Femtosekundenspektroskopie von Silberatomen in einer Xenonmatrix

Abstract

Die elektronische Anregung des 5s-5p-Uberganges von Ag-Atomen, die in einer Xe-Matrix isoliert sind, führt zu einer dynamischen Jahn-Teller Aufspaltung, die zusätzlich zu der schon in der Gasphase auftretenden Spin-Bahn Aufspaltung, eine weitere Aufhebung der Entartung des angeregten p-Zustandes bedingt. Die Dynamik auf diesen Jahn-Teller Potentialflächen und die Schwingungsrelaxation, die zu stark Stokes verschobenen Emissionsbanden führt, wurde mit ultrakurzen Pulsen um 170 fs untersucht. Die zur Untersuchung benotigten ultrakurzen Pulsen um 660 nm bzw. 330 nm mit Energien im mJ-Bereich wurden in einer Kombination aus einem kommerziellen Titan-Saphir- Ultrakurzpulslasersystem und einem selbstgebauten Farbstofflaser erzeugt und anschließend in einem FROG-Aufbau charakterisiert. Die Wellenpaketdynamik wurde mit Hilfe der resonanten Pump-Probe Spektroskopie untersucht und dabei 1.3 ps nach Anregung in die oberen Zustande des Tripletts eine Erhöhung im Signal beobachtet. Eine theoretische Modellierung zeigt, daß diese Erhöhung als Rekurrenz des Wellenpaketes interpretiert werden kann Ergänzend wurde die Zwei-Farben Fluoreszenzverlustspektroskopie eingesetzt, um die Dynamik während der Relaxation in die Minima der angeregten Jahn-Teller Zustände zu verfolgen. In dem hier vorgestellten System Ag/Xe dominiert jedoch die Absorption in höhere elektronische Zustände und minimiert als Folge dessen die Ausbeute der stimulierten Emission. Ein wichtiges Ergebnis der Zwei-Farben Messung war die Bestimmung des ionischen Zustandes des Ag-Atomes in der Xe-Matrix bei 5.73 eV.

The excitation of the s-p transition of single Ag atoms in a Xe matrix leads to a dynamical Jahn-Teller splitting which, in addition to the spin-orbit coupling removes the degeneracy of the excited p-orbital. The dynamics on these Jahn-Teller surfaces and the vibrational relaxation responsible for the strongly Stokes shifted emission bands are studied using pulses with 170 fs time resolution. The pulses with wavelengths around 660 nm and 330 nm and energies in the mJ-range are generated combining a commercial Titan-Sapphire laser system with a self-designed dye amplifier and are analzyed in a FROG setup. The wave packet dynamics is investigated by means of one-colour resonant pump-probe measurements that show an increase of the signal 1.3 ps after the excitation into the upper two states of the triplet. Simulations of the wave packet dynamics in the excited states support the interpretation of this increase in terms of a retourning wave packet. Two-colour fluorescence depletion experiments are used to study the dynamics during the relaxation process toward the minima in the excited Jahn-Teller states. For Ag atoms in a Xe matrix the process is dominated by the absorption in energetically higher- lying states with a consequent reduction of the stimulated emission yeld. An important result of these measurements is the determination of the energy of an Ag-ion state in the Xe at a value of 5.73 eV.