Forschungsschwerpunkte
Der Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt auf der Untersuchungen von Molekülen
in der Gasphase, die überwiegend mit Methoden der Mikrowellen(MW)-Spektroskopie in der
Zeitdomäne (Fouriertransform(FT)-MW-Spektroskopie) durchgeführt werden. In Ergänzung
zu Methoden der eindimensionalen(1D)-FTMW-Spektroskopie (Frequenzen > ca. 1GHz) sind auch
zweidimensionale (2D)-FT-Verfahren zur Erweiterung des erfaßten Spektralbereichs auf das
Radiofrequenz(RF)-Gebiet (Frequenzen ca. 1-1000 MHz) entwickelt worden.
Die experimetellen Untersuchungen sind wesentlich von Arbeiten zur Theorie der
Moleküldynamik auf Grund intra- und intermolekularen Wechselwirkungen gestützt.
Die wissenschaftlichen Untersuchungen befassen sich schwerpunktsmäßig mit folgenden zwei
Themenkreisen:
Untersuchungen von Eigenschaften isolierter Moleküle und Molekülradikale über
die Messung und Interpretation von Rotationsspektren:
Die Untersuchung stabiler Moleküle mit FTMW-Techniken erfolgt sowohl an statischen Gasen
in Wellenleitern als auch an gepulsten Molekularstrahlen in Mikrowellen-resonatoren.
Letzteres Verfahren ist kürzlich auch auf die Untersuchung freier Molekül-radikale,
die mit Laser-Photolyse geeigneter stabiler Ausgangsmoleküle erzeugt werden, erweitert
worden.
Die Analyse der Rotationsspektren im Schwingungsgrundzustand und angeregten
Schwingungszuständen liefert Information über Struktur und Dynamik der Moleküle bzw.
Radikale. Von besonderem Interesse sind hierbei Effekte großamplitudiger Schwingungen
(z.B. interne Rotation), Rotations-Schwingungswechselwirkungen, Kernquadrupol- und
Spin-Rotations-Kopplungen, sowie das Auftreten ´verbotener´ Übergänge. Mit Untersuchung
des Stark-Effektes läßt sich auch das molekulare Dipolmoment bestimmen. Die Analyse der
experimentellen Daten basiert auf der numerischen Behandlung molekularer
Hamilton-Operatoren, die z.T. neu entwickelt oder erweitert worden sind. Ein besonderer
Schwerpunkt der Arbeitsgruppe befaßt sich unter der wissenschaftlichen Leitung von
Dr. H. Harder mit der Theorie der Reduktion effektiver Hamilton-Operatoren, die durch
unitär äquivalente Parametersätze charakteriert sind.
Es bestehen zu diesen Forschungsarbeiten vielfältige Kooperationen mit anderen
Arbeitsgruppen (Aachen, Wuppertal, Lille/Frankreich, Bolgna/Italien, Prag/Tschechien,
Bratislava/Slowakei, Ottawa/Kanada), sowie am Kieler Institut
(Prof.emer. Dr. H. Dreizler, Prof. Dr. A. Guarnieri, Prof. Dr. D.Sutter, Prof. Dr. F. Temps).
Aufklärung von Effekten zwischenmolekularer Wechselwirkung mit
spektroskopischen Untersuchuzgnen von Rotationsrelaxation:
Mikrowellenspektroskopische Verfahren mit Einfach- oder Doppelresonanz geben wichtige
Information über Effekte zwischenmolekularer Stoßwechselwirkung
(elastische und/oder inelastische nichtreaktive Stöße).
In Einfachresonanzexperimenten liegt das Hauptaugenmerk auf der Ermittlung von Daten
zur Modellierung von Linienformen, die von besonderem Interesse für die Interpreation
spektroskopischer Beobachtungen von Spurengasen in planetaren (speziell terrestrischen)
Atmosphären als auch für den Test von Stoßtheorien sind. Mit MW-Pulstechnik werden
transiente Signale, deren Relaxation in direkter Relation zur korrespondierenden
Linienbreite steht, zeitauflösend gemessen. Aufgrund der gesteigerten Empfindlichkeit
der Methode können nun auch Effekte wie druckinduierte Linienverschiebung als auch
Abweichungen von üblicherweise angenommenen Voigt-Linienprofilen
(Konvolution von Druck(Lorentz)- und Doppler(Gauß-Linienform) detektiert werden.
Mit Doppelresonanzexperimenten werden erweiterte Informationen zur Stoßdynamik erhalten.
Mit Untersuchung an Vier-Niveau-Systemen, z.T. auch mit Techniken der
2D-FTMW-Spektroskopie lassen sich Aussagen über stoßinduzierte Übergänge machen,
die spezifisch für Terme der zwischenmolekularen Wechselwirkung sind.
Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen (Lille/Frankreich, Nizhnii Novgorod/Rußland)
wurden bzw. werden mit Mitteln von dritter Seite (Procope, DFG) unterstützt.
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