Investigation of Transition Metal Systems using new Methods of Raman Spectroscopy

Abstract

In this thesis the results of Raman spectroscopy at transition metal material systems are presented. In particular bio inorganic copper complex model systems were investigated by steady state UV and visible Raman spectroscopy. A systematic study was performed investigating isotope shift in bis(µ-oxo)-dicopper(III) verifying a peroxoform and granting new insight into the catalytic behaviour. Furthermore, metal to ligand (MTL) and ligand to metal (LTM) charge transfer was studied in guanidinequinoline copper complexes. A resonance study identifies resonances at 3.4 eV for CuI MTL charge transfer and CuII LTM charge transfer. High temperature superconductor Bi2Ca2CuO2 was studied with the novel technique of time resolved pump probe Raman spectroscopy. The study focuses on the superconducting order parameter Delta and its temporal evolution. Two separate components of Delta at different timescales are identified and a model is presented relating these two components to hole-phonon interactions and spin-hole coupling. Time resolved Raman spectroscopy was also used to study the melting and reformation of charge ordered domains in doped La1-xCaxMnO3 via observing the decrease in intensity of Jahn-Teller modes. A possible ansatz is discussed to explain the observed antiphasic oscillation of electronic background and Jahn-Teller width and intensity. Also in this thesis the first results of VUV-Raman spectroscopy at two-leg spinladders are presented. A resonance study at the Cu M-edge is presented and screening effects in doped compounds of the correlation energies are found and discussed. Also the technical aspects of the novel VUV-Raman spectrometer at the Free Electron Laser Hamburg (FLASH) are discussed and in detail an alignment procedure of its monochromators is given.

In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchungen mit Raman-Spektroskopie an Übergangsmetallsystemen präsentiert. Bioanorganische Kupfer-Komplex-Modellsysteme wurden mit stationärer UV- und sichtbarer Raman-Spektroskopie untersucht. Eine systematische Studie wurde durchgeführt, welche eine Isotopenverschiebung in bis(µ-oxo)-di Kupfer(III) fand. Somit eine peroxo-Form nachweisen konnte, welches neue Erkenntnisse über dessen Rolle in katalytisches Prozesen liefert. Weiterführend wurden Ladungstransfers von Metall zu Ligand (MZT) und Ligand zu Metall (LZM) in Guanidin-Chinolin-Kupfer-Komplexen untersucht. Eine Resonanzstudie identifizierte Resonanzen bei 3.4 eV für den CuI MZL Ladungstransfer und den CuII LZM Ladungstransfer. Des weiteren wurde der Hochtemperatursupraleiter Bi2Ca2CuO2 mit der neuen Messmethode der zeitaufgelösten "pump-probe"-Raman-Spektroskopie untersucht. Die Studie untersucht im Besonderen die zeitaufgelöste Entwicklung des Supraleitungsordnungsparameter Delta. Zwei Komponenten von Delta wurden gefunden, welche sich auf unterschiedlichen Zeitskalen verändern und ein Modell wird eingeführt, welches diese beiden Komponenten mit Loch-Phonon Interaktionen und Loch-Spin Interaktionen erklärt. Außerdem wurde zeitaufgelöste Raman-Spektroskopie auch verwendet um das Schmelzen und die Reformation des Ladungsgeordneten Zustandes in La1-xCaxMnO3 zu untersuchen. Dabei wurde die zeitabhängige Verringerung der Intensität von Jahn-Teller Modi betrachtet. Ein möglicher Mechanismus wird diskutiert um die beobachteten antiphasischen Oszillationen vom elektronischen Hintergrund zur Breite und Höhe der Jahn-Teller Modi zu erklären. Ebenfalls werden in dieser Arbeit die ersten Ergebnisse von VUV-Raman-Spektroskopie an zwei-beinigen Spin Leitersystemen präsentiert. Eine Resonanzstudie an der Kupfer M-Kante wird beschrieben und Abschwächungseffekte der Korrelationsenergien in dotierten Proben wurden gefunden und nachfolgend diskutiert. Außerdem werden die technischen Aspekte des neuen VUV-Raman-Spektrometers am Freien Elektronenlaser Hamburg (FLASH) vorgestellt und es wird eine detaillierte Justieranleitung der Monochromatoren gegeben.