Photoionisation mikrosolvaisierter Biomoleküle - von Valenzelektronenstruktur zu intermolekularem Coulomb-Zerfall

• Antragsteller: Dr. Sebastian Hartweg
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553684281

Die meisten molekularen Systeme, die für chemische oder biologische Prozesse von Bedeutung sind, kommen natürlicherweise in Lösung oder anderen kondensierten Phasen vor. Auf dem Gebiet der molekularen Photoelektronen- und Photoionenspektroskopie werden jedoch die detailliertesten Erkenntnisse aus Experimenten in der Gasphase gewonnen, da Photoelektronen dort unbeeinflusst von Streuprozessen detektiert und Photoionen und deren molekulare Zerfallsprozesse beobachtet werden können. Wir schlagen daher vor, die Photoionisation von mikrosolvatisierten Biomolekülen und die dadurch ausgelösten dynamischen Relaxations- und Fragmentierungsprozesse zu untersuchen. Die Untersuchung von Solvatationseffekten durch die Untersuchung von Mikrosolvatationskomplexen aus einem Biomolekül und bis zu einigen Wassermolekülen ermöglicht die Anwendung des gesamten Instrumentariums der Gasphasen - Photoionisationstechniken, einschließlich Photoelektronen- und Photoionen-(Multi-)Koinzidenztechniken. Dieser molekulare Ansatz zum Studium von Solvatisierungs- und Kondensationseffekten wurde bereits in verschiedenen Bereichen erfolgreich angewendet, und wir sind der Meinung, dass die jüngsten Fortschritte in der Leistungsfähigkeit von hochmodernen Großforschungsanlagen zur Erzeugung von Strahlung im XUV- und Röntgenbereich sowie die Fortschritte bei den Elektronen- und Ionendetektionstechniken nach der Anwendung dieses Ansatzes verlangen, um die Photoionisation dieser mikrosolvatisierten biomolekularen Systeme zu untersuchen. Die Photoionisation dieser Systeme und die Dynamiken welche von ihr ausgelöst werden, sind von grundlegender Bedeutung für das Verständnis von Strahlenschäden in biologischem Gewebe. Zusätzlich zu den Auswirkungen von Solvatation und Clusterbildung auf die elektronische Struktur und die dissoziativen Ionisationskanäle von Biomolekülen wollen wir die detaillierte Energetik und ultraschnelle Dynamik intermolekularer Coulombischer Zerfallsprozesse zwischen Lösungsmittelwasser und Biomolekülen experimentell messen. Solche intermolekularen Coulombischen Zerfallsprozesse von unbesetzten inneren Schalen in Wassermolekülen können zur Ionisation von solvatisierten Biomolekülen führen, und tragen so signifikant zu Strahlenschäden in biologischem Material bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen