Arbeitsgruppe Elektronenspektroskopie

Photoionisation und Autoionisation von Clustern

Cluster zeigen den Übergang zwischen isolierten, gasförmigen Atomen und Molekülen und unendlich ausgedehnter, kondensierter Materie auf. Für Wasserstoffbrücken-gebundene Systeme, wie Wasser zum Beispiel, dienen sie auch als Modelle für die flüssige Phase. Die elektronische Struktur von Clustern (wie von anderen Systemen) kann mit Hilfe von Photoelektronenspektroskopie erforscht werden.

Die Arbeitsgruppe Elektronenspektroskopie stellt freie Cluster in einem Überschall-Düsenstrahl her. Die Cluster werden dann von der Synchrotronstrahlung des BESSY ionisiert. Die entstehenden Photoelektronen werden mit verschiedenen Analysatoren nachgewiesen.

Elektronenspektrum des höchsten besetzten Orbitals von Wasser-Clustern. Für größere Cluster verschiebt sich die Ionisationsenergie zu kleineren Werten hin. Dies kann durch die bessere Polarisierbarkeit von größeren Clustern erklärt werden.
Valence ionization of water clusters: From isolated molecules to bulk

Auger-Spektroskopie ist eine weit verbreitete Methode für elementspezifische Untersuchungen in den Materialwissenschaften. Im Prinzip enthalten Auger-Spektren viel mehr Informationen, zum Beispiel über die Potentialkurven des Endzustands und über die Dynamik des Systems während des Zerfalls. Diese Informationen sind aus den Spektren aber schwer zu extrahieren, weil die Anzahl der dikationischen (zweifach positiv geladenen) Endzustände groß ist und weiterhin ein konventionell aufgenommenes Auger-Spektrum implizit eine Faltung über alle energetisch zugänglichen Zwischenzustände enthält. Eine Technik, mit der diese natürlichen Hindernisse überwunden werden können, ist Elektron-Elektron Koinzidenzspektroskopie.

Die Arbeitsgruppe hat eine Apparatur für solche Koinzidenzexperimente entwickelt, die mit hoher Energieauflösung arbeitet. Ein aktuelles Beispiel für ein Photoelektron-Auger Elektron Koinzidenzspektrum mit aussagekräftiger statistischer Qualität der Daten wird in Bild 2 gezeigt.

Elektron-Elektron Koinzidenzspektrum von CO, aufgenommen bei einer Photonenenergie von 304 eV. Die Schwingungsstruktur im dikationischen a-Zustand, dem energetisch niedrigsten Singulett-Zustand von CO2+, ist bei einer Auger-Elektronen-Energie von 255 eV gut getrennt. Für den d-Zustand können die Übergänge zwischen den verschiedenen Schwingungsniveaus des Zwischen- und des Endzustands ebenfalls aufgelöst werden. Da diese bei praktisch gleicher Auger-Energie auftreten, wird bestätigt, dass die Potentialkurven der beiden Zustände (im relevanten Bereich) parallel verlaufen. Die apparative Verbreiterung der Daten beträgt 200 x 200 meV für das Photoelektron bzw. das Auger Elektron.
Separating the Vibrationally Resolved Auger Decay Channels for a CO Core Hole State