Photoelectron spectroscopy of large water cluster anions and related systems

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd von Issendorff
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 219187892

Obwohl das hydratisierte Elektron vor fast 50 Jahren entdeckt worden ist, wird immer noch diskutiert welche Struktur es eigentlich hat. Der Grund hierfür liegt in der Komplexität des Effekts der Selbstlokalisation, welcher von vielen Einflüssen abhängt, von Details der Elektron-Wasser-Wechselwirkung bis hin zu der genauen Struktur von flüssigem Wasser. Anionische Wassercluster sind im Prinzip ideale Modellsysteme, um solche Fragen zu untersuchen. Sie erlauben es, einen breiten Größenbereich abzudecken, von sehr kleinen Systemen, welche sich noch durch präzise ab-initio Methoden simulieren lassen, bis hin zu großen Größen, die der ausgedehnten kondensierten Phase sehr ähnlich sein sollten. Für sehr kleine Cluster (mit weniger als 10 Molekülen) konnte inzwischen eine beeindruckende Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment erreicht werden. Dies ist nicht unbedingt der Fall für größere Cluster; weder ist die Struktur der verschiedenen im Experiment beobachteten Isomere vollständig geklärt, noch ist es bekannt, wie die Messwerte hin zu der kondensierten Phase zu extrapolieren sind. Auf der experimentellen Seite liegt dies an gewissen technischen Unzulänglichkeiten bei den existierenden Messungen, wie einem stark eingeschränkten untersuchten Größenbereich oder fehlender präziser Kontrolle der Clustertemperatur. Wir haben eine Clusterspektroskopie-Apparatur entwickelt, die genau diesen Einschränkungen nicht mehr unterliegt; mit diesem Aufbau planen wir Photoelektronenspektroskopie an negativen Wasser-Clustern und verwandten Systemen bei definierten Temperaturen und in einem sehr breiten Massenbereich durchzuführen. Es ist zu erwarten, dass die Resultate dieser Messungen das Verständnis von an und in Wasserclustern gebundenen Elektronen substantiell verbessern werden, und dass sie endgültig klären werden, wie die Eigenschaften der Cluster zu denen der kondensierten Phase hin konvergieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen