Femtosekunden-Elektronenbeugung - Dynamik des Photoinduzierten Isolator-Metall Peierls-Übergangs in Organischen Radikalionen-Kristallen

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Pflaum; Professor Dr. Markus Schwoerer
• Mitantragsteller: Professor Dr. Heinrich Schwoerer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 212205288

Metall-Isolator-Phasenübergänge sind eine charakteristische Eigenschaft vieler organischer Radikali-onensalze mit quasi-eindimensionaler Leitfähigkeit. Bei Raumtemperatur besitzen diese Kristalle eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Der Metall-Isolator-Phasenübergang bei Abkühlung ist ein struktureller Phasenübergang, der auch als Peierls-Übergang bezeichnet wird und bei dem sich die elektrische Leitfähigkeit um bis zu 8 Dekaden verringert. Unser Ziel ist die quantitative Aufklärung der Dynamik dieses Phasenübergangs mit ultraschneller Elektronenbeugung und einer Zeitauflösung von deutlich unter 500 Femtosekunden. Dazu sollen vorerst makroskopische Einkristalle oder dünne Schichten des partiell deuterierten Radikalanionensalzes Cu+(2,5-Dimethyl-N,N’Dicyanochinondiimin)- 2(Abk.: Cu(DCNQI)2) verwendet werden. In diesen Kristallen kann der Isolator-Metall Phasenübergang innerhalb des Temperaturintervalls zwischen Tc= 60 K und Tr = 30 K photostimuliert werden. Aus der Zeitabhängigkeit der optischen Reflexion und der elektrischen Leitfähigkeit nach Photostimulation ist bisher nur bekannt, dass er kürzer als 20 Picosekunden dauert. Unser geplantes Experiment wird jedoch direkt die Änderung der Kristallstruktur nach der Photostimulation mit einer Zeitauflösung von deutlich unter 500 fs messen. Wenn dies gelingt, könnte damit erstmals die Dynamik des photostimu-lierten Peierls-Übergangs im Detail aufgeklärt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südafrika