Chemie der kondensierten Phase
Eine grundlegende Herausforderung in der kondensierten Phasenchemie besteht darin, das dynamische Zusammenspiel zwischen elektronischer Struktur (Energieniveaus, Ladungsverteilungen, Bindung, Spin) und molekularer Struktur (atomare Anordnung, Bindungsabstände, Koordination usw.) zu verstehen.). Der “Übergangszustand” zwischen Reaktant und Produktspezies ist von entscheidender Bedeutung, da subtile Konformationsänderungen und die Bildung / Auflösung chemischer Bindungen in diesem Regime letztendlich bestimmen, welche reaktiven Wege bevorzugt werden.
Das zentrale Ziel dieses Forschungsprogramms ist die Anwendung ultraschneller Röntgenstrahlen, um neue Erkenntnisse über die Molekulardynamik der kondensierten Phase zu gewinnen. Zeitaufgelöste Messungen von XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) können detaillierte Informationen über die Dynamik der Valenzladungsstruktur liefern, während zeitabhängige EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) Informationen über Änderungen der lokalen Atomstruktur liefern. Röntgenmessungen auf der Zeitskala einer Schwingungsperiode liefern wichtige neue Informationen über chemische Reaktionen in der Lösungsphase.: konformationsänderungen, Bildung / Auflösung von Bindungen, Ladungstransfer, Änderungen der Oxidationsstufe usw.
Drei Schwerpunkte sind (1) solvatisierte Übergangsmetallkomplexe, die eine starke Kopplung zwischen molekularer Struktur und elektronischen Eigenschaften aufweisen, die sich aus dem Ligandenfeld ergeben, (2) kleine Halogenmoleküle, die eine Lösungsphasenreaktivität aufweisen, die sich deutlich von der in der Gasphase unterscheidet, und (3) strukturelle Dynamik in flüssigem Wasser unter direkter Schwingungsanregung. In Zukunft hoffen wir, diesen Ansatz auf molekulare Kristalle mit neuartigen kooperativen Effekten auszudehnen.
