AG Ultrakurzzeitspektroskopie

Licht spielt eine zentrale Rolle in der Biologie und der Chemie, indem es z.B. das Pflanzenwachstum oder die Energiequelle für die Photosynthese darstellt. Während die biologische Antwort lebender Zellen auf die Lichtabsorption in der Regel bis zu Minuten dauern kann, laufen die initialen lichtinduzierten Reaktionsschritte auf einer Femtosekunden (fs = 10-15 s) bzw. Pikosekunden- (ps = 10-12 s)-Zeitskala ab. Diese Reaktionen finden auf einer vergleichbaren Zeitskala wie Atombewegungen statt. Diese hohen Reaktionsgeschwindigkeiten sind um potentiell schädliche Nebenreaktionen zu vermeiden.

Um ultraschnelle lichtinduzierte Reaktionen im Detail und in Echtzeit untersuchen zu können, benötigt man zeitlich sehr kurze Lichtpulse. Wir verwenden 20 fs Lichtpulse, welche die Basis für eine ultraschnelle Kamera bilden, mit der man die Bewegung einzelner Atome und somit die zeitliche Entwicklung einzelner Reaktionsschritte, welche die molekulare Funktion bestimmen, beobachten kann. 

Unsere Arbeiten konzentrieren sich auf die Untersuchung der ultraschnellen Reaktionsdynamiken bei der Enzymkatalyse in der NADPH-Protochlorophyllid-Oxidoreduktase und das Studium lichtinduzierter intramolekularer Elektrontransferprozesse in Übergangsmetallkomplexen. Diese Systeme sind viel versprechende Kandidaten für artifizielle Lichtsammeleinheiten in Grätzel-Solarzellen und lichtgetriebenen Wasserstoffkatalysatoren.