Optisch detektierte paramagnetische Resonanz-Spektroskopie am Rubin

Abstract

The optically detected paramagnetic resonance has been proven to be a valuable method for the investigation of the electronic structure of transition metal in metallo-proteins. Up to now a model has been used for the interpretation of the experimental spectra which described this experiment on the basis of circular magnetic dichroism, which is induced by a rotating transverse magnetization. This model of magnetic circular dichroism induced by a rotating magnetization is just applicable to special kinds of transition metal systems and a special optical configuration of this experiment.In this thesis it will be shown, that a theory, based on the model of coherent Raman-scattering, provides a much more general description of this experiment. This will be demonstrated on the experimental spectra at the R-lines of the ruby cristal. These spectra can not be interpreted by the model of transverse MCD and show a very complex structure. The optical and magnetic properties of the chromium ions in ruby have been investigated in the last century extensively. Thus ruby is an ideal testing system, to proof the advantages of the model of coherent Raman scattering and to obtain a deeper insight into the nature of this spectroscopic method.

Die optisch detektierte paramagnetische Resonanz hat sich als eine wertvolle Methode zur Untersuchung der elektronischen Struktur von Übergangsmnetallen in Metallo-Proteinen bewährt. Zur Interpretation der experimentellen Spektren wurde dazu bisher ein Modell benutzt, welches das Experiment auf der Basis eines magnetischen zirkularen Dichroismus beschreibt, der durch eine rotierende transversale Magnetisierung induziert wird.Dieses Modell des magnetischen zirkularen Dichroismus an einer rotierenden Magnetisierung ist nur auf bestimmte Arten von Übergangsmetall-Systemen und nur auf eine bestimmte optische Konfiguration des Eyperimentes anwendbar.In dieser Arbeit wird gezeigt, dass eine Theorie, basierend auf dem Modell der kohärenten Raman-Streuung, eine wesentlich allgemeinere Beschreibung dieses Experimentes zulässt. Dieses wird an experimentellen Spektren bei den R-Linien des Rubins demonstriert. Diese Spektren lassen sich grundsätzlich nicht mehr mit dem Modell der transversalen MCD beschreiben und zeigen eine sehr komplexe Struktur. Die optischen und magnetischen Eigenschaften der Chrom-Ionen im Rubin sind im letzten Jahrhundert ausgiebig erforscht worden. Aus diesen Gründen ist der Rubin ein ideales Test-System, um die Vorzüge des Modells der kohärenten Raman-Streuung zu belegen und einen tieferen Einblick in die Natur dieser spektroskopischen Methode zu gewähren.