Proton-transfer-dynamics of the electronically excited 1.8-dihydroxy-9.10-anthraquinone studied by femtosecond spectroscopy

In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zum strahlungslosen Relaxationsverhalten von 1.8-Dihydroxy-9.10-Anthrachinon (1.8-DHAQ) in Zusammenhang mit dem intramolekularen Protontransfer im ersten elektronisch angeregten Zustand vorgestellt. Hierzu wurden Pump-Probe-Experimente in Benzylalkohol, sowie Fluoreszenz-Aufkonvertierungs-Experimente in den drei verschiedenen Lösungsmitteln Benzylalkohol, Propylencarbonat und Tetrachlorkohlenstoff durchgeführt. Überdies wurde der Einfluss der Deuterierung der Hydroxylgruppen von 1.8-DHAQ in Tetrachlorkohlenstoff untersucht. Bei der Auswertung der Messdaten zeigt sich, dass der Protontransfer im angeregten Zustand von 1.8-DHAQ weder durch eine separate Verschiebung des Protons innerhalb des quasiaromatischen Ringes in seiner Gesamtheit beschrieben werden kann, noch durch eine reine Deformation des Molekülgerüstes. Die Umstrukturierung im angeregten Zustand muss vielmehr mehrere Schwingungsfreiheitsgrade des Moleküls umfassen. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden daher auf der Grundlage eines Lippincott-Schröder-Doppelminimum-Potentials entlang der Protontransferkoordinate interpretiert, wobei eine Kopplung der (OH)-Schwingungsmode an weitere Schwingungsfreiheitsgrade des Moleküls berücksichtigt wird.This thesis investigates the connection between the non-radiative relaxation dynamics of 1.8-dihydroxy-9.10-anthraquinone (1.8-DHAQ) and the intramolecular proton-transfer in the first electronically excited state. For this purpose pump-probe-measurements in benzyl alcohol as well as fluorescence-up-conversion measurements in benzyl alcohol, propylenecarbonate and tetrachloromethane were carried out. In addition the influence of the deuteration of the hydroxylgroups of 1.8-DHAQ in tetrachloromethane was tested. Analysis of the data shows, that the proton-transfer of 1.8-DHAQ in the first excited state can neither be described by a separate shift of the proton in the quasi-aromatic ring nor merely by a deformation of the molecular skeleton. The rearrangement of the molecular structure in the excited state has to comprise several degrees of vibrational freedom of the molecule. Therefore the interpretation of the results of the measurements have to be based on a Lippincott-Schroeder double-minimum potential along the proton-transfer coordinate taking account of the coupling between the (OH)-vibrational mode and other low frequency modes of the molecule