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FORSCHUNGSBERICHT 1996-1998


 

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Graduiertenkolleg: Spektroskopie isolierter u. kondensierter Moleküle

Graduiertenkolleg: Spektroskopie isolierter u. kondensierter Moleküle

Allgemeine Angaben:
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie , Wegelerstraße 12 , 53115 Bonn , Telefon: 0228 / 73-2253 , Telefax: 0228 / 73-2551

Sprecher:
Prof. Dr. rer. nat. Klaus Wandelt

Projektleiter / Beteiligte Hochschullehrer
Prof. Dr. Joachim Bargon
Prof. Dr. Karl Heinz Dötz
Prof. Dr. Bernd Artur Heß
Prof. Dr. Josef Hormes
Prof. Dr. Martin Jansen
Prof. Dr. Werner Mader
Prof. Dr. Edgar Niecke
Prof. Dr. Sigrid Peyerimhoff
Prof. Dr. Ulrich Schurath
Prof. Dr. Wolfgang Urban
Prof. Dr. Fritz Vögtle
Prof. Dr. Friedrich von Busch
Prof. Dr. Antoine Weis

Stipendiaten
Dr. Dipl. Phys. U. Alkemper (von Busch)
Dr. Dipl. Phys. U. Ankerhold (von Busch)
Dipl. Phys. K. Baur (Hormes)
Dipl. Phys. S. Bender (Hormes)
Dipl. Phys. St. Bucher (Hormes)
Dr. Dipl. Chem. J. Clade (Jansen)
Dipl. Chem. Ch. Deibele (Bargon)
Dr. Dipl. Phys. M. Dräger (Wandelt)
Dr. Dipl. Phys. C. Engemann (Hormes)
Dr. Dipl. Chem. T. Fleig (Peyerimhoff)
Dr. Dipl. Chem. I. Frappa (Dötz)
Dipl. Phys. H. Ganser (Urban)
Dipl. Chem. E. Gomes da Silva (Dötz)
Dipl. Chem. H.-L. Groß (Mader)
Dr. Dipl. Phys. R. Gäbler (Urban)
Dipl. Phys. J. Haake (Hormes)
Dipl. Chem. W.-Ch. Haase (Dötz)
Dipl. Chem. M. Hanrath (Peyerimhoff)
Dipl. Chem. H. Hoff (Bargon)
Dipl. Phys. J. Hommrich (Wandelt)
Dipl. Chem. M. Horn (Vögtle)
Dipl. Chem. M. Hübner (Vögtle)
Dipl. Chem. R. Jäger (Vögtle)
Dipl. Chem. C. Kind (Heß)
Dr. Dipl. Chem. M. Klumpe (Dötz)
Dipl. Phys. B. Köhl (Hormes)
Dr. Dipl. Phys. S. Lang (Weis)
Dipl. Chem. Ch. Lennartz (Peyerimhoff)
Dipl. Phys. A. Martis (Urban)
Dr. Dipl. Phys. U. Merker (Urban)
Dipl. Chem. C. Middendorf (Mader)
Dipl. Chem. D. Müller (Mader)
Dipl. Chem. R. Müller (Jansen)
Dipl. Phys. D. Nettels (Weis)
Dr. Dipl. Chem. T. Neuheuser (Peyerimhoff)
Dipl. Chem. A. Nink (Schurath)
Dipl. Phys. Th. Pelster (Wandelt)
Dipl. Phys. A. Popp (Urban)
Dipl. Chem. H. Putz (Jansen)
Dipl. Chem. J. Radseck (Niecke)
Dipl. Chem. C. Reuter (Vögtle)
Dr. Dipl. Chem. A. Ruban (Niecke)
Dipl. Chem. T. Schmidt (Bargon)
Dipl. Phys. J. Schonscheck (Hormes)
Dr. Dipl. Chem. Ch. Schön (Jansen)
Dr. Dipl. Chem. Ch. Seel (Vögtle)
Dipl. Chem. A. Sobanski (Vögtle)
Dipl. Chem. A. Spänig (Wandelt)
Dipl. Chem. N. Stein (Heß)
Dipl. Chem. V. Thelen (Niecke)
Dipl. Phys. Y. Utkin (Urban)
Dipl. Chem. J. Voß (Bargon)
Dipl. Chem. S. Wiemann (Bargon)
Dr. Dipl. Phys. B. Willerding (Wandelt)
Dipl. Chem. F. Zbikowski (Wandelt)

Projektbereiche und Teilprojekte:
A: Nuklearmagnetische Resonanz (NMR), zweidimensional, Hochfeld-NMR, durch Parawasserstoff induzierte Polarisation B: Massenspektroskopische Untersuchungen zur Fragmentierung von Phosphorverbindungen C: supramolekulare Chemie D: Circulardichroismus E: Adsorbierte Atome und Moleküle F: Photonenkorrelationsspektroskopie G: Optisch nachgewiesene Magnetresonanz H: Elektronenspinresonanz (ESR) I: Transmissionselektronenmikroskopie J: Molekülspektroskopie mit IR-Lasern K: Röntgenabsorptionsspektroskopie L: Theoretische Modelle zur Elektronen-Anregung, NMR, ESR, Infrarotspektroskopie

Forschungsprogramm
Für die Aufklärung der Eigenschaften der Materie spielen spektroskopische Methoden eine grundlegende Rolle. Die Mitglieder des Graduiertenkollegs aus den Fachgebieten der Physik und der Chemie verfügen über langjährige Erfahrungen in den Grundlagen, der Entwicklung und der Anwendung einer großen Zahl von modernen spektroskopischen Methoden, die sich darüber hinaus zur Untersuchung sehr unterschiedlicher Formen der Materie - von einzelnen Atomen (u.a. in der Paulschen Falle) über kleine freie und adsorbierte Moleküle bis hin zu komplexen organischen Verbindungen und anorganischen oder organischen Festkörpern eignen. Die hierfür vorhandene spektroskopische Ausstattung überdeckt den gesamten Bereich vom Infraroten über das Vakuum-Ultraviolett bis hin zur harten Röntgenstrahlung und umfaßt verschiedene Methoden der Elektronenspektroskopie insbesondere auch unter Verwendung der in Bonn vorhandenen Synchrotronstrahlungsquelle sowie die Hochfeld 2D-NMR-Spektroskopie und die dynamische Kernresonanzspektroskopie. Die sehr enge Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Experimentatoren und Theoretikern ermöglicht die bestmögliche Interpretation der Spektren zur Extraktion ihrer physikalischen Ursachen durch den Vergleich mit ab initio Rechnungen. Dieser geballte Erfahrungsschatz soll im Rahmen des Graduiertenkollegs weitergegeben werden; nicht zuletzt deshalb, weil spektroskopische Methoden auch in der modernen Industrieforschung und -entwicklung, Qualitätskontrolle und Umweltanalytik unerläßlich sind. Im Rahmen des Graduiertenkollegs werden die Stipendiaten und Kollegiaten in Form von Vorlesungen, Seminaren und einer Klausurtagung sowie durch praktische Anwendungen für ihr jeweiliges Promotionsthema mit den modernsten Methoden der Spektroskopie vertraut gemacht. Interne Erfolgskontrollen werden in Form von mündlichen und schriftlichen Berichten sowie eines regelmäßigen Austausches mit den Kollegiaten über Form und Inhalte der Lehrveranstaltungen durchgeführt. Wesentliche (aber keineswegs ausschließliche) Grundlage des gemeinsamen Forschungsprogramms ist der Sonderforschungsbereich 334, dem die meisten Hochschullehrer des Graduiertenkollegs angehören. Durch interdisziplinäre Grundlagenforschung soll die Kenntnis über verschiedene Formen molekularer Wechselwirkungen sowohl experimentell als auch theoretisch vertieft und erweitert werden. Zunächst legen die intramolekularen Wechselwirkungen die Eigenschaften der isolierten Moleküle fest. Andererseits bestimmen diese Eigenschaften das intermolekulare Verhalten sowohl bei chemischen Reaktionen als auch bei Kondensation und Adsorption. Letztlich kann durch gezielte Veränderung von Molekülstrukturen Einfluß auf die makroskopischen Eigenschaften der Materie genommen und dadurch die Entwicklung neuer Materialien ermöglicht werden. Charakteristische Beispiele für den Übergang von isolierten Molekülen zu kondensierten Strukturen sind die "Precursor"-Technik zur Herstellung neuer Materialien und die Adsorption als Elementarprozeß von Festkörperreaktionen, der heterogenen Katalyse und vieler Dünnschichttechnologien. Diese Prozesse sind damit auch Grundlagen für hochaktuelle Anwendungsbereiche in der Materialforschung (Katalyse, Korrosion, Luftchemie), der Mikro- und Nanotechnologie, der Sensorik, usw. Das Forschungspotential der das GK tragenden Hochschullehrer umfaßt: - die gezielte Synthese (Präparation) von neuen Molekülen, die auch als "Precursor" zu neuen Produkten umgesetzt werden können - die spektroskopische Untersuchung der isolierten Moleküle und Umsetzungsprodukte - die quantenmechanische Behandlung der zugrundeliegenden intra- und intermolekularen Wechselwirkung - die apparative bzw. methodische Weiterentwicklung in allen drei Bereichen Synthese, Spektroskopie und Theorie.


Transfer und Öffentlichkeitsarbeit