Physikalische Chemie II (W3) Prof. Dr. Dr. h.c. Jürgen Popp Forschungsschwerpunkte Erforschung und Anwendung innovativer frequenz-, zeit– und ortsaufgelöster lasermikrospektroskopischer Methoden Erforschung und Anwendung linearer und nicht-linearer Raman-Technologien mit besonderem Fokus auf klinischer Diagnostik und Therapie Biophotonik und optische Gesundheitstechnologien Ableitung von Struktur-Funktions-Beziehungen mittels Schwingungsspektroskopie in Kombination mit theoretischen Betrachtungen an Biomolekülen und neuartigen Materialien Ein Schwerpunkt der AG Popp besteht in der spektroskopischen Untersuchung materialwissenschaftlicher Fragestellungen. In Kooperation mit der AG Schubert werden innovative Materialien (z. B. selbstheilenden Polymere oder ShapeMemory Polymere) mittels schwingungsspektroskopischer Methoden charakterisiert. So konnte z. B. der molekulare Shape-Memory-Mechanismus in Metallopolymeren mittels Raman-Spektroskopie untersucht und aufgeklärt werden[1]. Ein zentraler Teil all dieser materialwissenschaftlichen Arbeiten bildet die Analyse der komplexen spektroskopischen Datensätze mittels 2D-Korrelationsanalyseroutinen. In Kooperation mit der AG Dietzek konnte gezeigt werden, dass sich mittels 2D-Korrelation transiente Absorptionsdatensätzen in einem modellfreien Ansatz analysieren lassen [2]. Weiterhin konnte die AG Popp zeigen, dass sich die schwachen Raman-Signale durch den gezielten Einsatz plasmonischer Nanomaterialien in Kombination mit der kohärenten antiMolekular Spektroskopische Charakterisierung von Materialien Abb.1 Ortsaufgelösten SECARS Verstärkung, bei der die kohärente Wechselwirkung von Pump-, Stokes- und Anti-StokesStrahlen durch speziell designte plasmonische Nanostrukturen verstärkt werden, um die optische Felder im Nah- und Fernfeld so zu kontrollieren, dass dadurch die bestmögliche Raman-Signal-Verstärkung erreicht wird. (Bild reproduziert von [3]) Stokes Raman-Spektroskopie (CARS) verstärken lassen. Mit dem daraus resultierenden „Surfaceenhanced coherent anti-Stokes Raman scattering“ (SECARS) Verfahren lässt sich das RamanSignal um bis zu 12 Größenordnungen verstärken (siehe Abb. 1; [3]). Fernziel ist es, diese Methodik so weit zu verfeinern, dass sich damit in Zukunft chemische Reaktionen an Einzelmolekülen direkt beobachten lassen. [1] Meurer J., Hniopek J., Bätz T., Zechel S., Enke M., Vitz J., Schmitt M., Popp J., Hager MD., Schubert US. (2021) Shape-Memory Metallopolymers Based on Two Orthogonal Metal–Ligand Interactions. Adv. Mater. DOI 10.1002/adma.202006655. [2] Hniopek J., Müller C., Bocklitz T., Schmitt M., Dietzek B., Popp J. (2021) Kinetic-Model-Free Analysis of Transient Absorption Spectra Enabled by 2D Correlation Analysis. J. Phys. Chem. Lett. DOI 10.1021/ acs.jpclett.1c00835. [3] Ouyang L., Meyer-Zedler T., See KM., Chen WL., Lin FC., Akimov D., Ehtesabi S., Richter M., Schmitt M., Chang YM., Gräfe S., Popp J., Huang JS. (2021) Spatially Resolving the Enhancement Effect in Surface-Enhanced Coherent Anti-Stokes Raman Scattering by Plasmonic Doppler Gratings. ACS Nano, DOI 10.1021/acsnano.0c07198. 92 — FORSCHUNG
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