Dritter Förderzeitraum 2024-2027:
A04 Spin+Phononen: Untersuchung der Wechselwirkung von Spins und Phononen in Spin-Crossover-Materialien und Einzelmolekülmagneten
Prof. Dr. Volker Schünemann (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Eva Rentschler (Institut für Physik, JGU)
Das Projekt erforscht das Schalten von Spins in zielgerichtet entworfenen chiralen und racemischen Spin-Crossover- (SCO-) Molekülen und molekularen Materialien. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf lichtangeregten Spinzuständen und der Identifizierung von Phononenmoden, von denen angenommen wird, dass sie den Spin-Crossover-Prozess in diesen Materialien steuern. Zu diesem Zweck werden wir die Phononenzustandsdichte des Eisens mit nuklearer inelastischer Streuung (57Fe-NIS) auch unter Nichtgleichgewichtsbedingungen mit zeitaufgelöster NIS im sub-ns-Bereich messen und Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen durchführen. Darüber hinaus wollen wir mit Hilfe von 161Dy NIS-Experimenten Phononen identifizieren, die für die unerwünschte Spinrelaxation in Einzelmolekülmagneten verantwortlich sind.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
A04 Spin+Phononen: Erforschung des Wechselspiels zwischen Spins und Phononen in Mikro- und Nanostrukturen von Spin-Crossover-Materialien
Prof. Dr. Volker Schünemann (Fachbereich Physik, RPTU)
Im Rahmen des Projekts A04 wird der Spin-Crossover (SCO)-Prozess in Eisen(II)-haltigen SCO-Nanostrukturen für Nicht-Gleichgewichtsbedingungen untersucht, induziert durch ultrakurze Laserpulse im fs-Zeitregime unter Verwendung neuartiger ns optischer Pump- NIS (nuclear inelastic scattering) Sonde und ultraschneller fs Pump-Probe Photoelektronenspektroskopie Techniken. Auf diese Weise werden wir ein tieferes physikalisches Verständnis der Spinumschaltung in SCO-Materialien erreichen, indem wir den phononenvermittelten Phasenübergang erster Ordnung erforschen, der die Kopplung des Elektronenspins an das Molekulargitter beinhaltet. Darüber hinaus wollen wir mit Hilfe von 161Dy NIS-Experimenten Phononen identifizieren, die für die unerwünschte Spinrelaxation unter der Barriere in einzelnen molekularen Magneten verantwortlich sind.
Erste Förderperiode 2016-2019:
A04 Spin+Phonons: Erforschung des Wechselspiels zwischen Spins und Phononen in Mikro- und Nanostrukturenvon Spin-Crossover-Materialien
Prof. Dr. Volker Schünemann (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt A04 zielt auf ein tieferes physikalisches Verständnis von phononenvermittelten Phasenübergängen erster Ordnung ab. Im Rahmen dieses Projektes wird der temperaturinduzierte Spinzustandswechsel von Eisen(II)-Spin-Crossover (SCO)-Verbindungen mittels oberflächensensitiver Mössbauer-Spektroskopie sowie mit Synchrotron-basierter Nuclear Forward Scattering (NFS) untersucht. Ein besonderer Fokus wird auf der Untersuchung der spinabhängigen Dichte von Phononenzuständen von SCO-Nanostrukturen im Vergleich zu denen von 1-D, 2-D und 3-D Eisen(II)-Polymeren und molekularen Einkristallen liegen. Auf diese Weise soll geklärt werden, ob Hystereseeffekte auf der Nanoskala größenabhängig sind und ob sie sich in nulldimensionalen (Dots), eindimensionalen (Tubes) oder zweidimensionalen Nanostrukturen (Thin Films) unterscheiden. Ein besonderer Fokus liegt auf Materialien, die SCO bei Raumtemperatur zeigen und bei denen der Spin-Zustandswechsel über Licht adressierbar ist. So soll auch der Spin-Schaltprozess selbst mittels ultraschneller fs-Pump-Probe-Photoelektronenspektroskopie-Techniken untersucht werden, um die spinabhängige raum-zeitliche Dynamik zu erforschen.
Ziel 1: Verstehen des Wechselspiels zwischen Spins und Phononen von Spin-Crossover-Materialien vom Festkörper bis hinunter zur Nanometerskala
Ziel 2: Klärung der spinabhängigen raum-zeitlichen Dynamik in Nanostrukturen und dünnen Filmen von SCO-Materialien nach Lichtanregung