Es wurde mit Hilfe der zeitaufgelösten Pikosekunden-Infrarotspektroskopie die ultraschnelle Abkühlungsdynamik nanoskopischer Wassertropfen im Innern inverser Mizellen untersucht. Damit wurde ein neuartiges Verfahren zur strukturellen und thermodynamischen Charakterisierung solcher Systeme geschaffen. Betrachtet wurden n-Alkan/AOT/Wasser-Mikroemulsionen. Ein infraroter, ultrakurzer Anregungsimpuls wurde resonant zur OH-Streckschwingungsbande der Wassermoleküle (um 3400 cm-1) eingestrahlt und erzeugte eine transiente Änderung der Schwingungsbesetzung. Die Schwingungsrelaxation führte zu einem quasi-instantanen selektiven Aufheizen der Wassertropfen. Als Folge der Wärmeleitung aus den Wassertropfen heraus in das sie umgebende Lösungsmittel kühlten diese anschließend wieder ab. Um die Temperaturänderungen zu detektieren wurde gezeigt, dass Position und Form der OH-Streckschwingungsbande eine hohe thermische Sensibilität aufweisen. Eine Messung der Temperatur der Wassertropfen war somit über die Messung von Transmissionsänderungen möglich. Die vollständige numerische Simulation der Temperaturverläufe in einem Zeitfenster bis 3 ns gestattete u.a. die zuverlässige Größenbestimmung der inversen Mizellen. Systemparameter wie Tropfenkonzentration, Art des verwendeten Lösungsmittels sowie Polydispersität wurden auf theoretischer und experimenteller Basis diskutiert. Die experimentellen Daten zeigen zudem, dass das verwendete Messverfahren Zugriff auf die Phasendynamik inverser Mizellen auf mikroskopischer Ebene erlaubt.
|