Laserexcitation av en ftalocyaninmolekyl på ytan av ett ädelgaskluster bestående av några hundra neonatomer. Systemet har en storlek på mindre än tio nanometer. Kredit:Ulrich Bangert et al.
Hur molekyler binder till en yta är av central betydelse i kemiska reaktioner, vilket gör möjligheten att studera bindningskonfigurationer i isolerade nanosystem av stort intresse. En forskargrupp från Freiburg ledd av Dr. Lukas Bruder och Prof. Dr. Frank Stienkemeier har nu lyckats studera bindningskonfigurationer och rörlighet hos organiska molekyler på ultrakalla ädelgaspartiklar. Genom att göra det fick de information om de olika bindningskonfigurationerna mellan molekylerna och nanopartikelytan och hur dessa konfigurationer utvecklas efter exponering för ljus. För detta ändamål studerades ftalocyaninmolekyler som viktiga byggstenar för optoelektroniska och organiska fotovoltaiska tillämpningar. Resultaten publicerades i tidskriften Nature Communications .
Särskilt hög tids- och energiupplösning
För experimenten deponerades enstaka molekyler på isolerade ädelgaspartiklar i ultrahögt vakuum och studerades därefter med koherent tvådimensionell spektroskopi. Denna teknik, applicerad på isolerade nanosystem, möjliggör studier av molekylära egenskaper med särskilt hög tids- och energiupplösning. Tidsupplösningen här är bara en bråkdel av en miljondels miljondels sekund, vilket gör det möjligt att följa bindningsprocesser i realtid.
"Det som är särskilt överraskande är det stora antalet möjliga bindningskonfigurationer som vi kunde uppskatta", säger Ulrich Bangert, som till stor del var ansvarig för laboratoriearbetet. Denna observation, som möjliggjordes genom att för första gången bestämma den homogena linjeprofilen i ett sådant system, erbjuder nya incitament för teoretisk modellering av nanopartiklarna.
"Det ska bli intressant att se hur vår forskningsmetod kan överföras till andra nanopartiklar, som katalytiska nanopartiklar", säger Lukas Bruder och ser på framtiden.
"Men den höga upplösningen som uppnås visar också generellt sett ett lovande perspektiv för att undersöka fotokemiska reaktioner i nanosystem", tillägger Frank Stienkemeier. + Utforska vidare
