Photonen, Elektronen und Partikel in Wechselwirkung mit Oberflächen und Grenzflächen

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Abb. 1 Schematische Darstellung eines Pulsradiolyse-Experimentes: Transiente wellenlängenabhängige Absorptionsmessungen nach gepulster Anregung durch hochenergetischer Elektronen.
Abb. 2: Zeitaufgelöste transiente Spektren nach gepulster (15 ns) Elektronenbestrahlung von wässrigen Silbernitrat/0.5 M Ethanol-Lösungen. Die ersten Reaktionsschritte bei der Bildung von Ag-Nanopartikeln können direkt beobachtet werden

Elektronenstrahlinduzierte Prozesse

Elektroneninduzierte Prozesses überstreichen einen sehr großen Zeitbereich von mehr als 10 Größenordnungen von den Startreaktionen bis zu Nachhärtungsprozessen. Die physikalischen und chemischen Elementarreaktionen, die teils gleichzeitig, teils nacheinander ablaufen werden einerseits untersucht, um grundlegende Erkenntnisse solcher Reaktionen zu gewinnen, andererseits um technologische Prozesse zu optimieren. Spektroskopie mit hoher zeitlicher Auflösung im Nanosekundenbereich (Pulsradiolyse, Abn. 1 und 2) wird in Verbindung mit chemischer Standardanalytik (z.B. UV-Vis, GC-MS, HPLC) nach quasi-stationärer Bestrahlung eingesetzt.
Spezielle EPR-Untersuchungen bei tiefen Temperaturen bis 77K können verwendet werden, um schnelle Radikalreaktionen zu verlangsamen und dem zeitlichen Messfenster der EPR zugänglich zu machen (Abb.3). Quantenchemische Modellierung unterstützt die Interpretation von optischen und EPR-Spektren und hilft mögliche Reaktionskanäle aufgrund ihrer kinetischen und energetischen Parameter zu identifizieren. Typische Forschungsfelder sind die Mechanismen bei der elektronenstrahlinduzieren Polymerisation z.B. von Acrylaten, bei der Vernetzung von Hydro- und Kryogelen, bei der EB-Funktionalisierung von Membranen, bei der Modifizierung und Funktionalisierung von Kohlenstoffallotropen oder auch die Wechselwirkungen von OH-Radikalen mit Schadstoffen in wässrigen Lösungen.

 

 

Ausgewählte Publikationen

  • A. Kahnt, R. Flyunt, S. Naumov, W. Knolle, S. Eigler, R. Hermann, B. Abel
    Shedding light on the soft and efficient free radical induced reduction of graphene oxide: hidden mechanisms and energetics
    RSC Advances 6 (2016) 68835-68845
    doi:10.1039/c6ra13085b

  • A. Kahnt, R. Flyunt, C. Laube, W. Knolle, S. Eigler, R. Hermann, S. Naumov, B. Abel
    How fast is the reaction of hydrated electrons with graphene oxide in aqueous dispersions?
    Nanoscale 7 (2015) 19432-19437
    doi:10.1039/c5nr03444b

  • B. Abel, W. Knolle, S. Reichelt, S. Richter, K. Heymann, A. Schulze, K. Fischer
    NanoTrace: TiO2- und Silber-Nanopartikel in nano- und mikrostrukturierten Hybrid-Volumenmaterialien: Applikationen und Risiken
    BMBF 03X0130 - Final report (2015)

  • A. Kahnt, K. Peuntinger, C. Dammann, T. Drewello, R. Hermann, S. Naumov, B. Abel, D. M. Guldi
    Kinetic Studies of the Reduction of [Co(dmgH)2(py)(Cl)] Revisited: Mechanisms, Products and Implications
    J. Phys. Chem. A 118 (2014), 4382-4391
    doi: 10.1021/jp501947y

  • S. Naumov, W. Knolle, S. Naumov, A. Pöppl, I. Janovský
    The Dynamical Behavior of the s-Trioxane Radical Cation—A Low-Temperature EPR and Theoretical Study
    Molecules 19 (2014) 17305-17313
    doi:10.3390/molecules191117305

  • M. Cyris, W. Knolle, J. Richard, E. Dopp, C. von Sonntag, T. C. Schmidt
    Reaction of Gadolinium Chelates with Ozone and Hydroxyl Radicals
    Environmental Science & Technology 47 (2013) 9942-9949
    doi:10.1021/es402219u