FWF - ESR in He nanodroplets - ESR in He-Tröpfchen für Magnetismus- und Spindynamikstudien

  • Ernst, Wolfgang (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • VOLK, Alexander (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Poms, Johannes (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Ratschek, Martin (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Koch, Markus (Projektleiter (Principal Investigator))

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Mittels Magnetresonanzspektroskopie können sehr präzise und detaillierte Informationen über strukturelle, magnetische und dynamische Eigenschaften von Materie gewonnen werden, wobei die erhaltenen Spektren Aufschluss über das unmittelbare atomare Umfeld geben. Besonders Elektronenspinresonanz (ESR) ist für magnetische Studien geeignet, sogar ESR-inaktive Materialien können mittels der Methode des Spin-Labelings untersucht werden. Supraflüssige Heliumnanotröpchen (HeN) sind ein überaus flexibles Tool um einzelne Atome, Moleküle oder Cluster isoliert von störenden Umgebungseinflüssen bei einer Temperatur von 0.38 K zu untersuchen. Überaus vielfältige Dotierungsvarianten ermöglichen es maßge-schneiderte Aggregate zu erzeugen. Kürzlich ist es uns gelungen diese zwei erfolgreichen Methoden erstmals zu vereinen und die ersten ESR Spektren von einzelnen Alkalimetallato-men in HeN aufzuzeichnen. Die Isolation in diesen kalten Containern resultiert in sehr schmalen ESR Linien und die geringfügige Beeinflussung durch den Heliumtropfen spiegelt sich in einer Erhöhung des Fermi-Kontakt-Terms um etwa 400 ppm wieder, die jedoch von der Tropfengröße abhängig ist. Das Fehlen von Relaxationsmechanismen macht ESR-Übergänge in HeN zu einem kohärenten Prozess mit langen Spinlebensdauern. Die hohe Auflösung von ESR in HeN und im Besonderen die gezeigte Abhängigkeit von der Tropfengröße eröffnen fundamental neue magnetische und spindynamische Untersu-chungsmöglichkeiten. Im Zuge dieses Projekts soll ESR in HeN in eine universelle Methode für Magnetismus- und Spindynamikstudien einzelner Atome, Moleküle und Cluster entwickelt werden. In einem ersten Schritt wird ein an der Oberfläche sitzendes Rubidiumatom (Rb) als Spin-Label verwendet werden um ESR inaktive Teilchen im Inneren des HeN zu untersu- chen. Eine Veränderung des bekannten Rb-HeN ESR-Spektrums soll Rückschlüsse auf Van-der-Waals- und magnetische Dipol-Dipol-Wechselwirkung geben, wobei der Abstand der Wechselwirkungspartner durch eine Veränderung der Tropfengröße eingestellt werden kann. Als zweiten Schritt sollen einzelne Kupfer- und Chromatome in HeN mittels ESR in HeN untersucht werden, was einen Grundstein für magnetische Studien von technisch rele-vanten Metallclustern bei tiefen Temperaturen legen soll. Schlussendlich planen wir die Me-thode auf Spezies mit schneller Spinrelaxation zu erweitern. Diese Forschung verbindet Atom- und Molekülphysik mit Gebieten wie Finite-Size Condensed-Matter, Magnetismus in mesoskopischen Systemen und Einzelmolekühlreaktionen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende15/10/1010/10/14

Fingerprint

Erkunden Sie die Forschungsthemen, die von diesem Projekt angesprochen werden. Diese Bezeichnungen werden den ihnen zugrunde liegenden Bewilligungen/Fördermitteln entsprechend generiert. Zusammen bilden sie einen einzigartigen Fingerprint.