3 - Freie Universität Berlin
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-1- 3.1 Wöste/Leisner/Vajda A1 Allgemeine Angaben zum Teilprojekt A1 3.1.1 Thema: Zeitkontrolle ultraschneller chemischer Abläufe in Molekülen und Aggregaten 3.1.2 Fachgebiet und Arbeitsrichtung: Physik Ultrakurzzeitphysik 3.1.3 Leiter: Prof. Dr. Ludger Wöste geb. Tel. FAX E-Mail 2.5.1946 (030) 838 5566 (030) 838 5567 [email protected] geb. Tel. FAX E-Mail Dr. Thomas Leisner 28.1.1961 (030) 838 6120 (030) 838 5567 [email protected] geb. Tel. FAX E-Mail Dr. Stefan Vajda 18.7.1961 (030) 838 6122 (030) 838 5567 [email protected] Dienstanschrift: Freie Universität Berlin Institut für Experimentalphysik Arnimallee 14, 14195 Berlin 3.1.4 Das Projekt wird derzeit in keinem anderen Projekt der DFG gefördert. 3.1.5 Im Teilprojekt sind keine Untersuchungen am Menschen, keine klinischen Studien im Bereich der somatischen Zell- oder Gentherapie, keine Tierversuche und keine gentechnologischen Untersuchungen vorgesehen. Wöste/Leisner/Vajda A1 -2- 3.1.6 Beantragte Förderung des Teilprojektes im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (Beträge in DM 1.000). Haushaltsjahr Personalkosten Sächliche Verwaltungsausgaben Investitionen gesamt 1998 (2. Halbjahr) 113.1 30 150 293.1 1999 226.2 60 160 446.2 2000 226.2 60 0 286.2 2001 (1. Halbjahr) 113.1 30 0 143.1 Summe 678.6 180 310 1168.6 -3- 3.2 Wöste/Leisner/Vajda A1 Zusammenfassung Im Rahmen des Teilprojektes A1 streben wir die zeitaufgelöste Beobachtung und Beeinflussung einfacher elementarer Reaktionsabläufe in Molekülen und Aggregaten an. Die Initialzündung der zu untersuchenden Prozesse soll mittels ultrakurzer Laserpulse durch elektronische bzw. vibronische Anregung des Chromophors erfolgen (pump). Die dann folgenden intramolekularen Abläufe sollen zunächst mittels zeitlich verzögerter Abfragepulse analysiert werden (probe). Dieses kann durch Photodetachment, Photoionisation bzw. photoinduzierte Fragmentation des zu untersuchenden Teilchens geschehen. Das transiente System soll dann auch durch ein weiteres Photon in einen stationären Zustand transferiert werden (control), der sich hinsichtlich der Kernkonfiguration des Teilchens deutlich von seinem Anfangszustand unterscheidet. Um dies zu erreichen sollen die Pump- und ControlPulse in ihrem zeitlich-spektralen Verlauf so optimiert werden, daß eine maximale Ausbeute des angestrebten Endproduktes erreicht wird. Dieses kann sich durch Ladungsumverteilungen, Bindungslängenänderungen, Isomerisierungen, Desorptionen bzw. Bindungsbruch vom Ausgangszustand unterscheiden. Die Auswahl der Systeme soll bei einfachen Dimeren beginnen, bei denen durch gezielte Steuerung der Wellenpaketdynamik in Doppelminimumszuständen kovalent bzw. ionisch gebundene Bindungslängenisomere erzeugt werden sollen, die sich hinsichtlich ihrer Reaktivität deutlich unterscheiden. Mit der Vergrößerung des Systems auf drei- bis vieratomige Systeme soll dann die Anzahl der Freiheitsgrade vorsichtig erhöht werden. Dabei wollen wir insbesondere die dabei einsetzenden intramolekularen vibrationellen Umverteilungsprozesse (IVR) verstehen und beeinflussen lernen. Von besonderem Interesse ist dabei das Verhalten im elektronischen Grundzustand, der aufgrund neuerer methodischer Entwicklungen der zeitaufgelösten Beobachtung zugänglich gemacht werden konnte. An die a priori einfachen Systeme wollen wir auch nichtchromophore Liganden anlagern, und dem System damit zusätzliche Freiheitsgrade vermitteln. Die Liganden können dabei zum einen die Rolle eines Beobachters intramolekularer Bewegungsabläufe einnehmen, der die Fourieranalyse der Wellenpaketdynamik erlaubt. Zum anderen können die Liganden sterische Einengungen des Systems bewirken (cage effect), durch die die Anzahl der aktiven Freiheitsgrade reduziert wird. Dies tritt in den Vordergrund wenn die Systeme auf Oberflächen deponiert werden. Die Oberfläche wird einerseits die kohärente Dynamik der Reaktanden dämpfen, sie kann aber auch wegen ihrer sterische Effekte bzw. durch Wöste/Leisner/Vajda A1 -4- Anregung von elektronischen Oberflächenzuständen aktiv in das Kontrollschema einbezogen werden. 3.3 Stand der Forschung 3.4 Eigene Vorarbeiten Eigene Veröffentlichungen 3.5 Ziele, Methoden, Arbeitsprogramm 3.6 Stellung innerhalb des Programms des Sonderforschungsbereichs 3.7 Ergänzungsausstattung für das Teilprojekt A1 Es bedeuten: PK : Personalbedarf und -Kosten (Begründung vgl. 3.71) SV : Sächliche Verwaltungsausgaben (Begründung vgl. 3.72) I : Investitionen (Geräte über DM 20.000; Begründung vgl. 3.73) Personalkosten 1998 (2. Halbjahr) Verg.-Gr. Anzahl IIa IIa/2 Vab Zu-samm en 1 2 ½ 3.5 1999 2000 Betrag in Verg.-Gr. Anzahl DM 49.800 IIa 1 45.600 IIa/2 2 35.400 Vab ½ 130.800 zu-samme n 2001 (1. Halbjahr) Betrag in Verg.-Gr. Anzahl DM 99.600 IIa 1 91.200 IIa/2 2 70.800 Vab ½ 261.600 zu-samme n Betrag in Verg.-Gr. Anzahl DM 99.600 IIa 1 91.200 IIa/2 2 70.800 Vab ½ 261.600 zu-samme n Betrag in DM 49.800 45.600 35.400 130.800 Sächliche Verwaltungsausgaben Kostenkategorie oder Betrag in Kostenkategorie oder Betrag in Kostenkategorie oder Betrag in Kostenkategorie Kennziffer DM Kennziffer DM Kennziffer DM oder Kennziffer 515 28000 515 57000 515 57000 515 512 1000 512 1000 512 1000 512 527 1000 527 2000 527 2000 527 Zusammen 30000 Zusammen 60000 Zusammen 60000 Zusammen Betrag in DM 28000 1000 1000 30000 Investitionen Mittel für insgesamt: Investitionen Mittel für insgesamt: 150000 Investitionen Mittel für insgesamt: 160000 Investitionen Mittel für Investitionen insgesamt: 0 0 Wöste/Leisner/Vajda A1 -6- 3.71 Begründung des Personalbedarfs Name, akad. Dienststellung Grad, engeres Fach des Mitar-bei ters Institut der Hochschule oder der außeruniv. Einrichtung Mitarbeit im Teilpro-je kt in Stunden/ Woche (bera-ten d: B) GRUNDAUSSTATTUNG 3.71.1 wissenschaftliche Mitarbeiter (einschl. Hilfskr.) 1. Wöste, Ludger, Dr., Prof. Physik Inst. fExp.-Physik 20 2. . Leisner, Thomas Dr. wiss. Physik Ass. -"- 20 3. Wolf, Sebastian, Doktorand Physik -"- 20 4. Rutz, Soeren, wiss. Mit. Physik -"- 20 5. Heß, Henry, Doktorand Physik 6. Wetzel. Patrick, Dipl. Physik -"- 20 7. Leinert, Stefan, Dipl. Physik -"- 20 8. Muth, Florian, Dipl. Physik -"- 20 Anteilige Arbeiten durch Physik mechanische Werkstätten -"- 20 10. Anteilige Arbeiten durch Physik Elektronik -"- 20 -"- 20 20 3.71.2 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter 9. technische 11. Kregielski, Michael, Phys. Physik Tech. Ass. auf dieser Stelle im Sfb tätig seit der-zeitig e Einstu-fu ng in BAT -7- Wöste/Leisner/Vajda A1 ERGÄNZUNGS-AUSSTATTUN G 3.71.3 wissenschaftliche Mitarbeiter (einschließlich. Hilfskr.) 12. Vajda, Stefan, Dr., wiss. Mit. Physik -"- 40 13. Busolt, Ulrike, Doktorand Physik -"- 20 14. Ruppe, Harald, Doktorand Physik -"- 20 15. Kregielski, Michael, Phys. Physik Tech. Ass. -"- 20 3.71.4 nichtwissenschaftl. Mitarbeiter Begründung des Personalbedarfs (GA) zu 3.71.1 wissenschaftliche Mitarbeiter (GA) 1. Wöste, Ludger, Dr., Prof., Projektleiter, wissenschaftliche und organisatorische Koordination 2.. Leisner, Thomas Dr. wiss. Ass., Projektleiter, verantwortlicher Wissenschaftler für zeitaufgelöste Spektroskopie an Oberfächen und in Ionenfallen 3. Wolf, Sebastian, Doktorand, Ultrakurzzeitspektroskopie an Clusterionen 4. Rutz, Soeren, wiss. Mit., Ultrakurzzeitspektroskopie an Neutralclustern 5. Heß, Henry, Doktorand, NeNePo Spektroskopie an ultrakalten Clustern 6. Wetzel. Patrick, Dipl., Spektroskopie mit maßgeschneiderten Pulsen 7. Leinert, Stefan, Dipl., 2-Photon - Photoelektronenspektroskopie an deponierten Clustern 8. Muth, Florian, Dipl., Spektroskopie an Clustern in Ionenfallen 3.71.2 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter (GA) Wöste/Leisner/Vajda A1 9. Anteilige -8- Arbeiten durch mechanische Werkstätten: Durchführung von feinmechanischen Arbeiten für das Teilprojekt. 10. Anteilige Arbeiten durch Elektronik: Entwicklung und Reparatur von elektronischen Geräten. 11. Kregielski, Michael, Phys. Tech. Ass. 3.71.3 wissenschaftliche Mitarbeiter (EA) 12. Vajda, Stefan, Dr., wiss. Mit., Projektleiter, verantwortlicher Wissenschaftler für den Aufbau der VUV Spektroskopie und zeitaufgelöste Spektroskopie chemischer Reaktionen. 13. Busolt, Ulrike, Doktorandin, Zeitaufgelöste Experimente an Metallclustern insbesondere an deponierten Clustern. 14. Ruppe, Harald, Doktorand, Zeitaufgelöste Spektroskopie an Alkaliclustern. 3.71.4 nichtwissenschaftl. Mitarbeiter (EA) 15. Kregielski, Michael, Phys. Tech. Überschall-Molekularstrahlappratur, das Ass. Das Ultrakurzzeit-Lasersystem, Depositions-Experiment und die das Triple-Quadrupolsystem stellen komplexe wissenschaftliche Apparaturen dar, die kommerziel nicht erhältlich sind. Betrieb und Wartung erfordern den Einsatz eines erfahrenen Ingenieurs. Darüber hinaus erfordern die Konstruktion und der Aufbau des Photoelektronen-Spektrometers detaillierte Erfahrungen im Aufbau von UV-Apparaturen. Die Stelle von Herrn Kregielski, der mit der eingesetzen Technologie bestens vertraut ist, ist somit für den reibungslosen Ablauf des Projektes unabdingbar. Seitens der Grundausstattung (vgl. Pos.11) steht hierfür nur eine halbe Stelle zur Verfügung. Damit alleine kann der Arbeitsaufwand nicht bewältigt werden, und ein kompetenter Ingenieur kann dauerhaft nicht gehalten werden. -9- Wöste/Leisner/Vajda A1 3.72 Aufgliederung und Begründung der Sächlichen Verwaltungsausgaben nach Haushaltsjahren 1998 1999 2000 (2.Halbjahr) Für Sächliche Verwaltungsausgaben stehen als Grundausstattung voraussichtlich zur Verfügung (524) Lehr-und Forschungsmittel - werden als Ergänzungsausstattung beantragt (515) Kleingeräte (522) Verbrauchsmaterial 2000 (1. Halbjahr) 40000 80000 80000 40000 25000 50000 50000 25000 5000 10000 10000 5000 Begründung der sächlichen Verwaltungsausgaben 1998 (2. Halbjahr) 515 Kleingeräte Aufbau der Differenzfrequenzmischung zur Erzeugung von ultrakurzen Laserpulsen im IR-Spektralbereich 522 Verbrauchsmaterial Öfen, Sputtertargets, Reinstgase 1999 515 Kleingeräte Edelgas-Jet zur VUV Erzeugung mit Vakuumkomponenten und Pumpstand: Für die Experimente an einfachen chemisch relevanten Molekülen sind zur Ionisation (probe-Puls) Photonen Energien im Bereich zwischen 10 und 15 eV nötig. Diese fs-VUV Pulse sollen durch Frequenzvervielfachung im Edelgas-Überschallstrahl erzeugt werden. 522 Verbrauchsmaterial Öfen, Sputtertargets, Reinstgase 2000 515 Kleingeräte Wöste/Leisner/Vajda A1 - 10 - Ionenfalle für die Überschallapparatur zur Anpassung der Anionenquelle and die Repetitionsrate des VUV Lasers Überschall-Düse mit elektrischer Entladung zur direkten Erzeugung molekularer Anionen TOF- System zur Photoelektronenspektroskopie im NeNePo Experiment 522 Verbrauchsmaterial Öfen, Sputtertargets, Reinstgase 2001 (1. Halbjahr) 515 Kleingeräte LEED/Auger System für die Depositonsapparatur 522 Verbrauchsmaterial Öfen, Sputtertargets, Reinstgase - 11 - Wöste/Leisner/Vajda A1 3.73 Investitionen (Geräte über DM 20.000 brutto) - Alle Preisangaben in DM einschließlich Mehrwertsteuer, Transportkosten usw.Bezeichnung des Gerätes (ggf. mit Typenbezeichnung) 1998 2.Halbjahr Millenia 10 W (Spectra Physics) und 2001 1.Halbjahr 50 Detektor 50 Ausbau des Regen.-Verstärkers zur VUV Erzeugung 110 Summe 2000 100 FEMTOS System (Polytec) VUV Monochromator (Acton Research) 1999 150 160 Begründung der Investitionen 1998 (2. Halbjahr) Umbau eines Tsunami-Femtosekunden Oszillators auf einen 10 W diodengepumpten NdYAG Pumplasers. Das Femtos System erlaubt die vollständige zeit- und frequenzaufgelöste Characterisierung von der durch den vorhandenen Pulsformer maßgeschneiderten control-Laserpulse. 1999 VUV Monochromator und Detektor: Die im gepulsten Jet erzeugten höheren Harmonischen der Pumppulse müssen separiert und in die Experimentierzone reflektiert werden. Ausbau des regenerativen Verstärkersystems zur VUV Erzeugung. Zur Erzielung der für die VUV Erzeugung im gepulsten Jet nötigen Pump-Leistungsdichte muß der regenerative Verstärker umgebaut werden. Gleichzeitig wird die Repetitionsrate an die maximale Pulsfrequenz der Jet-Düse angepasst.
