Forschung

Pulsformung & Kohärente Kontrolle

Der Kern unseres Projektes ist die photoinduzierte Kontrolle elementarer Prozesse in einfachen Molekülen und Aggregaten. Auf diesem Gebiet wurden in den letzten Jahren beachtliche Erfolge erzielt. Von besonderem Interesse sind hier selbst lernende Algorithmen die angewendet werden, um maßgeschneiderte Laserpulse auf die genau die Art und Weise zu erzeugen, dass sie die Ausbeute eines Prozesses entlang eines bestimmten Reaktionspfades maximieren. Die am Ende gewonnene Pulsform enthält intrinsische Informationen über das studierte System und zugrundeliegende Prozesse. Kleine Alkalimultimere eignen sich besonders gut als Modellsysteme. Sie verfügen über mehrere Bindungszustände, zwischen denen bereits mit schwachen Feldern resonante Übergänge induziert werden können. Dies vereinfacht die theoretische Beschreibung und Interpretation der Daten.

 

Masterarbeit zu vergeben:

Thema: Laserpulsformung, Biophotonik  

 

Photoassoziation kalter Moleküle

Wir wollen eine neue Strategie der Photoassoziation von Molekülen beschreiten. Es sollen die zunächst nur lose, d.h. als Van der Waals-System aneinander gelagerten Reaktanden, mittels optimal gestalteter Lichtfelder einen bestimmten Reaktionspfad entlang geführt und letztlich in ein stabiles Endprodukt überführt werden. Dabei werden unterschiedliche Spektralkomponenten ultrakurzer Laserpulse mittels geeigneter Pulsformer, wie z. B. Flüssigkristallmodulatoren, dem zeitlichen Ablauf der Reaktion angepasst. Hierfür werden - gemäß dem Vorbild der Natur - genetische Algorithmen eingesetzt. Auf die Weise wird zum einen die Ausbeute der Reaktion maximiert; zum anderen beinhalten die so gewonnenen optimalen Pulsformen wichtige intrinsische Informationen über den gefundenen Reaktionspfad. Erste Experimente sollen am Modellsystem dotierter Quecksilbercluster durchgeführt werden. Später jedoch planen wir, auch größere molekulare Reaktanden, beispielsweise aus dem Bereich biologischer Grundbausteine, eingebettet in Heliumtröpfchen, optisch zu neuen Produkten zusammenzuführen.

 

Masterarbeit zu vergeben:

Thema: Kohärente Kontrolle, Heliumtröpfchen

 

NeNePo & Oberflächenspektroskopie

Edelmetallcluster verfügen über faszinierende physikalische und chemische Eigenschaften. Insbesondere können sie als Reaktionszentrum bei bedeutenden katalytischen Prozessen eingesetzt werden. Ihre größenabhängige Reaktivität macht sie zu einem idealen Modelsystem für kinetische und spektroskopische Untersuchungen. Unsere Forschung richtet sich auf die bisher unverstandenen Wechselwirkungen dieser kleinen Metallcluster mit adsorbierten Molekülen. Im Zentrum unserer Betrachtungen stehen Messungen zur Gasphasenkinetik sowie Untersuchungen zur Femtosekundenreaktionsdynamik mittels Gasphasen NeNePo-Spektroskopie und Oberflächenlaserspektroskopie. Diese Arbeit ist Teil des Sonderforschungsbereiches Sfb 450: Analyse und Kontrolle ultraschneller photoinduzierter Reaktionen.

 

Lichtdetektion und Entfernungsmessung

Viele Phänomene in der Natur können durch Laborversuche nicht in einem zufriedenstellendem Maße untersucht werden. So erfordern z.B. Gewitterblitze etwa zehn mal geringere Feldstärken als die im Labor simulierten.  LiDaR (Light Detecting and Ranging) erlaubt die Erforschung atmosphärischer Prozesse in ihrer natürlichen Umgebung. Wir verfolgen zwei experimentelle Ansätze: Einerseits betreiben wir eine kontinuierliche Untersuchung von Aerosolen im Labor, andererseits nutzen wir Femtosekundenlaser zur Generierung diverser nichtlinearer Effekte in Luft. Die fs-LiDaR-Forschung wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG (SPP 1176 CAWSES) und dem deutsch-französischen Projekt "Teramobile" (DFG SA 325/5) unterstützt.