Photodynamik von Übergangsmetallkomplexen

Wir nutzen Kα/Kβ Röntgenemissionsspektroskopie, um die Bedeutung Metall-zentrierter angeregter Zustände in der Relaxationsdynamik der Übergangsmetallkoordinationskomplexe zu untersuchen. Zunächst haben wir uns auf den Licht-induzierten Spin Crossover in Fe(II) Komplexen konzentriert. Die Spindynamik dieser Systeme spielt eine zentrale Rolle für eine mögliche Verwendung der Materialien, sowohl in Bereich der Licht-getriebenen Datenspeicherung als auch der Farbstoffsolarzellen. Der Spin Crossover ist kritisch, da seine Rate die Schaltzeit kontrolliert, aber auch mit der Ladungsinjektion in Konkurrenz steht.

Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) gibt Atom-spezifische Informationen bzgl. der unbesetzten und besetzten Grenzorbitale. Mit der Entwicklung von intensiven Weichröntgenquellen mit hoher Repetitionsrate, d.h. Freier-Elektronen-Laser, kann diese Methode nun auch für unsere zeitaufgelösten Experimente verwendet werden.

Bei vielen Photoreaktionen von Übergangsmetallkomplexen spielt das Metallzentrum eine entscheidende Rolle. In Hinblick darauf charakterisieren wir die lokale elektronische und Bindungsstruktur am Metallzentrum. Dafür nutzen wir harte X-ray Absorption Near-Edge Structure (XANES) Spektroskopie und Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) Spektroskopie. Zusätzlich untersuchen wir mittels Femtosekunden-zeitaufgelöstem Wide Angle X-ray Scattering (WAXS) die globale Struktur einschließlich der ortsspezifischen Wechselwirkungen des Lösungsmittels mit dem Metall. Wir haben diese Methoden benutzt um die Reaktionsmechanismen von Cu(I) Komplexen mit photokatalytischer Relevanz nach ihrer Lichtanregung zu charakterisieren, und ihre photochemischen transienten Zustände zu identifizieren.