Optische Spektroskopie siliziumhaltiger Cluster und Nanostrukturen von astrophysikalischem Interesse

• Antragsteller: Professor Dr. Otto Dopfer
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431702392

Wesentliches Ziel dieses Projekts ist die Bestimmung der geometrischen und elektronischen Eigenschaften kleiner siliziumhaltiger Cluster und Nanostrukturen von astrophysikalischem Interesse mit Methoden der Laserspektroskopie und Quantenchemie. Die Wachstumsprozesse bei der Bildung silikathaltiger Staubpartikel im Mikrometerbereich aus kleinen Siliziumoxiden und verwandten Molekülen im interstellaren Raum sind bisher nicht aufgeklärt. Intermediate zwischen beiden Größenbereichen müssen existieren, sind aber bisher nicht nachgewiesen. Optische Spektren dieser Spezies wurden bisher im Labor nicht vermessen und sind daher unbekannt. Ziel des Projekts ist daher die Bestimmung ihrer optischen und photochemischen Eigenschaften, Stabilitäten und Bindungsenergien, Fragmentationskanäle und chemischen Reaktivität. Die Laborspektren bilden die Voraussetzung des Nachweises dieser Partikel im interstellaren Raum. Zugleich liefern die Resultate wertvolle Inputdaten für theoretische Modelle zur Beschreibung der chemischen und physikalischen Prozesse in zirkumstellaren Staubhüllen. Obwohl wir uns hier auf die astrophysikalischen Aspekte dieser Siliziumoxide und Silikate konzentrieren, sind diese Systeme auch in anderen Forschungsgebieten von großem Interesse (z.B. Halbleiternanotechnologie, Materialwissenschaften, Nanophotonik). Die experimentell bestimmten optischen Eigenschaften dieser Spezies dienen auch als Benchmark für die Weiterentwicklung quantenchemischer Verfahren zur zuverlässigen Berechnung von zum Teil hoch angeregten elektronischen Zuständen, einer weiterhin großen Herausforderung auf dem Gebiet der theoretischen Chemie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Marko Förstel