Schwingungsenergietransfer, Rotationsdynamik und spektrale Diffusion von Wasser in geometrisch eingeschränkten Umgebungen

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Zentraler Gegenstand dieses Vorhabens ist die detaillierte Aufklärung der Zeitskalen und Mechanismen von molekulardynamischen Relaxationsphänomenen in der hochvernetzten Flüssigkeit Wasser, wenn diese extremsten geometrischen Einschränkungen unterliegt. Kleinste, nanometer-dimensionierte Wassertröpfchen sollen durch invers-mizellare Strukturen der ternären Emulsion Öl-Amphiphil-Wasser (z.B. Amphiphil = Aerosol OT, Öl = Alkan, CCl4 etc.) bereitgestellt werden. Der Einfluß der geometrischen Einschränkung auf die Dynamik der Schwingungsenergie-Relaxation, der Reorientierungsdynamik und der spektralen Diffusion von Wasser soll mit Hilfe der Infrarot-Femtosekundenspektroskopie systematisch als Funktion der Tröpfchengröße untersucht werden. Der intermolekulare Schwingungsenergie-Transfer soll anhand der intramolekularen Streck- und Knickschwingungsresonanzen von Wasser sowie geeigneter intramolekularer Resonanzen des Amphiphils zeitaufgelöst verfolgt werden. Ein polarisations-empfindlicher Nachweis dient zur Messung der Reorientierungsdynamik der Wassermoleküle im mizellaren Einschluß. Der Prozeß der spektralen Diffusion soll mittels neuartiger Infrarot-Pulssequenzverfahren entschlüsselt werden.