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Time-resolved pump-probe action spectroscopy on isolated organic dyes and supramolecular photocatalysts

  • Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Absorptionseigenschaften und elektronischer Kurzzeit-Dynamik von organischen Farbstoffmolekülen und supramolekularen Photokatalysatoren in der Gasphase. Dabei wurde erstmals sehr intensiv ein eine relativ unbekannte experimentelle Methode eingesetzt, nämlich die zeitaufgelöste, pump-probe (Anregung-Abfrage) Photofragmentations-Spektroskopie. Die Kombination eines kommerziellen Quadrupol Ionenfallen Massenspektrometers mit einem Femtosekunden Lasersystem erlaubt es die intrinsischen, elektronischen Eigenschaften molekularer, ionischer Systeme abzubilden. Neben Populationsdynamik angeregter Zustände wurden erstmals Schwingungs- und Rotationswellenpaket-Dynamik mit dieser Methode beobachtet und dokumentiert. Im ersten Teil der Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchungen an einigen ausgewählten Fluoresecein-Derivaten und eines Carbocyanin-Farbstoffes präsentiert. Obwohl diese Modellsysteme zunächst nur dem Zweck dienen sollten die Möglichkeiten des experimentellen Aufbaus zu evaluieren, ergaben die Untersuchungen weiterhin tiefgreifende Einblicke in die elektronische Struktur isolierter organischer Farbstoffe, die bis heute in Literatur nicht dokumentiert worden sind. Der zweite Teil befasst sich mit der Untersuchung an drei supramolekularen, ionischen Systemen zur photokatalytischen Wasserstofferzeugung. Dabei dienten wieder zwei der Systeme dem Zweck den experimentellen Aufbau zu evaluieren. Neben der elektronischen Populationsdynamik wurde mittels polarisationsabhängiger Messungen weitere Einblicke in den Elektronentransferprozess erhalten – ein Kernpunkt in der Wirkweise supramolekularer Katalysatoren. Die neugewonnen Erkenntnisse wurden schließlich verwendet um einen neuartigen Katalysator zu untersuchen. Dabei stellte sich heraus, dass die Labilität der Ligandensphäre am katalytischen Metallzentrum Untersuchungen am intakten System in Lösung stark beeinträchtigt und somit nur aussagekräftige Ergebnisse mittels einer Gasphasen Methode, einer wie der hier verwendeten, erhalten werden können. Die experimentellen Ergebnisse werden unterstützt durch quantenchemische Berechnungen von energetischen Minimum-Strukturen, den Strukturen von Übergangszuständen, sowie der Berechnung von Schwingungs- und UV/Vis-Absorptionsspektren mittels (zeitabhängiger) Dichtefunktionaltheorie (DFT & TD-DFT).

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Metadaten
Author:Dimitri Imanbaew
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-46965
Advisor:Christoph Riehn
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:English
Publication Date:2017/07/26
Year of Publication:2017
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2017/07/07
Date of the Publication (Server):2017/07/26
Number of page:V, 329
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
PACS-Classification (physics):30.00.00 ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)