ISBN 9783843933568

978-3-8439-3356-8, Reihe Physik

Daniel Hutzler
Time-Resolved Infrared Spectroscopy on Hydrogen Bonded Systems

128 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Many basic properties of water and aqueous systems can be traced back to hydrogen bonds. These relatively weak polar bonds and their intermolecular network are difficult to access experimentally. Therefore, usually the OH stretching vibration is utilized as an indirect probe for hydrogen bonds. The latter can be investigated by means of conventional and time-resolved infrared spectroscopy. However, it oftentimes remains difficult to link the spectral and dynamic features to the underlying chemical structure. A remedy can be found in aqueous salt hydrates that provide water molecules which are incorporated in well-defined crystal matrices. Within the framework of this thesis, a newly developed setup for time-resolved infrared spectroscopy was utilized to investigate such systems. From the study of quasi-isolated water molecules and small water clusters to measurements on neat ice, the present work represents a comprehensive overview of the vibrational properties of aqueous systems.

Viele grundlegende Eigenschaften von Wasser und wässrigen Systemen lassen sich auf Wasserstoffbrücken zurückführen. Diese relativ schwachen polaren Bindungen sowie ihr intermolekulares Netzwerk sind experimentell nur schwer zugänglich, weshalb häufig die OH-Streckschwingung als Sonde verwendet wird. Letztere kann mittels konventioneller und zeitaufgelöster Infrarotspektroskopie genau untersucht werden. Oft bleibt es jedoch schwierig, spektrale und dynamische Eigenschaften mit strukturellen Merkmalen zu verknüpfen. Abhilfe schaffen hier Salzhydrate, in denen Wassermoleküle in wohldefinierte Kristallmatrizen eingebettet sind. Mittels eines neuartigen Versuchsaufbaus für zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie wurden im Rahmen dieser Arbeit umfangreiche Messungen an verschiedenen Hydraten durchgeführt. Angefangen bei quasi-isolierten Wassermolekülen über kleine Wassercluster bis hin zu reinem Eis bietet diese Arbeit einen umfassenden Überblick über die Vibrationseigenschaften wässriger Systeme.