Synthesis, processing, and spectroscopic characterization of nanometer-sized polycyclic aromatic hydrocarbons with astrophysical impact

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Gemische polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAHs) von astrophysikalischer Relevanz werden in Gasphasenkondensationen mittels laserinduzierter Pyrolyse von Ethylen bei Temperaturen unterhalb von 1500 °C produziert und danach in einem Zweistufenextraktionsprozess vom unlöslichen Kondensat abgetrennt. Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) wird zur analytischen und präparativen Trennung der astrophysikalisch interessanten PAH-Gemische oder individuellen Komponenten verwendet. Innerhalb des Projekts werden wir uns entweder auf die Abtrennung von Mischungen, die sehr große Spezies enthalten, oder auf die Separation individueller Spezies mit starken Absorptionen im sichtbaren Bereich konzentrieren. Zur Vorbereitung der Gasphasenspektroskopie im UV/Vis Bereich mittels Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (CRDS) werden die isolierten, astrophysikalisch interessanten PAHs oder PAH-Mischungen im UV- und sichtbaren Bereich mit Hilfe von Matrixisolationsspektroskopie in Neon- und Argon-Matrizen gemessen. Die spektroskopischen Untersuchungen im UV/Vis Bereich werden durch FUV- und IR-Messungen ergänzt. In astrophysikalischen Umgebungen sind die aromatischen Moleküle einer ständigen UV- und Ionenbestrahlung ausgesetzt, so dass die Zusammensetzung und Struktur der PAHs sowie ihre spektralen Eigenschaften kontinuierlich modifiziert werden. Diese chemisch-strukturellen Veränderungen werden in Laborexperimenten nachgestellt, wobei verschiedene Techniken, wie Massenspektrometrie, UV/Vis-, IR- und Raman-Spektroskopie, Elektronenmikroskopie und HPLC Einsatz finden. Die Untersuchungen geben Auskunft über die Rolle der PAHs als mögliche Träger interstellarer oder zirkumstellarer Banden.