Elementare Prozesse in molekularen Systemen

Worum geht's

In diesem Modul lernst du elementare elektronische, energetische und protonischen Prozesse in molekularen Systemen auf quantenmechanischer Grundlage zu beschreiben. Am Ende kannst du Übergangsprozesse (strahlend und strahlungslos), Energietransfer, Elektron- und Protontransfer sowie Einflussfaktoren wie Reorganisation und Unordnung qualitativ und quantitativ analysieren.

Was du danach kannst

• Elementare Prozesse benennen und in einem Jablonski-Diagramm darstellen
• Reorganisation bei elektronischen Übergängen mit verschobenen harmonischen Oszillatoren beschreiben
• Fermi's Golden Rule auf molekulare Übergänge anwenden
• Übergangsrate mit Korrelationsfunktionen formulieren
• Einfluss statistischer Energieschwankungen und Zusammenhang mit Linienform erklären
• Modelle für Energietransfer, Elektrontransfer und Protontransfer anwenden
• Optische Spektren von Dimeren und Aggregaten interpretieren und exzitonische Struktur analysieren
• Einfluss von Unordnung und Ursachen schmaler Absorptionsbanden beschreiben
• Förster-Modell und dessen Abstands- und spektrale Überlapp-Abhängigkeit erklären
• Zusammenhang zwischen Reorganisationsenergie, Aktivierungsenergie und Marcus-Ratengesetz ableiten
• Superexchange-Mechanismus erklären und auf Ladungstransfer in DNA anwenden
• Doppelte Born-Oppenheimer-Näherung auf molekulare Systeme anwenden
• Rate für nichtadiabatischen Protontransfer analog zum Elektrontransfer formulieren

Aus was das Modul besteht

• VorlesungMathematische Methoden und Herleitungen, Visualisierung mit Graphiken und Beispielprogrammen, Vergleich mit experimentellen Ergebnissen, Diskussion
• ÜbungDetaillierte Diskussion von Herleitungen und Anwendung an Beispielen, Einübung selbständiger Anwendung

Lehrmethode

• VorlesungErklärung mathematischer Methoden, Herleitungen und Veranschaulichung funktionaler Zusammenhänge
• Visualisierungen/AppletsGrafische Darstellung und interaktive Untersuchung der Abhängigkeit von Parametern
• ÜbungsaufgabenVertiefung durch Beispielrechnungen und Diskussion zur selbständigen Anwendung
• Zusatzmaterial (Skript, Programme, Literaturverweise)Weitergehende Vertiefung und Selbststudium