Kohärente mehrdimensionale Spektroskopie von kontrolliert isolierten Systemen (ERC EU Coconis)

Fundamentale quantenmechanische Prozesse bestimmen die Eigenschaften der Materie und ihre Funktionalität. Um komplexe Prozesse wie die Umsetzung der Sonnenenergie in der Fotosynthese und der Fotovoltaik zu verstehen, ist eine detaillierte Kenntnis der kohärenten Effekte in Anregungs- und Ladungstransferprozessen und der damit verbundenen Dynamik erforderlich. Größtenteils induziert die Komplexität der Systeme zu viele Wechselwirkungen und Störungen in die Prozesse um einzelne Mechanismen isolieren und verstehen zu können. Fortschrittliche experimentelle Methoden, die in der Lage sind Quantenkohärenzen zu detektieren, sind bisher nicht auf von der störenden Umgebung isolierte, quantenzustandskontrollierte Molekülkomplexe anwendbar, was an der geringen Dichte solcher Systeme liegt. In diesem Projekt werden wir erstmalig kohärente, mehrdimensionale Femtosekundenspektroskopie auf isolierte, verdünnte Molekülkomplexe anwenden. Für eine gezielte heterogene Synthese werden wir Aggregation in suprafluidem Helium bei Millikelvin Temperaturen nutzen. Um die notwendige Empfindlichkeit zu erreichen werden wir eine neuartige Phasenmodulationstechnik einschließlich Lock-in-Demodulation in Kombination mit massenaufgelöster Ionisation und Fotoelektronendetektion implementieren. Außerdem werden fortgeschrittene mathematische Methoden entwickelt und angewandt um die effiziente Erfassung multidimensionaler Datensätze voranzutreiben. Wir werden in der Lage sein (a) Prozesse und kohärente Dynamiken des Anregungs- und Ladungstransfers in grundlegenden heterogenen Komplexen, insbesondere in Van-der-Waals gebundene Donor-Akzeptor-Komplexen, zu identifizieren, (b) Kohärenz- und Dissipationseffekte in Verbindung mit maßgeschneiderten Umgebungseinflüssen zu erklären, (c) “microsolvation“-Effekte zu untersuchen, d.h. die Entwicklung der dynamischen Eigenschaften als eine Funktion der angelagerten Lösungsmittelmolekülen zu messen, (d) kollektive Effekte wie Autoionisation in verdünnten atomaren Gasen oder Exzitonenannihilation in Halbleitersystemen zu bestimmen, (e) „Compressed Sensing“ in der multidimensionalen Datenaufnahme zu implementieren, (f) stark parallelisiertes „Phase-Cycling“ in die Echtzeit Datenaufnahme zu implementieren.

Weitere Informationen: http://www.nanophysics.uni-freiburg.de/
Ansprechpartner: Prof. Dr. Frank Stienkemeier
Tel: 0761-203-7609
Email: stienkemeier@uni-freiburg.de

Projektbeginn: 01.09.2016
Projektende: 30.08.2021

Prof. Dr. Frank Stienkemeier

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Physikalisches Institut
Molekül- und Nanophysik
Hermann-Herder-Str. 3
79104 Freiburg i. Br.

Telefon: 0761/203-7609
Fax: 0761/203-7611
Email: stienkemeier@uni-freiburg.de
http://www.nanophysik.uni-freiburg.de

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