Nano-Energieforschung

Ultrakurzzeit Elektronen-Mikro- und Spektroskopie an künstlichen und natürlichen Lichtsammelkomplexen

Projektleiter: Prof. Dr. Christoph Lienau
Kooperationspartner: Prof. Dr. Jens Christoffers, Dr. Petra Groß

Lichtinduzierte Ladungsträgererzeugung in künstlichen und natürlichen Lichtsammelkomplexen beruht generell auf einer Kombination von verschiedenen Fundamentalprozessen, wie kohärente Tunnelprozesse, inkohärente Transportprozesse oder Ladungsträgerkopplung. Der genaue Zusammenhang ist in vielen Systemen nicht bekannt, obwohl diese Kenntnis zu einer Optimierung der Lichtsammeleffizienz wesentlich beitragen könnte. Dies betrifft insbesondere auch künstliche Lichtsammelkomplexe, die zukünftig in Solarzellen eingesetzt werden sollen. Derzeit werden solche Systeme vor Allem mit optischen Verfahren untersucht, die nur begrenzte Informationen über die zeitlichen Abläufe bei der Besetzung von Zuständen liefern können. In diesem Projekt verfolgen wir einen neuen Ansatz zur Untersuchung solcher Vorgänge mittels zeitlich hochaufgelöster (~10 fs) Elektronenspektroskopie und –mikroskopie. In enger Zusammenarbeit zwischen Synthese von molekularen Modellsystemen und ultraschneller Nano-Optik werden Elektronen mit einem Anrege-Abtast-Experiment gezielt angeregt und emittierte Elektronen nach ihrer kinetischen Energie und ihrer Emissionsrichtung analysiert. Hiermit soll ein direkter Nachweis der Dynamik physischer Anregungen in angeregten Molekülzuständen erfolgen. Von spezifischem Interesse ist die Frage, ob quantenmechanische Welleneigenschaften der elektronischen Anregungen einen Einfluss auf die Licht-Strom-Konversionseffizienz besitzen.