Kontrolle nicht-starrer Moleküle mit plasmon-verstärkten Feldern

• Antragsteller: Dr. Thomas Grohmann
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262463525

Die Ausrichtung und Fokussierung von Molekülen ist eine große Herausforderung in molekularen Wissenschaften, da nicht selten das Ergebnis - und somit der Erfolg - chemischer Reaktionen von der relativen Orientierung und Position der Reaktionspartner abhängt. Wir schlagen deshalb eine neue Methode zur Kontrolle der Translations-, Rotations- und Torsionsfreiheitsgrade von Molekülen auf Grundlage plasmon-verstärkter Laserfelder vor. Im Speziellen beabsichtigen wir, jene Moleküle auszurichten und zu fokussieren, für die sich im elektronischen Grundzustand Torsionen beobachten lassen, um somit nicht nur die Translationen und Rotationen von Molekülen zu kontrollieren, sondern ebenso ihre Struktur. Dazu streben wir an, die Eigenschaft von Nanopartikeln, Laserstrahlung auf bestimmte Weise zu verstärken, produktiv zur effizienten Steuerung molekularer Bewegungen zu nutzen.Unsere Ziele, die wir durch die Kontrolle nicht-starrer Moleküle mit plasmon-verstärkten Laserfeldern erreichen wollen, sind vielfältig. Als eine Anwendung möchten wir beispielsweise die Translationen und die Rotations-Torsionsbewegungen von Kernspinisomeren und Enantiomeren steuern. Die Verwendung plasmon-verstärkter Laserfelder zur Kontrolle molekularer Isomere stellt eine faszinierende Erweiterung früherer Untersuchungen dar, die die Möglichkeit eröffnet, Mischungen aus unterschiedlichen Isomeren direkt in ihre Bestandteile aufzutrennen. Als eine weitere Anwendung beabsichtigen wir, den Einfluss von Dephasierungs- und Dekohärenzprozessen durch die Wechselwirkung der Moleküle mit ihrer Umgebung zu studieren, nicht nur, um diese Prozesse auf grundlegender Ebene zu verstehen, sondern auch, um Kriterien für eine erfolgreiche Kontrolle molekularer Systeme in dissipativen Umgebungen zu formulieren. Schließlich möchten wir den Einfluss der Wechselwirkung zwischen den Nanopartikeln und den Molekülen auf deren Symmetrieeigenschaften studieren und untersuchen, wie eine etwaige Modifikation die Quantendynamik der Moleküle beeinflusst.Da mit diesem Projekt bestehende Konzepte aus molekularer Plasmonik, molekularer Quantendynamik isolierter und offener Systeme, Quantenchemie und molekularer Symmetrie kombiniert und erweitert werden, handelt es sich hier um ein hoch-interdisziplinäres Projekt. Wir beabsichtigen nicht nur Querbezüge zwischen den einzelnen Disziplinen herzustellen, sondern wollen auch demonstrieren, wie die daraus gewonnenen Erkenntnisse für praktische Anwendungen -beispielsweise in der Katalyse, den Materialwissenschaften, oder sogar der Biologie oder den Ingenieurswissenschaften - fruchtbar gemacht werden können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Tamar Seideman