Licht-Materie-Wechselwirkung

Molekulare Materialien bilden die Basis für vielfältige optisch-technologische Anwendungen, da man physikalische und chemische Eigenschaften in weiten Bereichen über die Struktur und Zusammensetzung der einzelnen molekularen Bausteine und deren Anordnung variieren kann. Beispiele sind optische Datenspeicher, organische Leuchtdioden, Solarzellen, Fluoreszenzmarker oder Sensoren. Die Funktion solcher Elemente wird entscheidend dadurch geprägt, welche fundamentalen Prozesse durch die Wechselwirkung mit Licht ausgelöst werden und in welcher Form sowie mit welcher Effizienz und Selektivität sie verlaufen. Verwandte physikochemische Vorgänge spielen auch bei lebenswichtigen biologischen Prozessen wie der Photosynthese oder dem Sehvorgang eine entscheidende Rolle.

• Licht als „Reagens“ bei der Herstellung neuer Materialien (Photochemie, Photokatalyse, Photopolymerisation, Materialbearbeitung)
• Neue Materialien, die spezielle Funktionen der Licht-Materie-Wechselwirkung erfüllen (Lichtemitter, Sensoren, Photovoltaik, organische Elektronik)
• Spektroskopische Untersuchung und Steuerung lichtinduzierter Phänomene und Funktionen der Materialien mit einer breiten Palette von Methoden (frequenz- und zeitaufgelöste Laserspektroskopie, kohärente multidimensionale Spektroskopie, Photoelektronenspektroskopie, mikroskopische Verfahren, Quantenkontrolle)

Unser Ziel ist es, Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion zu erforschen und gezielt auszuschöpfen. Das Besondere ist, dass sich Eigenschaften oft grundlegend ändern oder überhaupt erst auftreten, wenn sich einzelne Bausteine zu einem Gesamtsystem zusammenlagern. Diese „Emergenz“ ist für die Funktion molekularer Materialien entscheidend und prägt beispielsweise den Ladungs- oder Energietransport. Der Forschungsschwerpunkt „Licht-Materie-Wechselwirkung“ basiert im Wesentlichen auf drei Säulen:

Präparative, spektroskopische und theoretische Expertise kommt in zahlreichen kooperativen Projekten zum Einsatz. Verschiedene Hierarchieebenen der Anordnung werden studiert, von einzelnen Molekülen über größere Aggregate bis zu Polymeren, Volumenmaterialien und nanostrukturierten Systemen. Mit interdisziplinären Ansätzen arbeiten wir daran, grundlegende Vorgänge der lichtinduzierten Dynamik und Funktion molekularer Materialien besser zu ergründen, neue spektroskopische Verfahren zu entwickeln sowie Materialien mit gewünschten Eigenschaften herzustellen. Auf diese Weise können wir den wachsenden Anforderungen und Erwartungen an solche Methoden und Systeme gerecht werden.