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Universität zu Köln
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Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

I. Physikalisches Institut

Sonderforschungsbereich 494

Teilprojekt E1

Im Projektbereich E werden die laborspektroskopischen Untersuchungen durchgeführt, die für die Interpretation astronomischer Beobachtungsdaten des SFB 494 erforderlich sind. Da die physikalischen Bedingungen im interstellaren Medium deutlich verschieden von unseren irdischen Bedingungen sind, gibt es eine Vielzahl interstellarer Moleküle, die unter terrestrischen Bedingungen nicht oder nur sehr kurz existieren. Im Rahmen des TPs E1 werden daher in der Regel neue, bisher unbekannte Moleküle unter speziellen Laborbedingungen (in kalten Düsenstrahlen) erzeugt, die potentielle Kandidaten für die interstellare Chemie sind. Mit Hilfe hochauflösender Spektroskopie lassen sich ihre Absorptionsspektren genau untersuchen. Dies ermöglicht es zum einen ein tieferes Verständnis der Struktur, Dynamik, Elektronenkonfiguration und der Bildungsmechanismen dieser Spezies zu erhalten, zum anderen liefern diese Untersuchungen präzise Spektraldaten, die notwendige Voraussetzung für eine Beobachtung oder Entdeckung dieser Moleküle im interstellaren Medium sind.
Unter der Vielzahl möglicher Moleküle, die von astrophysikalischer Bedeutung sind, konzentrieren sich die Untersuchungen momentan auf zwei wichtige Klassen von Verbindungen:

1. Kohlenstoff-Kettenmoleküle
2. Van-der-Waals Komplexe

Zu den Kohlenstoff-Kettenmolekülen zählen die reinen Kohlenstoff-Moleküle der Form Cn (n=3,4,5,...) und Kohlenstoff-Ketten mit Endgruppen-Atomen der Form CnX und XCnY (mit X, Y=Si, N, H, O). Seit Beginn des SFB 494 sind folgende Cluster erstmals in der Gasphase entdeckt und spektroskopisch untersucht worden:

C8, C10, C4N, C6N

Zusätzlich existieren jetzt Spektraldaten kleiner Cluster für den Frequenzbereich von 1900-2000 cm-1, die mit großer Sicherheit IR-Kombinationsbanden von C3, C4 und C6 zuzuordnen sind. Es ist zu erwarten, dass diese Daten Schlüsse auf die energetisch niedrig liegenden Knickschwingungen dieser Cluster ermöglichen, und eine Suche nach den astronomisch bedeutenden Knickschwingungsbanden im Terahertzbereich (TP E2) möglich machen.
Darüber hinaus ist mit Untersuchungen an dem Silizium-Kohlenstoff-Cluster SiC4Si begonnen worden, für den bisher jedoch keine eindeutigen Spektren nachgewiesen wurden.
Die Untersuchungen von Van-der-Waals Komplexen haben erste aufschlußreiche Infrarot-Spektren der Edelgas-Methan- und Wasserstoff-Methan-Komplexe erbracht. Mit Hilfe des Intracavity Spektrometers (OROTRON) konnten im Frequenzbereich von 100-160 GHz erfolgreich Rotations-Schwingungsspektren der schwach gebundenen X-CO Komplexe (X=CO, 4He, 3He, H2, D2, Ne, Ar) erstmals direkt beobachtet werden.
Darüber hinaus wurden die Nachweis- und Produktionstechniken zur Erzeugung kalter, instabiler Moleküle weiterentwickelt.
Die Ergebnisse des TP1 sind in einschlägigen Fachjournalen publiziert und als Konferenzbeiträge präsentiert worden. Im Rahmen der Aus- und Weiterbildung konnten im Projekt E1 eine Diplomarbeit, 3 Promotionen und eine Habilitation abgeschlossen werden.