Untersuchung des intermolekularen Coulomb-Zerfalls (ICD) in kohlenstoffbasierten Molekülclustern durch niederenergetische Elektronenstöße

• Antragsteller: Dr. Woon Yong Baek, seit 7/2023
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458472603

Das Ziel dieses Projektes ist die Erforschung der grundlegenden atomaren und molekularen Prozesse der Wechselwirkung niederenergetischer (10 - 100 eV) Elektronen mit Aggregaten (Clustern) aus biologisch relevanten Molekülen. Dazu soll insbesondere die Ionisation der äußeren und inneren Valenzelektronen und die darauf folgenden ultraschnellen Energiedissipationsprozesse über die Nachbarmoleküle durch intermolekularen Coulomb-Zerfallsprozesse (ICD) untersucht werden. Obwohl noch nicht allgemein anerkannt spielen diese Prozesse eine bedeutende Rolle in der Induktion von Strahlenschäden in biologischem Gewebe. Kürzlich wurde von uns die Existenz von ICD in durch Wasserstoffbrücken gebundenen Dimeren aus Wasser und Tetrahydrofuran (THF) gezeigt (Ren, X. et al., 2018, Nature Physics 14, 1062). THF ist ein Modellsystem für Desoxyribose in der DNS. Der nächste logische Schritt und damit das zentrale Ziel des vorliegenden Projektantrages ist der Beweis der Existenz von ICD in rein kohlenstoffbasierten organischen Molekülclustern. Des Weiteren soll die Relevanz von ICD und verwandten Prozessen bei der Erzeugung von Strahlenschäden quantitativ bestimmt werden. Als Targetsysteme für diese Untersuchung wurden verschiedene organische Moleküle wie Benzoldimere (C6H6)2 und Pyrimidin-Dimere (C4H4N2)2 ausgewählt. Die experimentellen Methoden umfassen energieselektive Elektronenstoßionisation mit impulsaufgelöster Vielteilchendetektion mittels eines Reaktionsmikroskops (siehe Referenz oben). Die Molekülcluster des Targets werden in einem adiabatisch expandierenden Überschalljet mit einem Edelgascarrier erzeugt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Alexander Dorn, Ph.D.
• Ehemalige Antragsteller: Dr. Volker Dangendorf, von 7/2021 bis 7/2023; Xueguang Ren, Ph.D., bis 6/2021