Forschungsschwerpunkt: |
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II
Am Hubland, 97074/Würzburg Mail: wolfgang.kiefer@mail.uni-wuerzburg.de Url: http://www.phys-chemie.uni-wuerzburg.de/kiefer/welcome.html |
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Forschungsschwerpunkte (und Projekte auf Basis der Grundausstattung):
Neben der linearen Ramanspektroskopie (linear: lineare Beziehung zwischen induziertem Dipolmoment und elektrischer Feldstärke) werden in diesem Projekt eine Reihe nichtlinearer Methoden (nichtlinear: die induzierte Polarisation ist proportional einer höheren Potenz des einfallenden elektrischen Lichtfeldes oder zum Produkt mehrerer Lichtfelder) zur Untersuchung der Struktur und Dynamik von Molekülen und Festkörpern eingesetzt. In diesem Projekt kommen sog. Vierwellenmischprozesse zum Einsatz, bei denen drei Laserstrahlen mit der Probe wechselwirken und das Signal erzeugen. Die kohärente anti-Stokessche Raman Streuung (CARS) ist eine spezielle Form dieser Vierwellenmischung und liefert - wie der Name schon sagt - Raman-Informationen. Mit Hilfe der CARS-Spektroskopie unter variablen elektronischen Resonanzbedingungen konnten umfassende Strukturinformationen über den Makrozyklus verschiedener substituierter Porphyrin-Moleküle über eine selektive Verstärkung der Moden des Chromophors erhalten werden. Derartige Informationen lassen sich mittels der linearen Ramanspektroskopie nur schwer erhalten, da Porphyrine meistens stark fluoreszieren. Neben der Strukturaufklärung wurden in diesem Projekt auch transiente Moleküzustände mit Hilfe der ns-zeitaufgelösten CARS-Spektroskopie untersucht. Dabei wird eine Reaktionskinetik mittels eines ns-Laserpulses im UV gestartet und danach an dem Reaktionszwischenprodukt in variablen Zeitabständen CARS-Spektroskopie durchgeführt. Die frequenzaufgelöste CARS-Spektroskopie mit ns-Lasern ergibt hierbei ein Spektrum, welches Informationen über die Schwingungs- und Rotationsnivaus des transienten Moleküls liefert und zwar in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit zwischen UV-Anregung und CARS-Prozess.
Ergebnisse:
Für die Ergebnisse dieses Forschungsschwerpunktes siehe folgende Publikationen: - [1] M. Nissum, J.-M. Funk and W. Kiefer, Polarization Sensitive Resonance CARS Spectroscopy of Magnesium Octaethylporphine, J. Raman Spectroscopy 30, 605 (1999). - [2] M. Nissum, S. Schlücker, J. Popp, J.M. Funk and W. Kiefer, Polarization sensitive CARS spectroscopy of free-base porphyrins in ?Spectroscopy of Biological Molecules: New Directions?, J. Greve, G.J. Puppels and C. Otto, Eds., Kluwer, Dordrecht, 1999, p. 681. - [3] W. Kiefer, Nonlinear Raman Spectroscopy, Applications Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry, Academic Press, p. 1609 (2000). - [4] M. Nissum, S. Schlücker, J.-M. Funk, J. Popp and W. Kiefer, Symmetry considerations on free-base porphyrins by polarization-sensitive resonance CARS spectroscopy, Asian Chem. Lett. 4, 91 (2000). - [5] A. Materny, J.-M. Funk and W. Kiefer, Reaction kinetics and transient molecular states investigated by CARS spectroscopy with nano-second time-resolution, Res. Adv. in Appl. Spectrosc. 1, 13 (2000). - [6] J.-M. Funk, U. Schmitt, W. Kiefer and A. Materny, Experimental and theoretical coherent anti-Stokes Raman scattering studies on triplet excited anthracene, J. Raman Spectrosc. 31, 743 (2000). - [7] A. Materny, J.-M. Funk, and W. Kiefer, Transient nanosecond resonance CARS spectroscopy on triplet excited anthracene: Excitation profiles, Proc. XVIIth Intern. Conf. Raman Spectroscopy, S. L. Zhang and B. F. Zhu, Eds., Wiley, New York (2000), S. 354. - [8] A. Materny, T. Chen, A. Vierheilig, and W. Kiefer, A review on linear and non-linear resonance Raman spectroscopy of the conjugated system polydiacetylene, J. Raman Spectrosc. 32, 425 (2001). - [9] S. Schlücker, J. Koster, M. Nissum, J. Popp, and W. Kiefer, Structural investigations on octaethylporphyrin using density functional theory and polarization-sensitive resonance CARS spectroscopy, J. Phys. Chem. A 105, 9482 (2001). - [10] J. Koster, S. Schlücker, J. Popp, and W. Kiefer, Characterization of uroporphyrin I octamethyl ester by resonance CARS and resonance Raman spectroscopy, Proc. XVIIIth Intern. Conf. Raman Spectroscopy, J. Mink, G. Jalsovszky, and G. Keresztury, Eds., Wiley, New York (2002), p. 385.
Auszeichnungen und Preise:
Prof. Dr. W. Kiefer: Honorary Fellow of the Laser and Spectroscopy Society of India (F.L.S.S.), 1999. - Distinguished Service Award of the Society of Applied Spectroscopy, 2000. - Foreign Councillor of the Institute for Molecular Science, Okazaki National Research Institutes, Okazaki, Japan, 1999-2001. - Technical Expert Monitor of the International Science and Technology Center, Moscow, Russland, 1999-2002. - Herausgeber der Zeitschrift: Journal of Raman Spectroscopy, 2000. -- PD Dr. J. Popp: Zehetmaier Preis (Habilitationsstipendium) des Freistaates Bayern, 1999. - Kooperationspreis der Universität Würzburg, 2001. - Bunsen-Kirchhoff-Preis der Deutschen Bunsengesellschaft, 2002. -- PD Dr. A. Materny: Heisenberg-Stipendium, 1999. -- Dr. S. Schlücker: Doktoranden-Stipendium des Fonds der Chemischen Industrie, 1999. - Mathias-Manger-Preis (Diplom) der Fakultät für Chemie und Pharmazie, 1999. - Fakultätspreis (Promotion) der Fakultät für Chemie und Pharmazie, 2002.
Ausstattung:
Universelle nicht-lineare Raman Apparatur: Nd:YAG-Laser-Farbstoff-Lasersystem / Spex 1404 Doppelmonochromator / CCD Kamera / Zubehör.