Ultrafast spectroscopy of aqueous proton conduction in nano-chanels and nano-pools

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Der Transport von Protonen in Wasser ist ein sehr wichtiger Prozess der in vielen biologischen und technologisch relevanten Vorgängen präsent ist. Der Protonentransport in „bulk Wasser wurde bereits eingehend untersucht und der Mechanismus sowie die Anzahl und Dynamik der beteiligten Wassermoleküle ist weitestgehend aufgeklärt. In biologisch und technisch relevanten Prozessen jedoch ist die Zahl der die Protonen umgebenden Wassermoleküle häufig eingeschränkt, wie zum Beispiel in Zellmembranen oder in Brennstoffzellen eingesetzten Nafion Membranen.Mit Hilfe von aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der ultraschnellen Spektroskopie kann entscheidend zur Aufklärung des Transportmechanismus von Protonen in eingeschränkten Geometrien beigetragen werden. Hierzu werden im beantragten Projekt Terahertz Zeit-Domänen Spektroskopie und ultraschnelle nichtlineare Infrarot-Spektroskopie als primäre experimentelle Methoden verwendet.Das Projekt konzentriert sich auf den Mechanismus und die Geschwindigkeit des Transports von Protonen in Nano-Kanälen und Nano-Tröpfchen. Hierbei soll im Speziellen der Einfluss der begrenzenden Oberflächen (Geometrie und Art der Grenzfläche) auf die Struktur und Dynamik des dreidimensionalen Wasserstoffbrückennetzwerkes sowie auf den Protonentransport untersucht werden.