Zeitaufgelöste, größenselektive infrarotspektroskopische Untersuchungen zur Struktur und Dynamik von in Überschallexpansionen erzeugten neutralen (Wasser-) Clustern

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Zeuch
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400183980

Die Strukturen und die Dynamik von Wasserclustern spiegeln im Kleinen die besonderen makroskopischen Eigenschaften von Wasser, die Leben, wie wir es kennen, ermöglichen. In diesem Projekt soll ein infrarotspektroskopisches Verfahren zur größenselektiven Charakterisierung neutraler Wassercluster vorangetrieben werden, das ihre Dynamik nach IR-Anregung auf der Nanosekundenzeitskala nutzt, um isomere Strukturen einer Größe zu unterscheiden. Für größere Cluster ist eine derartige Isomerensensitivität bisher nur für ionische Cluster möglich. Das Verfahren nutzt die Überschallexpansionstechnik und basiert auf der besonderen, temperaturabhängigen Wechselwirkung von einzelnen Natriumatomen mit Wasserclustern, die ihre sanfte Photoionisation ermöglichen. Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Daten sind Referenzen für das Benchmarking und die Weiterentwicklung von Wassermodellpotentialen in bisher schwer zugänglichen Größenbereichen. Zentrale Ziele sind die Bestimmung der kritischen Mindestgröße zur Ausbildung eines kristallinen Kerns in neutralen Wasserclustern, der Nachweis der Struktur einzelner, besonders stabiler (H2O)n Isomere im Clustergrößenbereich n=20-60 und die Erkundung der Existenz eines bisher nur theoretisch vorhergesagten Temperaturbereichs mit koexistierenden flüssigen und kristallinen Clustern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen