Time-resolved laser spectroscopy of reactive and nonreactive processes in ionic liquids and their mixtures with carbon dioxide

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Nikolaus P. Ernsting; Professor Dr. Thomas Lenzer; Professorin Dr. Kawon Oum
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 90765182

• Erstellungsjahr: 2013

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die nichtreaktive und reaktive Dynamik von Molekülen in ionischen Flüssigkeiten (ILs) sind in verschiedenen Umgebungen untersucht worden, wie z.B. in reinen ILs, in binären Mischungen von ILs mit polaren organischen Lösungsmitteln oder mit CO2, und an Halbleiteroxid-IL-Grenzflächen. Transiente breitbandige Absorptions- und Fluoreszenz-Spektroskopie auf Zeitskalen von Femtosekunden bis Millisekunden sind angewendet worden, um den Einfluß verschiedener Arten von Solut-Solvens-Wechselwirkungen zu charakterisieren. Carbonyl-Apocarotinoide, Acridinium-Derivate, Coumarin 153, Indolin-Derivate und Thiazolin sind als Reporter-Moleküle für die Solvatationsdynamik in ILs, Mikropolarität und Wasserstoffbrückenbindungen eingesetzt worden. Insbesondere konnte die komplette Solvationsantwort von Coumarin 153 in ILs experimentell bestimmt werden, und diese läßt sich sehr gut mit einem modifizierten Kontinuumsmodell beschreiben. Der Einfluß von reinen ILs und IL-Mischungen sind für einige Modellreaktionen untersucht worden, wie z.B. die Photoisomerisierung von Indolin-Derivaten, Elektronentransferprozesse unter Beteiligung von Indolin-Farbstoffen, welche an TiO2- oder ZnO-Oberflächen gebunden sind, die in Kontakt mit ILs stehen und in farbstoffsensibilisierten Solarzellen eingesetzt werden, sowie ausgewählte Radikal-Kombinationsreaktionen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "Exploring 12'-Apo-β-carotenoic-12'-acid as an Ultrafast Polarity Probe for Ionic Liquids", J. Phys. Chem. B, 112, 3048-3057 (2008)
  Lohse, P.W., Bürsing, R., Lenzer, T. and Oum, K.
  
• "12'-Apo-β-caroten-12'-al: A Unique 'Spy' Molecule for Probing Local Interactions in Ionic Liquids", Angew. Chem. Int. Ed., 49, 2230 (2010)
  Lenzer T., Lohse, P.W., Ehlers, F., Kopczynski, M. and Oum, K.
  
• "Ultrafast solvation dynamics of 12'-apo-β-carotenoic-12'-acid in [C6mim]+[Tf2N]-", Chem. Phys., 373, 45 (2010)
  Lohse P.W., Ehlers F., Oum K., Scholz M. and Lenzer T.
  
• "Dielectric relaxation and ultrafast transient absorption spectroscopy of [C6mim]+[Tf2N]- / acetonitrile mixtures", Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 3596 (2012)
  Lohse, P.W., Bartels, N., Stoppa, A., Buchner, R., Lenzer, T. and Oum, K.
  
• "Measurements of the Complete Solvation Response of Coumarin 153 in Ionic Liquids and the Accuracy of Simple Dielectric Continuum Predictions", Faraday Discuss., 154, 409 (2012)
  Maroncelli, M., Zhang, X.-X., Liang, M., Roy, D. and Ernsting, N.P.
  
• "Probing the local polarity of alkylammonium formate ionic liquids and their mixtures with water using a carbonyl carotenoid", ChemPhysChem, 13, 1854 (2012)
  Ekimova, M., Fröhlich, D., Stalke, S., Lenzer, T. and Oum, K.
  
• "Complete Solvation Response of Coumarin 153 in Ionic Liquids", J. Phys. Chem. B, DOI: 10.1021/jp305430a (2013)
  Zhang, X.-X., Liang, M., Ernsting, N.P. and Maroncelli, M.
  
• "Conductivity and Solvation Dynamics in Ionic Liquids", J. Phys. Chem. Lett.
  Zhang, X.-X., Liang, M., Ernsting, N.P. and Maroncelli, M.
  
• "Solvation and dielectric response in ionic liquids – Conductivity extension of the continuum model", J. Chem. Phys., 138, 111102 (2013)
  Zhang, X.-X., Schröder, C. and Ernsting, N.P.
  
• "Ultrafast photoinduced dynamics of the 3,6-diaminoacridinium derivative ATTO 465 in solution", Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 1844 (2013)
  Arden-Jacob, J., Drexhage, K., Druzhinin, S.I., Ekimova, E., Flender, O., Lenzer, T., Oum, K. and Scholz, M.