Quantendynamik erschließt das Potenzial von Oligothiophenen für Lasersicherheit der nächsten Generation

Prof. Cocchi und ihr Team haben den entscheidenden physikalischen Mechanismus identifiziert, der Oligothiophen, eine Klasse hochflexibler, abstimmbarer organischer Moleküle, zu idealen Kandidaten für die optische Begrenzung macht, einen nichtlinearen optischen Mechanismus, der für den Schutz der menschlichen Augen und empfindlicher Sensoren vor Schäden durch starke Laserstrahlen unerlässlich ist.

Die in The Journal of Physical Chemistry LettersExternal linkExterner Link veröffentlichte Arbeit nutzt modernste quantenmechanische Simulationen, um zu zeigen, dass diese Moleküle im nahen Infrarot- bis zum sichtbaren Lichtspektrum eine starke Absorption im angeregten Zustand aufweisen. Diese Erkenntnis eröffnet effektiv einen neuen Weg für das rationale, computergestützte Design von Materialien, die bestehende Lasersicherheitslösungen ergänzen.

Das Team verwendete einen nicht-perturbativen Berechnungsansatz, um die Reaktion der Moleküle auf intensive Strahlung zu simulieren, die das Auftreten eines neuen Absorptionsbandes im nahen Infrarot- bis sichtbaren Bereich unterhalb des linearen Absorptionsbeginns verursacht. Mithilfe von Pump-Probe-Simulationen bestätigten Prof. Cocchi und seine Mitarbeiter, dass dieses Verhalten ausschließlich durch die Besetzung hochangeregter Zustände verursacht wird: Sobald ein Photon das Molekül zu seiner ersten Anregung anregt, wird das Molekül sofort zu einem hungrigen Absorber für ein zweites Photon mit niedrigerer Energie und blockiert so effektiv gefährliche intensive Strahlung.

Die Ergebnisse zeigen das Potenzial von Oligothiophenen als aktive Komponenten für optische Begrenzungsanwendungen im nahen Infrarot- bis sichtbaren Bereich und bieten Chemikern und Ingenieuren neue Verbindungen für maßgeschneiderte Breitband-Schutzsysteme.