Tanzende Elektronenspins
Wechselwirkung von Metallverbindungen und Licht untersucht.
Metallverbindungen zeigen ein faszinierendes Verhalten in ihrer Wechselwirkung mit Licht, was zum Beispiel in Leuchtdioden, Solarzellen, Quantencomputern und sogar in der Krebstherapie angewendet wird. In vielen Fällen spielt dabei der Elektronenspin eine besondere Rolle. Sebastian Mai und Leticia González von der Uni Wien ist es jetzt gelungen, extrem schnellen Spin-
Wenn Licht auf Moleküle fällt, wird in vielen Fällen eine photoinduzierte Reaktion ausgelöst. Durch die Absorption des Lichts werden zuerst die Elektronen energetisch angeregt, wodurch beispielsweise Bindungen geschwächt werden. Daraufhin setzen sich die viel schwereren Atomkerne in Bewegung, bis sie in einer passenden Konstellation zueinander stehen und die Elektronen von einer Bahn auf eine andere wechseln können. Dabei kann durch die Spin-
Insgesamt dauern solche Spin-
Eine der größten Herausforderungen der Untersuchung war der große Rechenaufwand, der für die Computersimulationen nötig war. Während heutzutage für kleine organische Moleküle mit mäßigem Aufwand schon sehr akkurate Simulationen durchgeführt werden können, stellen Metallverbindungen eine viel größere Herausforderung dar. Das liegt unter anderem an der großen Anzahl von Atomen, Elektronen und Lösungsmittelmolekülen, die berücksichtigen werden müssen. Ein weiterer Grund ist, dass der Elektronenspin nur mittels Gleichungen aus der Relativitätstheorie korrekt simuliert werden kann. Insgesamt haben die Wissenschaftler für die Studie am österreichischen Supercomputer „Vienna Scientific Cluster“ fast eine Million Rechenstunden aufwenden müssen.
U. Wien / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
S. Mai & L. González: Unconventional two-step spin relaxation dynamics of [Re(CO)3(im)(phen)]+ in aqueous solution, Chem. Sci., online 27. September 2019; DOI: 10.1039/C9SC03671G - Quantum Chemistry and Chemical Dynamics Group, Institut für theoretische Chemie, Fklt. für Chemie, Universität Wien, Österreich