Herzlich Willkommen in der Abteilung Physikalische Chemie mikroskopischer Systeme

Eine Hauptarbeitsrichtung der Gruppe ist die Untersuchung der „statischen“ und dynamischen Eigenschaften von monodispersen Atom- und Molekülclustern. Zum Beispiel bestimmen wir die elektronische und geometrische Struktur massenselektierter Aggregate mit definierter Atomzahl (zwischen 3 und mehreren hundert) unter Ultrahochvakuumbedingungen. Dabei untersuchen wir sowohl ligandfreie Cluster (z.B.: Ru₅₅^-) als auch Cluster nach chemischer Derivatisierung (z.B.:  Ru₅₅H₈₀^-). Zusätzlich  scheiden wir diese Systeme auch auf saubere Oberflächen (und in Tieftemperaturedelgasmatrix)  ab, um dort ihre veränderte Struktur, thermische Eigenschaften und chemische Reaktivität zu untersuchen. In den letzten Jahren war die primäre Stoßrichtung unserer dsbzgl. Arbeiten die Erzeugung und Charakterisierung von Cluster-Assemblaten auf der Basis von Kohlenstoffbausteinen.

Häufig machen wir in unseren Arbeiten Gebrauch von Ionenstrahl- und massenspektrometrischen Methoden. Einen Großteil davon entwickeln wir selbst.  Über die Jahre haben wir entsprechend mehrere einzigartige Großgeräte aufgebaut. Parallel dazu haben wir uns mit der generellen Frage befasst, wie molekulare Eigenschaften vom Ladungszustand abhängen. In diesem Zusammenhang sind wir an den charakteristischen Eigenschaften von mehrfach negativ geladenen Molekülionen interessiert – besonders deren Abhängigkeit vom Elektronen-Lokalisierungsgrad. Zum Beispiel nutzen wir derzeit zeit- und winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie um Elektronen-Tunneldetachment Prozesse nach der elektronischen Anregung von anorganischen und metallorganischen Chromophoren zu charakterisieren. Wir untersuchen auch, wie die optischen Eigenschaften der Molekülionen durch Umgebungseinflüsse verändert werden  - durch Messungen unter isolierten Gasphasenbedingungen  (mittels verschiedener Laserspektroskopischer Verfahren) im Vergleich zur kondensierten Phase und den Vorhersagen der Theoretischen Spektroskopie.

In Abhängigkeit ihrer Schwingungsanregung können große Molekülionen mehrere, nicht-interkonvertierende Isomer- bzw. Konformerstrukturen aufweisen – mit charakteristischen elektronischen Eigenschaften. Um die entsprechenden Konformerräume zu untersuchen (über Bestimmung der Stoßquerschnitte),  nutzen wir hochauflösende Ionenmobilitäts-Spektrometrie. Darüberhinaus entwickeln wir Kombinationsverfahren, die Ionenmobilitätsmessungen, Massenspektrometrie und Laserspektroskopie koppeln, um konformer-spezifische optische Eigenschaften zu erhalten. 

Neben deponierten Clustern, Cluster Assemblaten und anderen neuartigen Materialen, die per Ionenstrahlabscheidung erzeugt werden können, sind wir schon seit längerer Zeit auch an sp²-Kohlenstoff  Materialien auf der Basis von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren interessiert. Zum Beispiel arbeiten wir an der Fraktionierung von SWNT-Materialien nach Strukturtyp und Rohrlänge. Weiterhin untersuchen wir die optischen (und anderen elektronischen) Eigenschaften sowohl von derartig aufgereinigten SWNT Materialien wie auch von einzelnen Nanoröhren – in Abhängigkeit externer physikalischer wie auch chemischer Einflüsse (z.B. Gasadsorption oder Oxidation). Dazu entwickeln wir – je nach Bedarf - auch wieder die notwendigen apparativen Methoden selbst. In Zusammenarbeit mit Physikern und Materialforschern arbeiten wir auch an neuartigen elektrooptischen Bauelementen basierend auf einzelnen halbleitenden SWNTs.