Ortsauflösendes FTIR-Spektrometer mit THz-Ausbau
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das IR-Mikroskop wurde im Rahmen des Promotionsprogramms "Physics of Biological and Complex Systems" zur Charakterisierung von sublimierten Mikrokristallen organischer Wasserstoffbrückenbildner benutzt, wobei die Korrelation zwischen Kristallmorphologie und Molekülorientierung, die Konformation von Neurotransmittermodellsystemen sowie die schwingungsspektroskopische Zuordnung durch Polarisationsexperimente und niederfrequente Schwingungen im Mittelpunkt stand. Aktuell steht die Charakterisierung von Phasenwechselmaterialien auf der Basis von Alkylkettenunordnung zur Stabilisierung des Raumklimas im Zentrum, wobei die komplexen Phasendiagramme der entsprechenden Mischungen infrarotmikroskopisch charakterisiert werden. Die chemische Bildgebung mittels FTIR-Spektroskopie wurde erstmals zur Charakterisierung von Überschallstrahlexpansionen eingesetzt. Dabei konnte an Modellsystemen sowohl das Einsetzen von Molekülaggregation als auch die Ausbildung von periodischen Expansionsmustern direkt abgebildet werden. Derzeit werden die Stoßfronten in Mehrfachschlitzdüsen gezielt zur Charakterisierung von thermisch angeregten Molekülaggregaten und Isotopenaustauschprozessen ausgenutzt. Die bolometrische THz-Detektion erlaubte die Charakterisierung hochfrequenter Librationsbewegungen in isolierten Carbonsäuredimeren bei tiefen Temperaturen und damit eine neue Bestimmungsmethode für die Dissoziationsenergie dieser Modellsysteme für doppelte Wasserstoffbrücken. Hierbei wurde die Komplementarität zwischen Raman- und IR-Spektroskopie in Kombination mit dem DFG-Projekt zur Ramanspektroskopie intensiv ausgenutzt. Ergänzend zu einem weiteren DFG-Projekt wird derzeit der Librationsbereich für Alkoholcluster charakterisiert, um zum quantitativen Verständnis der Wasserstoffbrücken-Rotverschiebung der OH-Streckschwingungen beizutragen. Das Gerät wird seit Anfang 2011 für die Dauer von mindestens 2 Jahren im Rahmen des EU-geförderten Projekts "Abbildende Ellipsometrie an Polymerfilmen" im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE, Nr. WA3-80122615) genutzt, in dem das Institut für Physikalische Chemie (AK Vana) mit einem Industriepartner gemeinsam an der Entwicklung von abbildenden Analysenmethoden für die Charakterisierung von funktionellen Polymerfilmen im Nanometerbereich arbeitet. Das Gerät wird dabei intensiv genutzt, um Wege zu erforschen, die abbildende Ellipsometrie mit der abbildenden IR-Spektroskopie zu kombinieren um zu einer neuen Qualität der Oberflächencharakterisierung von Polymeren zu gelangen. Das Gerät wird darüber hinaus in einem Kooperationsprojekt im Rahmen einer Promotion genutzt um die Oberflächenbeschaffenheit von mit funktionellen Polymeren beschichteten Cellulosemembranen zu charakterisieren. Dabei werden Poly(glycidyl methacrylat)-Filme, die durch kontrollierte radikalische Polymerisationen an Cellulose-Oberflächen gewonnen werden, auf strukturelle Homogenität untersucht. Weiters wird die Funktionalisierung dieser Filme durch Reaktion der Epoxy-Gruppen ortsaufgelöst verfolgt und quantifiziert, um zu funktionellen Membranen mit verbessertem Filtrationsverhalten zu gelangen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Chirality influence on the aggregation of methyl mandelate. New J. Chem. 34 (2010) 1266-1285
Merwe Albrecht, Ana Borba, Katia Le Barbu-Debus, Birger Dittrich, Rui Fausto, Stefan Grimme, Ahmed Mahjoub, Marija Nedic, Ulrich Schmitt, Lena Schrader, Martin A. Suhm, Anne Zehnacker-Rentien, Julia Zischang
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Communication: The highest frequency hydrogen bond vibration and an experimental value for the dissociation energy of formic acid dimer. J. Chem. Phys. 136 (2012) 151101
F. Kollipost, R. Wugt Larsen, A. V. Domanskaya, M. Nörenberg, M. A. Suhm
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Detailed Assignment of the CH Chromophores in Methyl Mandelate andMandelic Acid: A Multi-Experimental Approach Using Polarized FTIR Microspectroscopy of Sublimated Crystals. Cryst. Growth Des. 12 (2012) 1933-1942
Marija Nedić, Martin A. Suhm
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Infrared absorption imaging of 2D supersonic jet expansions: Free expansion, cluster formation, and shock wave patterns. J. Chem. Phys. 139 (2013) 024201
Julia Zischang, Martin A. Suhm
