NMR-Untersuchungen des Wasserstoffaustauschs in Übergangsmetallhydriden: Quantenphänomene im Bereich der Sekunden- bis zur Mikrosekundenzeitskala

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Gegenstand dieses Vorhabens sind HH, HD bzw. DD-Paare als (a) Quantensystem in Übergangsmetallhydriden in kondensierten Phasen. Diese Paare sind durch (b) zeitabhängige kohärente und inkohärente Quantenaustauschprozesse bzw. Quantenrotationen gekennzeichnet, die experimentell mit Hilfe der dynamischen Flüssigkeits-1H-NMR-, Festkörper-2H-NMR-Spektroskopie und in einer internationalen Kooperation mit Hilfe der inelastischen Neutronenstreuung (INS) untersucht werden. Theoretisch werden diese Prozesse mit Hilfe der Liouville-Dynamik beschrieben. Dabei interessieren insbesondere (i) die Erweiterung des Meßbereichs von der Hz- bis zur THz-Zeitskala durch Entwicklung und Kombination der verschiedenen Methoden, (ii) experimentelle Untersuchungen an einer Vielzahl verschiedener Metallhydride mit unterschiedlichen Barrierenhöhen für die Quantenrotationen, (iii) die experimentelle und theoretische Beschreibung des Übergangs von der kohärenten zur inkohärenten Rotationsdynamik, (iv) von dynamischen HH/HD/DD-Isotopeneffekten auf die kohärente und die inkohärente Dynamik. Die Gesamtheit aller neuen Informationen soll die Zahl der variablen Parameter einengen, die benötigt werden, um die Wasserstoffaustauschreaktionen mit Hilfe quantenmechanischer zeitabhängiger Verfahren zu beschreiben.