Femtosekunden Fluoreszenzspektroskopie

In den meisten Einrichtungen, die im Bereich der Femtosekunden Spektroskopie arbeiten, sind Aufbauten für die Transiente Absorption im UV/Vis-Bereich die „Arbeitstiere“. Sie bieten eine sehr hohe Zeitauflösung und Sensitivität und liefern Informationen über Grund-  und angeregte Zustände. Dabei überlagern sich jedoch oft die spektroskopischen Signaturen, was die Unterscheidung zwischen Prozessen in Grund- oder angeregten Zuständen erheblich erschwert. Hier erweist sich die zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie als nützlich, da diese ausschließlich Informationen über angeregte (Singulett-) Zustände liefert. Aus diesem Grund haben wir uns entschieden unseren spektroskopischen Werkzeugkasten mit einem Femtosekunden Fluorimeter zu ergänzen.
Herkömmliche Femtosekunden Fluorimeter beruhen auf dem Prinzip der Upconversion, welche verschiedene Nachteile aufweisen, beispielsweise wenn zeitgleich mehrere Wellenlängen aufgenommen werden sollen. Wir setzen auf den Kerr Effekt und haben hierzu einen Aufbau (siehe Abbildung (a)) konstruiert, mit dem es uns möglich ist Fluoreszenzspektren in einem spektralen Bereich von 300 bis 1000 nm mit einer Zeitauflösung von bis zu 70 fs. Diese Art Fluorimeter konnte seine Fähigkeiten in Studien an einer Vielzahl verschiedener Systeme beweisen (siehe z. B. Refs. [1, 2, 3]) und wurde damit auch zu einem „Arbeitstier“.
 

In Düsseldorf, haben wir eine “zweite Generation” dieses Instruments gebaut, mit verbesserten Eigenschaften. Mit diesem Aufbau ist es uns nicht nur möglich extrem schnelle Prozesse, wie den Fluoreszenzzerfall der Dipicolinsäure – DPA (siehe Abbildung (b)), mit einer Zeitkonstante von 100 fs zu messen. Aufgrund der verbesserten optischen Komponenten können wir sogar bis zu einem spektralen Bereich von minimal 260 nm messen.