Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Experimentalphysik

Betreuer: Prof. Dr. Stefan Lochbrunner



M.Sc. Chris Rehhagen
(e-mail: chris.rehhagen@uni-rostock.de )

Ultraschnelle photoinduzierte Exzitonendynamik in organischen Mikro- und Nanostrukturen

Die Dynamik molekularer Exzitonen ist von großer Bedeutung für auf organischen Materialien basierende nachhaltige Technologien wie organische Elektronik oder Solarzellen. In dieser Arbeit wird der Charakter und die Dynamik molekularer Exzitonen in kondensierten organischen Systemen in Abhängigkeit von Morphologie und Kopplung untersucht. Dafür werden eindimensionale Aggregate, amorphe Nanopartikel und Einkristalle unterschiedlicher Moleküle mithilfe von ultraschneller Anrege-Abfrage-Spektroskopie betrachtet. Die Mobilität der Exzitonen wird anhand der Dynamik ermittelt und mit Vorhersagen der Förster-Theorie verglichen. Während die Frenkel-Exzitonen in den geordneten Systemen langlebig und sehr mobil sind, wird ihre Lebensdauer in den ungeordneten Systemen stark durch Relaxation in andere Exzitonenzustände reduziert. Außerdem fördert die hohe Ordnung die Mobilität der Exzitonen, erhält ihre Delokalisierung und ermöglicht die Ausnutzung der Aufspaltung des angeregten Zustandes. Um die Exzitonenbeweglichkeit berechnen zu können ohne auf unzulässige Näherungen zurückgreifen zu müssen, wird das Modell zur Bestimmung der Kopplung nach F.C. Spano et.al. angewendet. Die Vorgehensweise wird modifiziert, damit in der Praxis vorliegende Abweichungen von der Theorie Berücksichtigung finden. Beide Ansätze zur Bestimmung der Mobilität - Analyse der Dynamik und die Förster-Theorie - ergeben zueinander konsistente Werte. Dadurch wird für jedes System der Beitrag der Kopplung und des spektralen Überlapps zur Mobilität separat ermittelt. Mithilfe dieses Ansatzes werden die beobachteten Unterschiede in der Beweglichkeit der Exzitonen quantitativ erklärt.