Femtosekunden-Infrarot-Spektroskopie an Propionsaure-Dimeren und an photochromen Fulgiden und Fulgimiden
b'Experimente mit hohen Struktur- und Zeitaufl\\xf6sungen sind Voraussetzungen, um ein detailliertes Verst\\xe4ndnis grundlegender Prozesse auf molekularer Ebene zu erlangen. Zeitaufl\\xf6sungen im Bereich von Femtosekunden kann die Anreg-Abtast-Laserspektroskopie erreichen. Mit Abtastimpulsen im infraroten Spektralbereich lassen sich zudem die n\\xf6tigen strukturellen Informationen gewinnen.\\n\\nIm Rahmen dieser Arbeit wurde ein transientes Femtosekunden-Infrarotspektrometer f\\xfcr verschiedene Anwendungen auf dem Gebiet der Molek\\xfclphysik weiterentwickelt. Dieses betraf zum Einen eine Erzeugung f\\xfcr abstimmbare Ultraviolett-Anregungsimpulse, zum Anderen eine mehrstufige, optisch parametrische Frequenzkonversion zur Generierung spektral schmalbandiger, abstimmbarer Pumpimpulse im Mittelinfraroten.\\n\\nAn Propions\\xe4ure-Dimeren, einem Modellsystem f\\xfcr die biologisch relevanten Wasserstoffbr\\xfcckenbindungen, wurden Infrarot-Anreg-Infrarot-Abtast-Experimente durchgef\\xfchrt. Die Anregung erfolgte dabei im Bereich der OH-Streckschwingungen, w\\xe4hrend die CO-Streck- und CH-/OH-Biegeschwingungen abgetastet wurden. Es konnte gezeigt werden, dass diese Schwingungen stark aneinander koppeln. Die genaue Wellenl\\xe4nge der Infrarot-Pumpimpulse hat Einfluss auf die Relaxation der Schwingungsenergie. Intramolekulare Energieumverteilung findet mit Zeitkonstanten von 0,5 ps und 1,5 ps statt; eine weitere intramolekulare Relaxation, vornehmlich aus mitangeregten CH-Streckschwingungen, sowie das K\\xfchlen zum L\\xf6sungsmittel, geschehen mit Zeiten von 12 ps. Dar\\xfcber hinaus wurde das transiente Brechen nur einer der beiden Wasserstoffbr\\xfcckenbindungen der Propions\\xe4ure-Dimere nach der Infrarot-Anregung beobachtet.\\n\\nNeben umfangreichen Experimenten mittels Ultraviolett-/Sichtbar-Anreg-Infrarot-Abtastspektroskopie wurde an photochromen Fulgiden und Fulgimiden eine Zuordnung von Schwingungsbanden mit Hilfe von Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen durchgef\\xfchrt. Lichtinduzierte, ultraschnelle und reversibel schaltbare Ringschluss- sowie Ring\\xf6ffnungsreaktionen zwischen den thermisch stabilen Konformeren wurden untersucht. Mit dem Zerfall eines elektronisch angeregten Zustands, dessen Lebensdauer auf der Zeitskala weniger Pikosekunden anzusiedeln ist, wird das entsprechende Photoprodukt gebildet. Alle Photoreaktionen sind nach 50 ps abgeschlossen. Durch spektral sehr breitbandiges Abtasten konnten auch Infrarotspektren des elektronisch angeregten Zustandes gewonnen und dessen Absorptionsbanden teilweise auch Normalschwingungen zugeordnet werden.\\n\\nDie potentielle Eignung von Fulgiden als ultraschneller, optischer Speicher wurde in einem Schreib-L\\xf6sch-Zyklus demonstriert. Mit einem ersten Ultraviolett-Impuls wurde die Ringschluss-, mit einem weiteren Impuls im Sichtbaren nach nur 4 ps die Ring\\xf6ffnungsreaktion induziert, entsprechend einer m\\xf6glichen Schalttaktrate von 250 GHz. Die Absorptionsunterschiede aufgrund der Konformations\\xe4nderungen konnten im Infraroten ausgelesen werden, ohne die jeweilige Konformation der Molek\\xfcle zu ver\\xe4ndern.'