- und d2-Elektronenkonfiguration können zusätzlich Spin-Flip-Zustände (SF) aufweisen, die oft im nahen Infrarotbereich (NIR) liegen. Beide Arten von angeregten Zuständen werden durch rR-Spektroskopie charakterisiert. rR-Spektren können darüber hinaus resonanzverstärkte Obertöne oder Kombinationsbanden anzeigen, die potenziell noch mehr Informationen über die angeregten Zustände liefern, wie z. B. die horizontale Verschiebung der Energieminima des Grundzustands und der angeregten Zustände. Raman-Spektren können Fluoreszenz-Artefakte als Konkurrenz zur Raman-Streuung aufweisen, wenn die Anregung in einen elektronisch angeregten Zustand erfolgt. Spin-erlaubte Fluoreszenz ist oft unerwünscht, da sie intensiver ist als die Raman-Streuung. SF- oder CT-NIR-emittierende Systeme können jedoch nach Resonanzanregung eines geeigneten Zustands mit einem Raman-Laser zusätzlich zu den Raman-Banden eine spin-verbotene Phosphoreszenz zeigen, die wertvolle Detailinformationen liefert. Probenintegrität, Phasenübergänge und Spin-Crossover-Übergänge entsprechender Systeme bei variabler Temperatur werden mit Hilfe der Raman/rRaman/eRaman-Spektroskopie unter Verwendung des beantragten Instruments untersucht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laser-Raman-Spektrometer
• Gerätegruppe: 1840 Raman-Spektrometer
• Antragstellende Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
• Leiterin: Professorin Dr. Katja Heinze