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1 Physikalische Chemie für Fortgeschrittene - Laser in der Chemie - (SS 2013) PD Dr. Knut Asmis

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Präsentation zum Thema: "1 Physikalische Chemie für Fortgeschrittene - Laser in der Chemie - (SS 2013) PD Dr. Knut Asmis"—  Präsentation transkript:

1 1 Physikalische Chemie für Fortgeschrittene - Laser in der Chemie - (SS 2013) PD Dr. Knut Asmis Literatur: 1)Physikalische Chemie, Atkins, Oxford, )Atmospheric Chemistry and Physics, Seinfeld and Pandis, Wiley, )Molecular Reaction Dynamics, Levine, Cambridge University Press, )J.S. Baskin and A.H. Zewail, Journal of Chemical Education, Vol.78 p. 737 (2001). 5)A.H. Zewail, Journal of Physical Chemistry A Vol. 104 p (2000).

2 2 Übersicht Molekulare Reaktionsdynamik - Kinetik vs. Dynamik 1D, 2D und 3D-Potentialenergiediagramme - Infrarot-Chemilumineszenz (Polanyi, 1972) - Hammond-Prinzip und Polanyi-Regeln - Messung interner Energieverteilung mittels LIF (Zare, 1973) - Modenselektivität in chemischen Reaktionen (Crim, 1991)

3 3 Übersicht Molekulare Reaktionsdynamik - Winkelaufgelöste Messungen (Davis, 2000) - Intramolekulare Schwingungsenergieumverteilung (IVR) - O 3 -Defizit Problem (Wodtke, 1993) Femtochemie - Zeitskalen chemischer, physikalischer und biologischer Prozesse - Erzeugung ultrakurzer Lichtpulse / Pump-Probe Aufbau - ICN Photodissoziation: Wie schnell bricht eine Bindung? - Tautomerisierung von Basenpaaren: Protonentransfer-Mechanismus? - Retinal: Geschwindigkeit der cis/trans-Isomerisierung?

4 4 OH + D 2 DOH + D 4 langsame D-Atome E int (HOD) groß schnelle D-Atome E int (HOD) klein Vorwärts- streuung Rückwärts- streuung Reaktionsrate (D-Atom Bildung) als Funktion der internen Energie und des Streuwinkels der Reaktionsprodukte

5 5 Intramolekulare Schwingungsenergieumverteilung Zewail |a> |b> |a> a b ab SF 6 D2OD2O interne Energie des Moleküls Zustandsdichte (Zustände/cm -1 )

6 6 Anthracen: S 1 S 0 Fluoreszenz DE Fluoreszenzintensität als Funktion der Zeit nach der Anregung Anthracen Anregung S 0 S cm -1 Anregung S 0 S cm -1 Zustandsdichte (Zustände/cm -1 ) interne Energie (Schwinung)

7 7 Die Atmosphäre 7 Ozon (O 3 ) - charakteristischer Geruch, starkes Oxidationsmittel - UVA Schutz (in der Stratosphäre, Abnahme seid Industrialisierung) - Reizung der Atemwege (in der Troposphäre, Zunahme seit Indutrialisierung)

8 8 O 2 und O 3 Absorption 8 O 2 Absorption: <200 nm starke O 3 Absorption: nm O3O3 O2O2

9 9 Ozon-Defizit-Problem O 2 + O 2 (v>25) O 3 + O O 2 + O 2 O 3 + O G>0 endergonische Reaktion später Übergangszustand Schwingungsanregung der Edukte ermöglicht (beschleunigt) die Reaktion O 3 + h (226 nm) O 2 (v=?) + O G<0 Schwingungsquantenzahl v exergonische Reaktion früher Übergangszustand schwingungsangeregte Produkte

10 10 Zeitskalen

11 11 zeitaufgelöste Messungen Chronophotographie (1884, t = 50 ms) Stroboskop ( t = 40 ms) Femtosekunden Pump-Probe Experiment ( t ~ s = 10 fs )

12 12 Femtosekunden-Laserpuls-Erzeugung

13 13 Femtochemie: Photodissoziation von ICN

14 14 Femtochemie: Tautomerisierung

15 15 Femtochemie: Rhodopsin


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