Grundlagen photochemischer Prozesse in kondensierter Phase durch ultraschnelle Schwingungsspektroskopie

Zeitauflösende Verfahren der Elektron- Röntgenbeugung erlauben die direkte Verfolgung molekularer Strukturänderungen bei chemischen und biochemischen Prozessen. Am erfolgreichsten sind Beugungsmethoden bei kristallinen Proben, die Elektronenbeugung bewährt sich auch in der Gasphase. In der flüssigen Phase, die für die Chemie und die Biologie essentiell ist, können sie nur begrenzt eingesetzt werden. Die ultraschnelle Schwingungsspektroskopie weist hier ihre Stärken auf. Beide Verfahren der Schwingungsspektroskopie (Infrarot und Raman) liefern bei Zeitauflösungen im Bereich von 100 fs molekulare Strukturdaten und werden im Projekt C2.3 eingesetzt.

Mit den Techniken werden z. B. die Bildung und der Zerfall von Wasserstoffbrücken studiert. Wasserstoffbrücken sind für die Eigenschaften von flüssigen Wasser, Eis, Proteinen, etc. entscheidend. Auch lichtinduzierte Prozesse wie die Schädigung des Erbmaterials DNA durch UV-Strahlung oder die Umlagerung von aromatischen Nitroverbindungen, die in speziellen lithografischen Verfahren verwendet wird, können untersucht werden.

Die Raman-Spektroskopischen Messungen bedienen sich einer neuartigen Technik, der Femtosekunden-Stimulierten-Raman-Spektroskopie (FSRS). Dabei kommen drei Züge von Femtosekunden-Impulse zum Einsatz (im Bild mit einem stroboskopischen Trick sichtbar gemacht). Die Technik liefert Schwingungsspektrum als der Funktion der Zeit, im Beispiel für die Photoreaktion von ortho-Nitrobenzaldehyd.