FU Berlin Digitale Dissertation
Axel Scholz : Echtzeit-Untersuchungen an Natrium-Ammoniak-Clustern Realtime Studies at Sodium-Ammonia-Clusters
|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung Um transiente Absorption und Ionisation von Na(Ammoniak)n-Cluster zu untersuchen, wurden verschiedenen fs-Spektrometer im sichtbaren und nahe infraroten Spektralbereich aufgebaut. Hierfür wird die Grundwellenlängen eines verstärkten fs-Ti:Saph.-Lasersystem mit verschiedenen Dreiwellen-Mischverfahren (SHG, SFG, OPG/OPA) in nichtlinearen Kristallen konvertiert. Die Cluster werden in einer Pick-Up Quelle erzeugt, indem ein Natrium Strahl mit einem Ammoniak Strahl gekreuzt wird. Im Kreuzungsbereich bilden sich die Mischcluster. Diese werden mit einem Pump-Puls angeregt und, nach einer gewissen Zeitverzögerung, mit einem Probe-Puls ionisiert anschließend massenselektiv mit einem Flugzeitmassenspektrometer nachgewiesen. Durch Variation der Verzögerung zwischen Pump- und Probe Puls werden die Lebensdauern der präparierten Zustände bestimmt. Auf diese Weise ist es möglich die Lebensdauern der A-Zustände von Na(NH3)n bis zu einer Größe von n = 20 zu bestimmen. Die Lebensdauern nehmen stark mit zunehmender Clustergröße ab, Na(NH3) zeigt eine Lebensdauer von 1,1 ns, während die Lebensdauer von Na(NH3)8 nur eine Lebensdauer von 150 fs aufweist. Bei einer Clustergröße von 10 < n < 20 beträgt die Lebensdauer 120 fs. Von n = 3 zu n = 4 vergrößert sich leicht die Lebensdauer, was durch einen Solvataionsabschluß und der damit verbundenen erhöhten Molekülsymmetrie erklärt wird. Bei n = 3 zeigt sich eine Kopplung von elektronischer Clusteranregung und Ammoniak Schwingungsanregung im Pump-Probe Signal. Bei Anregung in einem Spektralbereich, in dem beide Absorptionen erkennbar sind, erhält man im Pump-Probe Signal einen doppelexponentiellen Verlauf, 1 ps Lebensdauer bei elektronischer Anregung und 18 ps für die Anregung der Ammoniak Schwingung. Der Signalverlauf wird durch die Interne Konversion A => X erklärt. Die Übergang vom präparierten A-Zustand in den hoch schwingungsangeregten X-Zustand verringert den Franck-Condon-Überlapp in den ionischen Zustand. Dies führt zu einer Abnahme des Ionensignals. Deuterierung der Cluster führt zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauern. Dieser Effekt ist bei n = 2 mit einem Verlängerungsfaktor von 75 maximal und verringert sich mit zunehmender Clustergröße. Dieses Verhalten läßt sich mit dem "Energy-Gap-Law" erklären, welches die Abnahme der Übergangswahrscheinlichkeit mit der Zunahme der Vibrationsquanten beschreibt. Neben der Einphotonen-Anregung kommt es auch zu einer resonanten Zweiphotonen-Anregung für kleine Cluster (n = 1, n = 3) die zu einer Fragmentation der Cluster führt.

Inhaltsverzeichnis Die gesamte Dissertation können Sie als gezippten tar-File oder als zip-File laden. Durch Anklicken der Kapitelüberschriften können Sie das Kapitel in PDF-Format laden: Titelseite und Literaturverzeichnis 1 Einleitung 13 2 Solvatisierte Elektronen, solvatisierte Ionen, Stand der Forschung 17 2.1 Solvatisierte Elektronen in der Lösung 18 2.2 Solvatation in Clustern 19 3 Dreiwellen-Mischung, Grundlagen der Frequenzkonversion 31 3.1 Nichtlineare Wechselwirkung von Licht mit Materie 32 3.2 Optik nichtlinearer Kristalle 37 4 Meßprinzip, Pump-Probe Spektroskopie 45 4.1 Spektroskopische Meß methoden 45 4.2 Pump-Probe Signalauswertung 49 5 Experimenteller Aufbau 53 5.1 Das Lasersystem 56 5.2 Die optischen Aufbauten 63 5.3 Die Molekularstrahlapparatur 83 5.4 Steuerung des Experiments, Datenaufnahme 90 6 Experimentelle Ergebnisse, Dynamik des A-Zustands 93 6.1 Abhängigkeit der Lebensdauer des A-Zustands von der Clustergröße 96 6.2 Abhängigkeit der Lebensdauer von der Anregungsenergie 100 6.3 Isotopeneffekte in der Lebensdauer 109 6.4 Zusammenfassung und Diskussion 121 7 Resonante Zweiphotonen-Anregung kleiner Na(Ammoniak)n-Cluster 129 7.1 Zweiphotonen-Anregung von Na(NH3) 129 7.2 Zweiphotonen-Anregung von Na(Ammoniak)3 133 7.3 Zusammenfassung 140 8 Zusammenfassung und Ausblick 143 Anhang A 147 A.1 Beta-Barium-Borat (BBO) 147 A.2 Lithium-Triborat (LBO) 148

Ergänzende Angaben:
Online-Adresse:	http://www.diss.fu-berlin.de/1999/5/index.html
Sprache:	Deutsch
Keywords:	Clusterphysics, fs-Spectroscopy, Femto-Chemistry, OPG/OPA, SFG
DNB-Sachgruppe:	29 Physik, Astronomie
Klassifikation PACS:	31.70.Hq, 36.40.Qv, 39.10.+j, 39.30.+w, 42.65.+k, 42.65.Yj, 42.79.Nr
Datum der Disputation:	25-Nov-1998
Entstanden am:	Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter:	Prof. Dr. Ingolf V. Hertel
Zweiter Gutachter:	Prof. Dr. Dietmar Stehlik
Kontakt (Verfasser):	ascholz@mbi-berlin.de
Kontakt (Betreuer):	hertel@mbi-berlin.de
Abgabedatum:	30-Jan-1999
Freigabedatum:	10-Feb-1999

 

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