Time-resolved laser spectroscopy of reactive and nonreactive processes in ionic liquids and their mixtures with carbon dioxide

• Applicants: Professor Dr. Nikolaus P. Ernsting; Professor Dr. Thomas Lenzer; Professorin Dr. Kawon Oum
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2008 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 90765182

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Die nichtreaktive und reaktive Dynamik von Molekülen in ionischen Flüssigkeiten (ILs) sind in verschiedenen Umgebungen untersucht worden, wie z.B. in reinen ILs, in binären Mischungen von ILs mit polaren organischen Lösungsmitteln oder mit CO2, und an Halbleiteroxid-IL-Grenzflächen. Transiente breitbandige Absorptions- und Fluoreszenz-Spektroskopie auf Zeitskalen von Femtosekunden bis Millisekunden sind angewendet worden, um den Einfluß verschiedener Arten von Solut-Solvens-Wechselwirkungen zu charakterisieren. Carbonyl-Apocarotinoide, Acridinium-Derivate, Coumarin 153, Indolin-Derivate und Thiazolin sind als Reporter-Moleküle für die Solvatationsdynamik in ILs, Mikropolarität und Wasserstoffbrückenbindungen eingesetzt worden. Insbesondere konnte die komplette Solvationsantwort von Coumarin 153 in ILs experimentell bestimmt werden, und diese läßt sich sehr gut mit einem modifizierten Kontinuumsmodell beschreiben. Der Einfluß von reinen ILs und IL-Mischungen sind für einige Modellreaktionen untersucht worden, wie z.B. die Photoisomerisierung von Indolin-Derivaten, Elektronentransferprozesse unter Beteiligung von Indolin-Farbstoffen, welche an TiO2- oder ZnO-Oberflächen gebunden sind, die in Kontakt mit ILs stehen und in farbstoffsensibilisierten Solarzellen eingesetzt werden, sowie ausgewählte Radikal-Kombinationsreaktionen.

Publications

• "Exploring 12'-Apo-β-carotenoic-12'-acid as an Ultrafast Polarity Probe for Ionic Liquids", J. Phys. Chem. B, 112, 3048-3057 (2008)
  Lohse, P.W., Bürsing, R., Lenzer, T. and Oum, K.
  
• "12'-Apo-β-caroten-12'-al: A Unique 'Spy' Molecule for Probing Local Interactions in Ionic Liquids", Angew. Chem. Int. Ed., 49, 2230 (2010)
  Lenzer T., Lohse, P.W., Ehlers, F., Kopczynski, M. and Oum, K.
  
• "Ultrafast solvation dynamics of 12'-apo-β-carotenoic-12'-acid in [C6mim]+[Tf2N]-", Chem. Phys., 373, 45 (2010)
  Lohse P.W., Ehlers F., Oum K., Scholz M. and Lenzer T.
  
• "Complete Solvation Response of Coumarin 153 in Ionic Liquids", J. Phys. Chem. B, DOI: 10.1021/jp305430a (2013)
  Zhang, Xin-Xing; Liang, Min; Ernsting, Nikolaus P. & Maroncelli, Mark
  
• "Dielectric relaxation and ultrafast transient absorption spectroscopy of [C6mim]+[Tf2N]- / acetonitrile mixtures", Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 3596 (2012)
  Lohse, Peter W.; Bartels, Nils; Stoppa, Alexander; Buchner, Richard; Lenzer, Thomas & Oum, Kawon
  
• "Measurements of the Complete Solvation Response of Coumarin 153 in Ionic Liquids and the Accuracy of Simple Dielectric Continuum Predictions", Faraday Discuss., 154, 409 (2012)
  Maroncelli, Mark; Zhang, Xin-Xing; Liang, Min; Roy, Durba & Ernsting, Nikolaus P.
  
• "Probing the local polarity of alkylammonium formate ionic liquids and their mixtures with water using a carbonyl carotenoid", ChemPhysChem, 13, 1854 (2012)
  Ekimova, Maria; Fröhlich, Dirk; Stalke, Sebastian; Lenzer, Thomas & Oum, Kawon
  
• "Conductivity and Solvation Dynamics in Ionic Liquids", J. Phys. Chem. Lett.
  Zhang, Xin-Xing; Liang, Min; Ernsting, Nikolaus P. & Maroncelli, Mark
  
• "Solvation and dielectric response in ionic liquids – Conductivity extension of the continuum model", J. Chem. Phys., 138, 111102 (2013)
  Zhang, X.-X., Schröder, C. and Ernsting, N.P.
  
• "Ultrafast photoinduced dynamics of the 3,6-diaminoacridinium derivative ATTO 465 in solution", Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 1844 (2013)
  Arden-Jacob, Jutta; Drexhage, Karl-Heinz; Druzhinin, Sergey I.; Ekimova, Maria; Flender, Oliver; Lenzer, Thomas; Oum, Kawon & Scholz, Mirko