Project

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Ultraschnelle nichtlineare Raman-Messungen von Molekülen und Clustern

English title Structural and vibrational investigations of molecules and clusters by ultrafast nonlinear Raman techniques
Applicant Leutwyler Samuel
Number 130376
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Departement für Chemie und Biochemie Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Physical Chemistry
Start/End 01.04.2010 - 30.09.2012
Approved amount 180'146.00
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Keywords (6)

rotational coherence; degenerate four-wave mixing; ultrafast spectroscopy; coherent anti-Stokes Raman; supersonic beams; ground state dynamics

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Ziel des Projekts ist die extrem genaue Bestimmung der Struktur von nicht-polaren Molekülen und Moleküldimeren. Chemische Bindungslängen und -winkel sind oft nur auf 0.1% genau bekannt, meistens weil sie in Kristallen gemessen werden, in welchen durch die Gitterkräfte die molekulare Struktur leicht deformiert wird. Andererseits sind molekulare Bindungslängen und Winkel in der Gasphase mit modernen theoretisch-chemischen Methoden auf besser als 0.01% berechenbar. Im Rahmen diese Projekts wurde eine Raman-spektroskopische Methode entwickelt, die es erlaubt, die Strukturen von nicht-polaren Molekülen auf ca. 0.05% genau zu messen. Damit wurden bzw. werden zur Zeit die Strukturen symmetrischer Cycloalkane (Cyclopropan, Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexan) und Cycloalkene (Benzol, Trifluorobenzol, Hexafluorobenzol, Cyclooctatetraen) bestimmt. Die Messdaten werden mit den Resultaten der aktuell besten theoretisch-chemischen Methoden verglichen. Auch sollen die Strukturen wichtiger kleiner apolarer Moleküle (N_2, O_2, CO_2, CS_2) als Referenzdaten zur Ueberprüfung der Genauigkeit der aktuell besten theoretisch-chemischen Methoden gemessen werden.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
High-resolution Rotational Raman Coherence Spectroscopy with Femtosecond Pulses
Hans-Martin Frey, Dominique Kummli, Simon Lobsiger, Samuel Leutwyler (2013), High-resolution Rotational Raman Coherence Spectroscopy with Femtosecond Pulses, in Martin Quack Frédéric Merkt (ed.), Jon Wiley and Sons , Chichester, England, 1237-1265.
Femtosecond Rotational Raman Coherence Spectroscopy of Cyclohexane in a Pulsed Supersonic Jet
Georges Bruegger, Hans-Martin Frey, Patrick Steinegger, Philipp Kowalewski, Samuel Leutwyler (2011), Femtosecond Rotational Raman Coherence Spectroscopy of Cyclohexane in a Pulsed Supersonic Jet, in J. Phys. Chem. A, 115(44), 12380-12389.
Accurate Determination of the Structure of Cyclohexane by Femtosecond Rotational Coherence Spectroscopy and Ab Initio Calculations
Georges Bruegger, Hans-Martin Frey, Patrick Steinegger, Franziska Balmer, Samuel Leutwyler (2011), Accurate Determination of the Structure of Cyclohexane by Femtosecond Rotational Coherence Spectroscopy and Ab Initio Calculations, in J. Phys. Chem. A, 115(34), 9567-9578.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
NCCR MUST 8th Workshop 08.04.2013 Engelberg
Swiss Chemical Society Fall Meeting 2012 13.09.2012 ETH Zürich, Zürich
International Symposium on Molecular Spectroscopy 18.06.2012 Ohio State University, Columbus, Ohio
Swiss Chemical Society Fall Meeting 2011 09.09.2011 EPFL, Lausanne
NCCR MUST 1st Workshop, Annual Meeting 09.01.2011 Lenk
Swiss Chemical Society Fall Meeting 2010 16.10.2010 Zürich


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
132540 Spektroskopie, Photophysik und Photochemie von Molekülclustern in Überschallmolekularstrahlen 01.10.2010 Project funding (Div. I-III)
119932 Ultraschnelle nichtlineare Raman-Messungen von Molekülen und Clustern 01.04.2008 Project funding (Div. I-III)
144490 Ultraschnelle nichtlineare Raman-Messungen von Molekülen und Clustern 01.10.2012 Project funding (Div. I-III)

Abstract

High resolution rotational spectroscopy of molecules and molecular dimers consisting of nonpolar molecules will be performed in gas cells and in supersonic jet expansions by femtosecond (fs) rotational coherence spectroscopy (RCS), detected by degenerate four-wave mixing (DFWM). The main goals of the project are:- Accurate determination of the rotational and centrifugal distortion constants, geometries and bond lengths of symmetric and nonpolar molecules of fundamental chemical interest (e.g., n-alkanes, cycloalkanes, alkenes, alkynes, aromatics).- Accurate determination of the rotational and centrifugal distortion constants, geometries and bond lengths of $C_{2h}$ symmetric carboxylic acid dimers.- Measurements of accurate rotational constants of Raman-active vibrationally excited states of the abovementioned molecules and dimers using ultrafast CARS spectroscopy.- Detailed investigations of the rotational state dependence of collision-induced dephasing and energy transfer processes in gases.
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