Univ.-Prof. Dr. Roland Wester
Molekulare Systeme
Unsere Gruppe untersucht die Physik und Chemie von Molekülen und deren Dynamik unter streng kontrollierten Bedingungen. Wir erforschen zum Beispiel die Reaktionsmechanismen von Ionen-Molekül-Reaktionen und sind besonders daran interessiert, die Bedeutung der Quantendynamik bei molekularen Kollisionen und chemischen Reaktionen zu erforschen. Außerdem entwickeln wir Methoden um molekulare Wechselwirkungen mit Hilfe von Lasern und Fallen zu kontrollieren und zu manipulieren.
Mit Hilfe der von uns über mehrere Jahre hinweg entwickelten Technik der Molekularstrahl Geschwindigkeitskarten-Bildgebung (crossed-beam velocity map imaging) untersuchen wir die Dynamik prototypischer Ionen-Molekül-Reaktionen. Das Ziel dieser Forschung ist es, die multidimensionale Dynamik von Systemen mit mehreren Freiheitsgraden zu entschlüsseln. Wichtige Modellsysteme sind Ladungstransferreaktionen und nukleophile Substitutionsreaktionen. Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen Quantenstreuungsresonanzen in Wenig-Teilchen-Kollisionen und die Kopplung von Spektatorschwingungsmoden an die reaktiven Freiheitsgrade. Mit dieser Arbeit konnten wir mehrere unterschiedliche Reaktionsmechanismen in guter Übereinstimmung mit mehrdimensionalen Dynamik-Simulationen entschlüsseln. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat geförderten ERC-Projekts DoMInIon konzentrieren wir uns insbesondere auf Quanteneffekte in Ionen-Molekül-Reaktionen und entwickeln ein neuartiges Instrument zur Erzielung einer höheren Auflösung der Molekularstrahlmethode.
Zur Untersuchung kalter negativer Ionen fangen wir die Ionen bei variablen Temperaturen von 3 bis 300 K in einer Mehrpol-Ionenfalle hoher Ordnung. Seit vielen Jahren verwenden wir eine 22-polige Hochfrequenz-Ionenfalle, die sich durch ein großes feldfreies Fangvolumen mit steilen Wänden auszeichnet. Kürzlich haben wir eine 16-polige drahtbasierte Ionenfalle entwickelt, die einen hervorragenden optischen Zugang zu den kalten Ionen aus allen Richtungen bietet. Mit Hilfe der Photodetachment-Spektroskopie nahe der Schwelle untersuchen wir den Einfluss von Rotations- und Vibrationsquantenzuständen bei unelastischen Kollisionen. Darüber hinaus suchen wir nach Tunneleffekten und untersuchen die Rolle von langreichweitigen Wechselwirkungen bei Anionen-Molekül-Reaktionen. Der Schwerpunkt unserer Arbeit liegt auf interstellaren negativen Ionen, wie dem ersten identifizierten interstellaren Anion C6H-. Sowohl Ionen-Molekül-Reaktionen als auch das Photodetachment dieser Systeme sind von großem Interesse, um die Rolle und die Häufigkeit negativer Ionen im interstellaren Medium zu verstehen.
Für die Rotationsspektroskopie negativer Ionen im Terahertzbereich haben wir ein Protokoll entwickelt, das auf zustandsaufgelöstem Photodetachment als Aktionsspektroskopietechnik beruht. Kürzlich haben wir diesen Ansatz auf die elektronische Spektroskopie und die Untersuchung des Schwingungsniveaus des negativen C2-Ions erweitert. Mit einer zweiten 16-poligen drahtbasierten Ionenfalle führen wir Ionenspektroskopie unter Verwendung der Helium-Tagging-Technik durch.