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Abgeschlossene SFBs

mit Sprecherschaft des FB Physik der FU Berlin

SFB 658

SFB 658

Der SFB hatte es sich zur Aufgabe gemacht, molekulare Schalter an Oberflächen zu verankern und dadurch neue Wege zur Kontrolle ihrer funktionellen Eigenschaften zu beschreiten. Eine zentrale Herausforderung bestand darin, dass die Schalteigenschaften durch die Oberfläche erheblich modifiziert werden bis hin zum Unterdrücken des Schaltvorgangs. Daher wurden Strategien entwickelt, die Kopplung der Schaltermoleküle an die Oberfläche zu optimieren. So wurden neue Schaltermoleküle mit verschiedenen Abstandshaltern synthetisiert, die es erlauben, die Wechselwirkung zwischen Molekül und Oberfläche in planarer oder vertikaler Adsorptionsgeometrie gezielt einzustellen. Durch die intensive Kooperation von Synthesechemie und Oberflächenphysik konnte eine Vielzahl von Schaltprozessen auf Oberflächen realisiert werden. Dazu gehören trans-cis-Isomerisierungs-, Tautomerisierungs- und Ringöffnung/Ringschluss-Schaltprozesse sowie das Schalten magnetischer Moleküle angekoppelt sowohl an Metall- und Halbleiteroberflächen, als auch an Graphen und Kohlenstoffnanoröhren.

Nach dem Überwinden nicht unerheblicher experimenteller Schwierigkeiten, ist das Schalten an Oberflächen heute Routine. So konnten die dem Schaltvorgang zu Grunde liegenden Elementarprozesse am Einzelmolekül und im Ensemble durch die intensive Zusammenarbeit von Experiment und Theorie im Detail analysiert und optimiert werden. Manipulation auf atomarer Ebene erlaubte spezifische Geometrien herzustellen, dabei Moleküle auf der Oberfläche zu stabilisieren und nicht nur vertikal, sondern auch lateral zu kontaktieren. Unter anderem gelang die Entwicklung eines Einzelmolekültransistors. Über Selbstorganisation wurden molekulare Schichten hergestellt, deren optische und elektrische Eigenschaften durch Licht extrem effektiv und ermüdungsarm geschaltet werden können. In Netzwerken molekularer Schalter wurde Verstärkung durch Kooperativität erzielt. Der Spinzustand magnetischer Moleküle konnte durch die Kopplung an das Substrat stabilisiert und geschaltet werden. Darüber hinaus konnten die physikalischchemischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren wie Löslichkeit, Biokompatibilität, Lichtemission und Ladungsträgerdichte durch Schaltprozesse manipuliert werden.

Sprecher

Professor Dr. Martin Weinelt, seit 7/2015

Professor Dr. Felix von Oppen, bis 7/2015

Beteiligte Arbeitsgruppen

AG Fumagalli, AG Kuch, AG von Oppen, AG Weinelt, AG Groß, AG Pascual, AG Tegeder

Zahlen

  • rund 430 Publikationen
  • 85 abgeschlossene Promotionen
  • 5 strategische Berufungen
  • Wegberufung von 7 Teilprojektleitenden

Beteiligte

  • Freie Universität Berlin
  • Humboldt-Universität zu Berlin
  • Technische Universität Berlin
  • Universität potsdam
  • Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (FHI)
  • Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI)

Zum SFB 658

SFB 498

SFB 498

Das zentrale Untersuchungsthema war das Zusammenspiel der Protein-Kofaktor-Wechselwirkungender der Proteinmatrix sowohl mit organischen Kofaktoren als auch mit Metallionen. Das interdisziplinäre Forschungsteam zog einen kombinierten Ansatz verschiedener biochemischer, molekularbiologischer, strukturanalytischer, spektroskopischer und theoretischer Techniken heran.

Sprecher

Prof. Dr. Robert Bittl

Beteiligte Arbeitsgruppen

AG Antontik / Stehlik, AG Weber, AG Haumann / Dau, AG Heyne

Forschungspartner

  • Freie Universität
  • Charité - Universitätsmedizin Berlin
  • Humboldt-Universität zu Berlin
  • Technische Universität Berlin
  • Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP)
    im Forschungsverbund Berlin e.V.

Das Ziel der gemeinsamen Forschungsaktivitäten war es, in unterschiedlichen materiellen Systemen mittels ultrakurzer Laserpulse Veränderungen der Elektronen- und Kern-Konstellation zu bewirken. Die dabei ausgelösten Bewegungsabläufe sollten zeitlich charakterisiert und durch entsprechende Gestaltung der eingestrahlten Lichtfelder nach Möglichkeit so gelenkt werden, dass ein stabiler, detektierbarer Endzustand erreicht wurde.

In der ersten Förderperiode stand die Analyse solcher photoinduzierter dynamischer Abläufe experimentell wie theoretisch im Vordergrund. Die optische Anregung des Systems erfolgte dabei zumeist mit einem möglichst kurzen Pumppuls, während die resultierende Veränderung der Kernkoordinaten des Systems mit einem ebenfalls möglichst kurzen, zeitlich verzögerten Probepuls abgefragt wurde.

In der zweiten Förderperiode wurde durch den Einsatz komplexerer Anregungsfelder vermehrt auch das Ziel einer Steuerung realisiert. Im Experiment setzten die Forscher dabei geeignete Modulatoren ein; komplementär dazu wurde die Theorie der optimalen Kontrolle ausgebaut. Und so kam es im Bereich kleiner, noch überschaubarer Systeme mit wenigen aktiven Freiheitsgraden zu einer sehr erfreulichen Konvergenz von Theorie und Experiment, womit ein wesentlicher Teil des Weges in Richtung komplexerer Systeme geebnet wurde. Auch bei den komplexeren Systemen boten die experimentellen Ergebnisse in enger Kooperation mit der Theorie sehr detaillierte Einblicke in die Dynamik ultraschneller photoinduzierter Reaktionen.

Sprecher

Prof. Dr. Ludger Wöste

Partner

  • Freie Universität
  • Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
  • The Hebrew University of Jerusalem
  • Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (FHI)
  • Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie
  • Humboldt-Universität zu Berlin
  • Tel-Aviv University
  • Universität Potsdam

Zum SFB 450

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Die Forscherinnen und Forscher untersuchten ultradünne, aus wenigen Monolagen bestehende Filme und deren elektronische und magnetischer Eigenschaften sowie Gitterschwingungen und Transporteigenschaften. Ihr Ziel war dabei den Zusammenhang zwischen Struktur, Morphologie und den physikalischen Eigenschaften dünner metallischer Filme besser zu verstehen.

Sprecher

Prof. Dr. K. H. Rieder

Partner

  • Freie Universität
  • Humboldt-Universität
  • Technische Universität Berlin

Zum SFB 290

Die wissenschaftliche Zielsetzung war die Untersuchung der Dynamik physikalischer und chemischer Folgeprozesse nach Deponierung einer lokalen Anregungsenergie in einem molekularen Aggregat, das sich in unterschiedlichen Umgebungen befinden konnte. Neben magnetischen Resonanzverfahren kam hier erstmals die zeitaufgelöste Spektroskopie mit ultrakurzen Laserpulsen zum Einsatz, mit der die Elektronendynamik nach Photoanregung mit einer Zeitauflösung im Femtosekunden-Bereich verfolgt werden konnte, was die Beobachtung völlig neuer Effekte erlaubte.

Sprecher

Prf. Dr. Stehlik

Förderung

37,9 Mio DM

Partner

  • Freie Universität Berlin: Fachbereich Physik, Fachbereich Chemie
  • Fritz-Habcr-Institut für Physikalische Chemie der Max-Planck-Gesellschaft
  • TechnischeUnivcrsitatBerlin
  • Hahn-Meitner-Institut

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Die Forscher untersuchten die elektronische Struktur von Grenzflächen und Festkörper/Elektrolyt-Grenzflächen sowie von heterogene Reaktionen an Grenzflächen.

Sprecher

Prof. Bennemann

Förderrung

25,5 Mio DM

Partner

  • Freie Universität: FB Physik und FB Chemie
  • FHI
  • TU Berlin

Der SFB161 war einer der ersten an der Freien Universität. Das Arbeitsgebiet war die Untersuchung von Hyperfeinwechselwirkungen in angeregten Kernzuständen, Molekülen und freien Atomen sowie die elektronische Struktur von kondensierter Materie.

Sprecher

Wilking (1972–73), Hüfner (1973–74), Matthias (1974–75) und Gabriel (1975–86)

For physicists affected by the war in Ukraine