Physikalische und Theoretische Chemie (W3) Prof. Dr. Stefanie Gräfe Forschungsschwerpunkte Modellierung der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie mit Hilfe quantenchemischer und dynamischer Methoden Atom- und Molekülphysik in starken Laserfeldern Attosekundenphysik und Elektronendynamik Elektronische und spektroskopische Eigenschaften molekularer Systeme Photophysik und Photochemie von Elektronen-Transfersystemen Zeitaufgelöste Spektroskopie – Femtosekundenchemie Welches ist die ultimative räumliche Auflösung, die mit Nahfeld-Methoden erreicht werden kann? In aktuellen Experimenten, beispielsweise basierend auf der spitzenverstärkten Raman-Streuung (engl. Tip-enhanced Raman spectroscpy, TERS) häufen sich die Hinweise auf eine extrem hohe räumliche Auflösung auf der Nanometer- oder sogar Subnanometerskala. Zur theoretischen Modellierung derartiger plasmonischer Hybridsysteme in externen Lichtfeldern ist es notwendig, sowohl die elektromagenetischen als auch die eher chemischen Beiträge gleichermaßen zu beschreiben. In unserer Arbeitsgruppe entwickeln wir für derartige plasmonisch-molekulare Hybridsysteme im Rahmen des ERC Consolidator-Grants „QUEM-CHEM“ neuartige Methoden. Diese wenden wir in enger Zusammenarbeit mit lokalen Nano-Plasmonisch– Molekulare Hybridsysteme in externen Lichtfeldern und anderen international führenden Arbeitsgruppen an, um beispielweise die anfangs erwähnte Auflösungsfrage zu klären. Unsere Rechnungen unterstützen eine Auflösung im Nanometer und sogar sub-Nanometer-Bereich. Lokale Kollaborationen bestehen u.a. im Rahmen des SFB NOA mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Jürgen Popp, PD Dr. Jer-Shing Huang und international mit Prof. Dr. Ara Apkarian (UC Irvine), Prof. Javier Aizpurua (San Sebastian), Prof. Dr. Raul Rodriguez (Tomsk) und Prof. Dmitry Kurouski (Texas A&M). [1] Rodriguez, R.D., Villagomez, C., Khodadadi, A., Kupfer, S., Dedelaite, L., Averkiev, A., Tang, F., Khaywah, M.Y., Ramanavicius, A., Adam, P.M., Gräfe, S., Sheremet, E. (2021): Chemical-enhancement vs. molecule-substrate geometry in plasmon-enhanced spectroscopy. ACS Photonics 8, 2243 – 2255. [2] Ouyang, L. Meyer, T., See, K-M., Chen, W.-L., Lin, F-C., Akimov, D., Ehtesabi, S., Schmitt, M., Chang, Y-M., Gräfe, S., Popp, J., Huang, J.-S. (2021): Spatially resolving the enhancement effect in surfaceenhanced coherent anti-Stokes Raman scattering by plasmonic doppler gratings. ACS Nano 15, 809-818. [3] Fiederling, K., Abasifard, M., Richter, M., Deckert, V., Gräfe, S., Kupfer, S. (2020): A Full Quantum Mechanical Approach Assessing the Chemical and Electromagnetic Effect in TERS. Nanoscale, 12, 6346-6359. Abb. 1. Nahfeld in der Nähe einer 10 nm Silberkugel mit simulierter „atomarer Rauhigkeit“. In kleinem Abstand liegt ein Molekül auf einer Glasoberfläche, welches mit diesem räumlich und zeitlich inhomogenen Feld wechselwirkt. 88 — FORSCHUNG
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