Potentialflaeche
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Seite 2: Modell einer photochemischen Isomerisierung


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     Die Drehung um die isomerisierende Doppelbindung bezeichnet die Reaktionskoordinate, hier mit in Einheiten von gekennzeichnet ist und auch Torsionsmode genannt wird. Bei =0 befinde sich das Molekül in der cis-Konfiguration, bei = in der trans-Konfiguration. Der Grundzustand des Moleküls ist durch die grüne Energiekurve W1 charakterisiert. In diesem Fall stellt die cis-Konfiguration die um 0.5 eV stabilere Konfiguration dar. Dagegen liegt das cis-Maximum im elektronisch angeregten Zustand W2 , gekennzeichnet durch die blaue Kurve, um 0.5 eV höher als das trans-Maximum. Vor der Photoanregung (vertikaler roter Pfeil) befinde sich das Molekül im elektronischen und nuklearen Grundzustand in der cis-Konfiguration, was hier durch die gelbe Gaußsche Kurve als Grundzustandswellenfunktion verdeutlicht sei. Fällt nun Licht der Wellenlänge 40,328 cm-1, also der Energie von 5 eV entsprechend, auf das Molekül, so absorbiert dieses diesen Lichtquant und wird elektronisch angeregt. Handelt es sich beim Licht um einen ultrakurzen Laserpuls, so wird die Form der Gaußschen Kurve (rot) beibehalten. Fortan spricht man von einem Wellenpaket, da es sich um die Superposition mehrerer Wellenfunktionen handelt. Im folgenden beginnt das Wellenpaket auf dem oberen Potential "entlang zu laufen", bis es auf den photochemischen Trichter bei trifft. Diese Wellenpaketsdynamik bedeutet nichts anderes als die Kernbewegung, in diesem Fall die Drehung um die isomerisierende Doppelbindung. Bei koppeln die obere und untere elektronische Fläche miteinander, so daß das Wellenpaket wieder auf die untere Fläche gelangen kann. Unten angekommen, kann das Molekül sich zurück in die cis- (gelb) oder die trans-Konfiguration (magenta) entwickeln.


Doch wie sieht die theoretische Beschreibung solch einer Wellenpaketdynamik auf den beiden gekoppelten Flächen aus?



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