Pump-Probe-Spektrometer mit 3. Puls für transiente Absorptions- und stimulierte Raman-Spektroskopie

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542544322

Bei dem beantragten Gerät handelt es sich um ein Pump-Probe-Spektrometer zur Messung von transienten Absorptionsspektren und ultraschnellen Dynamiken auf der Zeitskala von 200 fs bis 4 ns im sichtbaren Bereich des Spektrums. Zusätzlich umfasst das beantragte Gerät einen dritten, schmalbandigen Puls für die Durchführung von Femtosekunden stimulierter Raman-Spektroskopie (FSRS). Der Antrag umfasst einen gepulsten Femtosekunden-Laser, zwei optische parametrische Verstärker (OPA) und Second-Harmonic Generators (SHG) für Femtosekunden- und Pikosekundenpulse mit variabler Wellenlänge, ein Pump-Probe-Spektrometer mit Weißlichtgenerator und Verzögerungsstufe, einem Modul für den dritten Puls, sowie Software für die Datenanalyse. Transiente Absorptionsspektroskopie ist eine Pump-Probe-Methode, bei der eine absorbierende Probe durch einen ultrakurzen Laserpuls angeregt wird, gefolgt von einem Weißlichtpuls, um ein Absorptionsspektrum des angeregten Zustands aufzunehmen. Das Differenzspektrum zwischen angeregtem und Grundzustand ergibt wertvolle Informationen über die Kinetik des Relaxationsprozesses zurück in den Grundzustand. Das Spektrometer soll eine Kernkompetenz der neu etablierten Arbeitsgruppe für Photonische Nanomaterialien an der Universität Rostock bilden, in der es ausgiebig zur Untersuchung lichtinduzierter Ladungsträgerdynamiken in kolloidalen Nanokristallen und Nano-Heterostrukturen eingesetzt werden wird, insbesondere zu Ladungstransport durch eine Materialgrenzfläche hindurch. Die Option für den dritten Puls wird für FSRS-Experimente verwendet werden, in denen der Probe-Puls mit einem längeren Puls mit kleiner Bandbreite überlagert wird. Dies verursacht stimulierte Raman-Streuung entweder des Grundzustandes oder aus einem angeregten Zustand mit herausragender Zeitauflösung (50-150 fs) und einem sehr viel höheren Signal-zu-Rauschen-Verhältnis als bei einem gewöhnlichen Raman-Spektrum. Diese Spektroskopie soll dafür eingesetzt werden, eine neue Methode zu entwickeln, den Aufenthaltsort und die räumliche Ausdehnung angeregter Elektron-Loch-Paare (Exzitonen) mit der chemischen Struktur eines Nanomaterials zu überlagern. Dazu sollen die Nanopartikel resonant angeregt werden, wobei die Exziton-Phonon-Kopplung ausgenutzt wird, um die resultierenden Raman-Moden mit den Teilen des Nanomaterials zu korrelieren, in dem das Exziton sich aufhält. Weiterhin wird FSRS die Grundlage für zahlreiche Kooperationsmöglichkeiten innerhalb der Universität Rostock, mit An-Instituten wie dem Leibnitz-Institut für Katalyse, und darüber hinaus bilden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Pump-Probe-Spektrometer mit 3. Puls für transiente Absorptions- und stimulierte Raman-Spektroskopie
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Leiter: Professor Dr. Klaus Boldt