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PCCP Poster Prize 2017: Molecular Orientation Effects Uncovered

pccp_posterprize_baumann_201727 May 2017: Ann-Katrin Baumann returned with a PCCP poster prize from the 116th General Assembly of the German Bunsen Society for Physical Chemistry in Kaiserslautern. Congratulations! Her poster "Sub-Monolayer NIR-ew-CRD Spectroscopy: Picosecond Versus Continuous Wave Laser Excitation“, which has been presented in the session "Experimental Techniques", has been selected from over 230 poster contributions.The presented results from Ann-Katrin's Master thesis was a follow-up of the dissertation of Inga Piller. In contrast to Inga, who used a continuous wave laser as a light source for her evanescent-wave cavity ringdown experiment, the new measurements were performed with a pulsed picosecond laser. It turns out that the performance of the spectrometer, which is used to investigate organic molecules adsorbed at a quartz surface, was improved allowing us to detect 1/10th of a monolayer of TCE (trichloroethylene). Moreover, polarization dependent measurements revealed an overall orientation of the molecules at the interface with TCE lying essentially flat on the surface. Interestingly, the TCE molecules even keep this preferred orientation for surface coverages corresponding to several monolayers thickness. This fascinating result will be further investigated in future experiments using sum-frequency generation spectroscopy and molecular dynamics simulations. In principle, it should also be possible to further enhance the performace of the spectrometer to <1/100th monolayer coverage detection sensitivity by simply using a laser with higher repetition rate. Such a spectrometer would offer us a versatile tool to study structural effects as well as to investigate the reactivity of organic monolayers.


Distinguished Paper Award

January 2017

paperaward_32combsymp_webThe Combustion Institute has selected the paper Quantitative HNO detection behind shock waves by Nancy Faßheber, Marvin C. Schmidt and Gernot Friedrichs to receive the Distinguished Paper Award in the Reaction Kinetics colloquium for the 36th International Symposium on Combustion. The paper reports the first detection of HNO behind shock waves - an important first step to shed light into the high-temperature chemistry of HNO. HNO is known as a key species in NOx flame chemistry, however, the direct detection of HNO under combustion conditions is challenging and hence knowledge about its high temperature kinetics is scarce. We were able to measure HNO concentration-time profiles by means of the frequency modulation spectroscopy, a sensitive laser based absorption method ideally suited for experiments behind shock waves.

Distinguished Papers will now be evaluated by the Silver Combustion Medal Committee. An outstanding paper that exemplifies quality, achievement, and significance to advance a field of combustion science will be selected to receive the Silver Combustion Medal at the 37th Symposium in Dublin, Ireland in 2018.


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Visiting Students from Zewail City

September 2016

A group of graduate students from Zewail City for Science and Technology (Egypt's National Project) has been welcomed at CAU and GEOMAR. In the framework of a DAAD funded program, Nady Mahmoud, Ayman Elshibiny, a nd 13 students visited the Institute of Physical Chemistry. Following an overview talk on laser based detection technologies for environmental research applications, a lab tour served as a basis for sharing experiences and for further collaboration. Zewail City is named after its founder Ahmed Zewail who received the 1999 Nobel Prize for his pioneering developments in femtoscience, making possible observations of atomic motions during molecular transformations in femtosecond, a millionth of a billionth of a second.

 


On Tour: Bunsentagung Rostock, Gas Kinetics York, Combustion Symposium Seoul

Mai/Juli/August 2016

tagungen2016_webAuch dieses Jahr wurden die Forschungsergebnisse der Arbeitsgruppe wieder auf unterschiedlichen Tagungen präsentiert. Zum Beispiel auf der 115. Bunsentagung, die dieses Jahr nicht allzuweit entfernt an der Universität Rostock stattfand, auf dem 24th International Symposium on Gas Kinetics in York, UK, und auf dem 36th Symposium on Combustion, das mit Südkorea als Gastgeber in Seoul stattfand. Mit Beiträgen zur Rolle von CN/NCN für die Stickoxidbildung in Flammen (Nancy Faßheber, Sebastian Hesse, Marvin Schmidt), der Kinetik der Ozonolyse von Fettsäure-Monoschichten auf Wasser (Alexandra Dabrowski, Joscha Kleber) und der hochauflösenden Spektroskopie von Dibrommethan (Ibrahim Sadiek) wurde das breite Spektrum unserer Forschung sehr gut repräsentiert.


Promotionen und Evonik-Preis

Juni/Dezember 2015 und April 2016 und Juni 2016

 

evonik_preis_2015_fassheberDr. Nancy Faßheber hatte bereits im Juni ihre sehr erfolgreiche Promotion zum Thema "Laser spectroscopic shock tube studies on NO x and CO forming bimolecular reactions of NCN, HNO and HCO" abgeschlossen. Im Rahmen einer Festsitzung des Ortsverbandes Kiel der Gesellschaft Deutscher Chemie zeichnete die Sektion Chemie der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät sie nun für die beste Dissertation des Jahres 2015 mit dem Evonik-Preis aus. Einen entsprechenden Vortrag mit dem Titel "Zur Rolle dreiatomiger Spezies in Verbrennungsprozessen - Energiekonversion und Schadstoffbildung" hielt Sie im Rahmen des GDCh-Kolloquiums zur aktuellen NOx-Abgasproblematik von Dieselmotoren.

 

Wir freuen uns außerdem, dass Nancy auch weiterhin ihre Arbeit in der Arbeitsgruppe fortsetzen kann und gratulieren ebenfalls recht herzlich zur erhaltenen finanziellen Förderung im Rahmen des Programms "Anschubfinanzierung für Postdoktorandinnen" der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

 

inga_piller_webHerzlichen Glückwunsch auch an Inga Piller zum Abschluss ihrer Promotion! In ihrer  Dissertation "Aufbau und Anwendung eines NIR-ew-cw-CRD-Spektrometers zur Untersuchung von Prozessen an der Gas-Quarz-Grenzfläche" hat Inga Piller ein schwieriges Projekt erfolgreich bearbeitet und grundlegende Erkenntnisse zur Anwendung der evaneszenten Cavity-Ringdown-Spektroskopie mit kontinuierlichen, schmalbandigen Lasern gewonnen. Es ist ihr beispielsweise gelungen, in einem optischen Resonator 2100 effektive Totalreflexionen an der Grenzfläche eines Quarzprismas zu realisieren. Da die evaneszente Lichtwelle durch Absorption von an der Grenzfläche adsorbierten Substanzen eine Abschwächung erfährt, lässt sich auf diese Weise eine sehr empfindliches, grenzflächenspezifisches Absorptionsspektrometer realisieren.


SOLAS - Open Science Conference

solas_2016_webFrom September 7-11 2015 the SOLAS Open Science Conference was held in Kiel. The Cluster of Excellence “The Future Ocean” co-organized the suitable international platform to discuss aspects of ocean-atmosphere coupling. Sessions included the topics “greenhouse gases and the oceans”, “air-sea exchange”, “ocean biogeochemical control on atmospheric chemistry”, and “SOLAS science and society”, hence plenty of links to Future Ocean research and the Semester Topic "Ocean Interfaces". The conference with more than 250 scientists from 35 countries was part of the 350th jubilee of the University, was funded by the Future Ocean Cluster and a DFG grant for International Conferences.  It took place in the Audimax and, according to the positive feedback obtained from the participants, was a complete success. The Surface Ocean–Lower Atmosphere Study (SOLAS) is an international and interdisciplinary research project on biogeochemical-physical air-sea interactions and processes.

 

A public lecture was given by Prof. Hans-Joachim Schellnhuber from Potsdam Institute for Climate Impact Research, a famous scientist who was awarded the “Deutsche Umweltpreis” in 2007, is chair of the German Advisory Council on Global Change (WBGU), recently presented the Enzyklika Laudato Si' of pope Franziskus, and is well known for his clear statements regarding global climate policy. Around 250 people joint his inspiring talk „Menschheitserbe Meer: Seine Bedeutung, unsere Verantwortung“.

 

fomodule_webFinally, the new “Future Ocean dialoque” exhibition module on “Ocean Interfaces” celebrated its premiere at the SOLAS Conference 2015 at Kiel University. The new module illustrates the various interfaces in the ocean system and in particular highlights the role of the ocean for the uptake of anthropogenic emissions of carbon dioxide from fossil fuel combustion. In a hand-on experiment, the visitor blows his breath into a small box equipped with a real-time CO2 sensor. With a sliding knob it is possible to select a “world with ocean” and a “world without ocean” - with dramatic consequences for the observed CO2 decay in the box.


Workshop "The Ocean Surface Microlayer and

Biogeochemical Feedbacks in the Earth System"

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From July 1 - 3 2015 an International Workshop with more than 40 participants has been organized by Anja Engel, Hermann Bange, Gernot Friedrichs, and Anke Schneider in the framework of the Semester Topic "Ocean Interfaces" in the "Wissenschaftszentrum" at Kiel University. National and international experts discussed aspects of the ocean surface with respect to physical, biological, and chemical factors controlling exchange processes at the sea-atmosphere interface. A focus was set to the role of the Sea Surface Microlayer (SML), which is far from being well understood. Following a stimulating poster session at the first day, the second day was devoted to six discussion sessions, each starting with an overview and a controversial talk: 1. Sea Surface Microlayer Characteristics - Physical, Biological, Chemical (Michael Cunliffe & Christian Stolle); 2. Gas Exchange Processes (Peter Liss & Kerstin Krall); 3. Aerosols - Production and Emission (Manuela van Pinxteren & Caroline Leck); 4. Advanced Methods & Remote Sensing (Christoph Garbe & Rüdiger Röttgers); 5. Interactions in a Changing Climate / Anthropogenic Forcing (Douglas Wallace & Patricia Quinn); 6. Modelling Processes Across the Sea Surface Microlayer (Susannah M. Burrows and Markus Schartau). Finally, during the third day, the three breakout groups "SML characteristics: description, quantification and prediction","Exchange of gas, heat and momentum across the SML", and "Role of SML for production and properties of aerosols" made first steps in preparing a joint white paper. The workshop was completed by a stimulating public talk given by Peter Liss ("The Case of Oceans' Plankton") and a marvelous dinner at the "Fördeblick" with spectacular moonrise over the quite Kiel fjord.


Vorlesungsreihe "Grenzflächen des Ozeans"

st_ocean_interfaces_web419. Mai 2015. Die öffentliche Vorlesungsreihe "Grenzflächen des Ozeans - Kleinskalige Prozesse mit Globaler Wirkung"  als Teil des Semester Topics "Ocean Interfaces" des Exzellenzclusters "Ozean der Zukunft" (siehe unten) ist mit dem Vortrag “Der Ozean in klein: Klimawandel in einem Wassertropfen?” von Prof. Martin Wahl eröffnet wurden. Vielen Dank für den überaus gelungenen Vortrag! Die Vorlesungsreihe wird mit Beiträgen von nationalen und internationalen Gästen zu den Themen “Wie Meeresorganismen Schiffe bremsen”, “Warum der Ozean saurer wird und was die Muscheln dazu sagen”, „Marine Oberflächenfilme – Wo sich Ozean und Atmosphäre treffen“, „The Case of Oceans‘ Plankton“, „Life in the Plastisphere: Global Impacts of microbial interactions of marine plastic waste“, und “Menschheit Meer: Seine Bedeutung, unsere Verantwortung” fortgesetzt. Die Titel versprechen viele interessante Einsichten in aktuelle Fragestellungen der Meereswissenschaften. Informationen zu Zeit und Ort.

 

Public lecture series"Ocean Interfaces - From Nanoscales to Global Impact".


PCCP Poster Prize 2015

ibrahim_sadiek16 May 2015: Ibrahim Sadiek returned with a PCCP poster prize from the 114th General Assembly of the German Bunsen Society for Physical Chemistry in Bochum. Congratulations! His poster "Working limits of saturated absorption cavity ringdown spectroscopy (SCAR)“, which has been presented in the session "Experimental Techniques" has been selected from over 300 poster contributions. Using the new high power mid-IR laser source in combination with an optical resonator as the sample cell, Ibrahim aims to further improve the sensitivity of the well-established cavity rindown spectroscopy (CRDS) detection method. The project is funded both by the cluster of excellence "Future Ocean" as well as the HOSST graduate school. Before it (hopefully) will be possible to detect traces gases such halogenated organic compounds at ppq (parts per quadrillion) mixing ratio level, a thorough characterization of the new method and a detailed understanding of the saturation dynamics are necessary. Ibrahim Sadiek will also present his results at the 11th International User Meeting on Cavity Enhanced Spectroscopy taking place in Boulder, Colorado, in June as a selected oral presentation.


Disputation Joscha Kleber

joscha_kleber_dr4. Mai 2015: Herzlichen Glückwunsch an Joscha Kleber für die Fertigstellung, Abgabe und Verteidigung seiner sehr gelungenen Dissertation "VSFG-Spektroskopische Untersuchungen von Organischen Filmen und ihrer Oxidationskinetik an der Luft-Wasser-Grenzfläche". Mit der Arbeit hat Joscha Kleber für die Abteilung nicht nur Neuland betreten, sondern auch eine ungewöhnlich umfangreiches Projekt, beginnend mit der eingehenden Charakterisierung der neuen oberflächensensitiven Messmethode bis hin zu den ersten systematischen kinetischen Untersuchungen mit hochinteressanten Ergebnissen, erfolgreich zu Ende geführt. Alexandra Dabrowski wird nun in seine Fußstapfen treten und einige der aufgeworfenen Fragen zur Reaktivität ungesättigte organischer Filme an der Wasser-Luft-Grenzfläche weiter untersuchen.

 


HOSST Evaluation

28 April 2015. The review board recommends continuation of the HOSST (Helmholtz Research School Ocean System Science and Technology) graduate school. The board particularly highlighted the obvious and natural transatlantic cooperation with TOSST (Transatlantic Ocean System Science and Technology, Dalhousie Univ., Canada), which characterizes the daily work in the school. With a focus on the North Atlantic, its 4D ocean dynamics, its sea floor structure, and its ecosystem hotspot, HOSST is now going ahead to announce a second call for PhD stipends. More information will be available soon on our Webpage.


Successful Launch of Semester Topic „Ocean Interfaces”

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The semester topic "Ocean Interfaces - From Nanoscales to Global Impact" of the cluster of excellence "Future Ocean" highlights and challenges the question how nano- and microscale processes taking place at interfaces (in a broad sense) impact mesoscale and in the end global (biogeochemical) cycles. Why should we care – as a society facing global warming and environmental pollution – about very specific basic natural science problems? From a scientific perspective, the semester topic sets a focus both on technical aspects of modern analytical techniques as well as biogeochemical feedbacks such as warming, acidification and eutrophication triggered by key processes mediated by interfaces. The semester topic, jointly organized by Gernot Friedrichs (Physical Chemistry, Univ. Kiel), Hermann Bange (Chemical Oceanography, GEOMAR), and Anke Schneider (Scientific Coordination), hosts a series of events including two workshops, a public lecture series, and the SOLAS Open Science conference. Moreover, a new exhibition module “The Breathing of the Ocean” is being developed for the "Future Ocean Dialogue" exhibition demonstrationg how the ocean takes up CO2 from the atmosphere.

 

st_ocean_interfaces_web3The Semester Topic has been sucessfully launched on April 17 with the organization of the special session "Ocean Interfaces" at the EGU General Assembly 2015 in Vienna. Contributions ranged from laser spectroscopic investigations of marine interfaces on a molecular scale over photochemical production of volatile organic compounds in the presence of monolayers at the air-sea water interface to an improved climatology of CO2 ocean surface flux for the North Atlantic and Arctic waters.

 

 

st_ocean_interfaces_web2Right after the conference, the two-day workshop “Marine Applications and Perspectives of Cavity Enhanced Optical Detection Schemes” took place from 20-21 April. A group of 25 scientists coming from as far as Australia and Canada presented their ongoing research and especially their experience with “Cavity Enhanced Optical Detection Techniques” during the sessions “Field Performance”, “Isotopes“, and “Perspectives and Emerging Marine Applications”. Two highlight talks about “Chemical sensing with optical waveguides” (Loock, Queens Univ., CA) and “New developments and applications of cavity enhanced spectroscopies: from optical physics to healthcare” (Ritchie, Oxford Univ., UK) complemented the program. The list of participants assembled representatives of most of the national and international working groups actively using this new type of trace gas analyzers in the marine environment, hence the presented research gave a comprehensive overview of the current status of this field. Also Inga Piller and Ibrahim Sadiek presented their recent results as a joint talk and two posters. The first day closed with active discussions during the poster session, followed by a marvelous dinner above Kiels’ roofs with view onto the fjord. Emphasis on the second day was to summarize all aspects and to discuss the diverse applications, perspectives and challenges of the method in marine sciences. Therewith the road was paved for a first review article with already worked out chapters as a road map for future work.


Welcome Yasuyuki Sakai

yasuyuki_sakaiApril 2015. Prof. Dr. Yasuyuki Sakai safely arrived in Kiel for a 10 month research stay / sabbatical term in the "Ocean Surface Chemistry & Reaction Kinetics" workgroup. Prof. Sakai holds the position of a Senior Assistant Professor in the Department of Mechnical Engineering at University of Fukui in Japan and is an expert in quantum chemical modeling of chemical elementary reactions in the field of combustion sciences. He received his Ph.D. in the Prof. Koshi's "Laboratory of Reaction Chemistry based on Molecular Dynamics" at Tokyo University in 2008. In Kiel, he is going to work on joint projects both in the field of experimental and theoretical reaction kinetics and immediately started to perform calculation on NCN radical related reactions. We are very glad that Yasuyuki Sakai have selected Kiel as a host institution as it gives us the possibility to further strengthen our already existing links to Japanese working groups.


Cooperation with Univ. Lille, France

ncn_h2_webFrom Nov 10 to Nov 16 2014, Nathalie Lamoureux and Pascale Desgroux (both PC2A, University of Lille, France) visited Kiel to perform LIF experiments using the ps-OPO laser system. Nearly all group members were involved to make the pretty involved experiments happen within one week. The measurements aimed at LIF detection of NCN from NCN3 UV photolysis in order to accurately determine its radiative liftime. For sure this was a successful start of the collaboration with the French flame modeling group, which will be continued in the near future with a special focus on NCN and NOx formation chemistry. In the meantime, a first joint paper has been published in PCCP about rate constant measurements and a flame modeling study on the reaction NCN + H2.    


iPEPICO Measurements at Swiss Light Source

 

sls_2014For the first time, the combustion team has performed measurements at a synchrotron light source from June 24th to July 3rd 2014. In a joint project with Elke Goos (DLR - Institute of Combustion Technology, project coordination) and Patrick Hemberger (Paul Scherrer Institute), iPEPICO measurements have been performed at the VUV beamline station at the SLS (Swiss Light Source) in Villingen, Switzerland. The main objective of the campaign was to investigate the dissociative photoionization of cyanogen azide (NCN3) and the NCN ground state radical. Among other things, the obtained threshold photoelectron spectra will help us to determine precise thermochemical data of the NCN radical with far-reaching consequences for the predictive modelling of nitrogen oxide pollutant formation in combustion processes. Nancy Faßheber did a superb and exhausting job in synthesizing and safely handling the highly toxic & explosive NCN3. Even though a thorough safety concept had been worked out in advance, everyone was a bit nervous when we transported the diluted NCN3 mixtures from the chemistry lab straight through the main hall to the beamline. Thanks again to Elke and  the whole beamline team to make these exciting experiments possible!



hosst_logo_smallHOSST/TOSST Transatlantic Summer School 2014, Kiel, Germany

 

10-20 June 2014: 22 postgraduate students, half of them from Germany and the complementing half from Canada, gathered together for the 2nd HOSST/TOSST Summer School. from 10-20 June. This was the second summer school after the first one held in Halifax, Canada, 10-18 October 2013. HOSST/TOSST is a joint, transatlantic graduate research school linking two major centers of ocean research, i.e. Northern Germany (HOSST) and Maritime Canada (TOSST).

 

hosst_summerschool_2014The main topic of the summer school was about Ocean Structure and Sedimentation as well as Marine Protected Areas and Modern Analytical Methods that are used in different disciplines of the ocean research community. For example, the analytics module comprised an introduction to modern mass spectrometric techniques available at GEOMAR and a visit to the accelerator centre DESY in Hamburg. Our group has contributed a lecture and several hands-on experiments to highlight modern applications of laser methods in marine sciences. In particular, the new HOSST/FutureOcean funded IR-CRD analyzer (Ibrahim Sadiek) and the VSFG machine (J. Kleber, K. Laß) have been demonstrated by means of instructive test experiments.



frs2013logoFree Radical Symposium 2013 - Potsdam, Germany

Poster Prize for Nancy Faßheber

 

July 2013: 124 scientists from 23 countries gathered for the 32nd International Symposium on Free Radicals from 21 - 26 July 2013 at Seminaris SeeHotel in Potsdam, Germany, less than 5 km from the beautiful parks and palaces of Sanssouci. The Symposium featured 22 Invited Talks, 12 Hot Topic Talks, and 87 Poster Presentations and has been jointly organized by the Christian-Albrechts-University Kiel (Chair: F. Temps, Co-Chair: G. Friedrichs) and the Georg-August-University Göttingen (Chair: P. Botschwina).

 

nancy_poster_webgernot_talk_webThe Scientific Programme started on Monday morning with a talk by the Broida Prize winner Hans Jacob Wörner, ETH Zürich, entitled "Probing Electronic Structure and Dynamics with High Harmonic Spectroscopy". Stimulating presentations and lively scientific discussions followed throughout the entire week including our group contributions "Issues of NO Formation in Flames via the NCN Radical Pathway: Rate constants, Absorption Cross Section, and Thermochemistry" (Hot Topic Talk presented by Gernot Friedrichs), "Glyoxal Photolysis as a Quantitative Source of HNO Studied by Frequency Modulation Spectroscopy" (Poster presented by Nancy Faßheber), and "An Oleic Acid Monolayer Oxidation Study Using Quantitative Time-Resolved Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy" (Poster presented by Kristian Laß). The PCCP poster prizes were received by Nancy Faßheber (Congratulations!) and Volker Lutter,University Kassel, for his poster on "High-Resolution Infrared Spectroscopy of Ge2C3".

 

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The conference excursion by boat on Wednesday led to Schloss Cecilienhof, the site of the Potsdam Conference in 1945. Preceded by a guided tour through Sanssouci Palace, the banquet on Thursday took place at Restaurant "Historische Mühle". Jugded from the enthusiastic comments we received after closing, the conference was a great success.

 

We are now looking forward to the 2015 Symposium to be held in Squaw Valley, CA, which will be chaired by David Osborn, Combustion Research Facility - Sandia!

 


CRDS goes IR

 

argos_aculight_webMay 2013: The new Aculight Argos 2400 SF cw-OPO infrared laser light source (bluish illuminated devices on photo) arrived and was immediately put into service. The continuous wave laser offers a wide tunability (λ = 1.38 –  1.60  μm & 3.2 – 4.6 μm),  a narrow spectral bandwidth (Δν < 60 kHz @ Δt = 500 μs), and high output power (P = 1.8 W @ λ = 3.3 μm). The state-of-the-art laser system was funded by the cluster of excellence "The Future Ocean" in order to develop next generation CRDS (cavity ringdown spectroscopy) analyzers for environmental research.

In close cooperation with the Helmholtz Research School for Ocean System Science and Technology (HOSST; collaborators: A. Körtzinger, GEOMAR Kiel, D. Wallace, HMRI Canada), Ibrahim Sadiek started to range possibilities of Saturation-CRDS to dectect volatile halogenated organic compounds in the IR spectral range.

 

 

 


Future Ocean - Phase 2 und Helmholtz Research School "Ocean System Science and Technology" (HOSST) bewilligt

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15.06.2012: Der bundesweite Bewilligungsausschuss für die Exzellenzinitiative hat positiv über eine weitere Förderperiode für den Kieler Exzellenzcluster „Future Ocean / Ozean der Zukunft“ entschieden. In der zweiten Förderperiode von November 2012 bis Oktober 2017 wollen die Kieler Meereswissenschaftler mit einem Gesamtbudget von über 25 Mio EUR Themenfelder wie Natürliche Ressourcen im Meer, die Biologische Vielfalt oder den Gasaustausch zwischen Ozeanoberfläche und Atmosphäre fächerübergreifend und in einer in Deutschland einmaligen Breite bearbeiten. Der AK Friedrichs wird sich insbesondere in das Themenfeld "Ocean Interfaces" einbringen können und ist direkt an der Ausgestaltung einer "Optical Detection"-Plattform beteiligt. Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten wird auf der Anwendung und Entwicklung  moderner laserspektroskopischer Verfahren zur Untersuchung der Struktur, Dynamik und Reaktivität des Organischen Microlayers sowie zur hochempfindlichen, spektral höchstauflösenden quantitativen Detetktion von Spurengasen liegen.

 

hosstKurz vor der Bewilligung von Future Ocean - Phase 2 wurde zudem eine erste Helmholtz Research School am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung (GEOMAR) in Kiel eingerichtet (Mai 2012 - Juni 2018). Zusammen mit  Kooperationspartnern an der Universität Kiel, dem Halifax Marine Research Institute und der Dalhousie University in Kanada sollen im transatlantischen Verbund meereswissenschaftliche Aspekte des Nordatlantiks thematisiert werden. Das Forschungsziel "Gasaustausch an der Grenzfläche Ozean-Atmosphäre" ergänzt komplementär die im Rahmen von Future Ocean initiierten Arbeiten und wird sich insbesondere auf den Labor- und Feldnachweis halogenierter Kohlenwasserstoffe mittels Cavity-Ringdown-Spektroskopie (CRDS) konzentrieren.    

 


PCCP Hot Topic Poster Prize

pccp_posterprize1219.05.2012: Im Rahmen der Bunsentagung 2012 in Leipzig hat Nancy Fassheber einen PCCP Hot Topic Poster Prize für einen zusammen mit Johannes Dammeier eingereichten Beitrag überreicht bekommen. Das Poster mit dem Titel "Building a New Submechanism for Prompt-NO Formation: Direct Measurements of High Temperature NCN Reactions"  fasst die in den letzten Jahren im Kieler Stoßwellenlabor erhaltenen Daten zur Hochtemperaturchemie des NCN Radikals zusammen. Obwohl NCN bei der Bildung von NOx in Verbrennungsprozessen eine außerordentlich wichtige Rolle spielt, lagen bisher nur vereinzelt experimentelle Daten zu Geschwindigkeitskonstanten elementarer Reaktionen von NCN vor. Mit den umfangreichen Messungen von Nancy Fassheber und Johannes Dammeier, die allesamt auf der Verwendung des hochbrisanten NCN3 als quantitative Quelle für NCN-Radikale hinter Stoßwellen beruhen, hat sich diese Situation grundlegend geändert. Die neuen Daten werden die mechanistische Simulation der NOx-Bildung in Verbrennungsprozessen weiter verbessern und leisten somit einen wichtigen Beitrag für die Entwicklung effizienterer Verfahren zur Schadstoffreduktion in Flammen und Motoren. 


Cover Article PCCP & JACS Paper

pccp_jacs_1120.12.2011: Zum Ende des Jahres gibt es noch einige erfreuliche Neuigkeiten aus der Arbeitsgruppe zu vermelden. Zunächst einmal hat Johannes Dammeier im Dezember seine Dissertation abgeschlossen (Herzlichen Glückwunsch!) und mit einem Cover-Article gekrönt, der in der zweiten Januarwoche in der PCCP erscheinen wird (http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cp/c1cp22123j). Auf dem Titelbild ist die Kieler Stoßrohranlage zu sehen, die über die zum Nachweis verwendeten Lasersysteme hinweg fotografiert wurde. In dem Artikel "Direct measurements of the high temperature rate constants of the reactions NCN + O, NCN + NCN, and NCN + M" werden aktuelle Ergebnisse zur NCN-Chemie vorgestellt. Obwohl bereits seit etwa 10 Jahren bekannt ist, dass NCN-Radikale bei der Bildung von NOx in Verbrennungsprozessen eine zentrale Rolle spielen, stellen die in dieser Publikation präsentierten Messungen die wohl erste direkte Bestimmung  von Hochtemperatur-Geschwindigkeitskonstanten bimolekularer NCN-Reaktionen überhaupt dar.

 

Etwas zuvor ist ein JACS-Artikel von Carsten Fehling erschienen. In der Arbeit "Dimerization of HNO in Aqueous Solution: An Interplay of Solvation Effects, Fast Acid–Base Equilibria, and Intramolecular Hydrogen Bonding?" werden detaillierte Rechnungen zur Rekombination von HNO in wässriger Lösung vorgestellt (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja2075949). Obwohl sich bereits viele Arbeitsgruppen mit der Thematik befasst haben, konnte Carsten jetzt erstmals einen wirklich konsistenten Mechanismus erarbeiten, der im Einklang mit unterschiedlichsten experimentellen Ergebnissen steht. Es stellt sich heraus, dass die bisher nur unvollständig charakterisierte Reaktion durch die komplexe Säure-Base-Chemie der auftretenden Intermediate bestimmt wird. Erwähnenswert ist, dass das Projekt als spin-off-Produkt von Arbeiten zum hochempfindlichen, quantitativen und Isotopomer-selektiven Nachweis von N2O mittels CRD-Spektroskopie ist. Ursprünglich war es geplant, die Reaktion HNO + HNO einfach nur als reproduzierbare Quelle für N2O-Isotopomere zu verwenden.


Patentanmeldung Biofilmsensorkopf

 

biofilmsensorAls Teil seiner Doktorarbeit hat Dipl. Ing. (FH) Matthias Fischer im Rahmen einer Kooperation der Arbeitskreise Friedrichs (CAU, Physikalische Chemie) und Wahl (IfM-GEOMAR, Benthosökologie) einen neuartigen, robusten Biofilmsensor entwickelt. Der Sensor misst die natürliche Fluoreszenz von Bakterien, die sich auf einer Oberfläche unter Wasser ansiedeln. In mehrwöchigen Feldeinsätzen hat sich das Sensorkonzept zur erstmaligen kontinuierlichen Überwachung der Besiedlungsdynamik bakterieller Biofilme bereits bestens bewährt. Das grundlegende Konzept des Sensorkopfes wurde jetzt zum Patent angemeldet (DE 102011101934.4). Mittels rückwärtiger Beleuchtung des Siedlungssubstrates durch eine einfache UV-LED wird die Fluoreszenz des in der Regel recht heterogenen Biofilms großflächig angeregt und dann mittels 540 Glasfasern sehr empfindlich detektiert. Die gesamte optische Anordnung ist derart optimiert, dass die Hintergrundfluoreszenz des Meerwassers so stark unterdrückt wird, das selektiv der aufwachsende Biofilm nachgewiesen werden kann. (Juni 2011)

 

imare_fischer2011_webZur Vorstellung des Sensorkonzeptes hat Matthias Fischer ein Tagungsstipendium für einen Vortrag auf der International IMARE Conference: Marine Resources and Beyond in Bremerhaven erhalten (September 2011). Darüber hinaus sind zur Förderung des Technologietransfers mit Unterstützung des Exzellenzclusters "The Future Ocean" bereits zwei weitere Vorträge auf der Oceanology International 2012 in London und bei der ACHEMA 2012 in Frankfurt avisiert (März bzw. Juni 2012).

 

 

 



sfb677_press02 SFB 677 - Zweite Förderperiode genehmigt

Am 24.05.2011 hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Verlängerung des SFB 677 um vier weitere Jahre genehmigt. Der Arbeitskreis mit dem neuen Projekt "Spektroskopische Untersuchungen der Schalteigenschaften Azobenzol-basierter Monolagen auf Gold und SiO2" jetzt ebenfalls mit von der Partie. In enger Zusammenarbeit mit dem AK Temps wollen wir durch Einsatz komplementärer optischer Messmethoden die photophysikalischen Eigenschaften von optisch schaltbaren Funktionsmolekülen untersuchen, die im Vergleich zu den freien molekularen Schaltern in Lösung durch die Immobilisierung an der Oberfläche stark verändert werden. Ziel des Projektes ist es, elektronischen Energietransferprozesse und sterische Effekte eingehend zu untersuchen, die die Schalteffizienz häufig negativ beeinflussen. Gelingt es, die grundlegenden Mechanismen besser zu verstehen, können schaltbare Oberflächen auf Basis möglichst einfacher Schalter gezielt weiterentwickelt werden.

Dem Arbeitskreis steht mit der IR/VIS-Summenfrequenzerzeugung (SFG) ein nicht-lineares spektroskopischen Verfahren zur Verfügung, mit dem Monolagen recht universell und unter normalen Umgebungsbedingungen untersucht werden können. Es ist also möglich, molekulare Information zur Struktur und Photoreaktivität der funktionalen Oberflächen unter Bedingungen zu erhalten, die deren praktischen Anwendungsbereichen sehr nahe kommen.  

 

Siehe dazu auch die Pressemeldung der Universität.

 

(Quelle: Kieler Nachrichten vom 26.Mai 2011) 

 


 


Otto-Diels-Diplompreis 2010


meike_webMeike Becker hat für ihre Studienleistungen und ihre Diplomarbeit mit dem Titel „CRDS Based Field Measurements of Surface Water pCO2 and δ13C(CO2)“ den Diplompreis 2010 der Sektion Chemie überreicht bekommen. In der interdisziplinären Arbeit wird unter anderem über erfolgreiche Feld- und Validierungsmessungen mit einem laser-basierten CRDS-Sensor (Cavity-Ringdown-Spektroskopie) an Bord der Polarstern berichtet. Mit den Messungen führte Frau Becker ein Projekt fort, das durch Start-up-Mittel des Exzellenzclusters "The Future Ocean" initiiert worden war und zu dem mittlerweile viele Clusterkollegen (N. Andersen, J. Bock, B. Fiedler, P. Fietzek, G. Friedrichs, A. Körtzinger, T. Steinhoff, F. Temps, D. Wallace) und externe Kooperationspartner (z.B. I. Levin , Uni Heidelberg und CONTROS Systems & Solutions, Kiel) aktiv beigetragen haben. Demnächst wird Frau Becker als gemeinsame Doktorandin von Gernot Friedrichs und Arne Körtzinger (IfM-GEOMAR) weitere Messungen physiko-chemischer Parameter im Labor vornehmen, die zur weiteren Dateninterpretation benötigt werden. Danach ist es geplant, mit Hilfe von RICCO-Fördergeldern (Research Infrastructure for Carbon Cycle Observations) einen weiteren Meilenstein des Projektes anzugehen – nämlich den Aufbau und Betrieb eines autonomen Mess-Systems an Bord der MV Atlantic Companion.

 


3rd Biannual Symposium "Future Ocean"

future_ocean_kiel2010_small19. September 2010. Last week, 250 scientist from 18 countries came to Kiel to discuss a variety of interdisciplinary marine topics. A workshop was held on "Chemistry at Marine Interfaces" with many interesting contributions to the focus sessions "Ocean-Atmosphere Coupling", "Surface Films", "Heterogeneous Processes", and "Air-Sea Gas Exchange" (icon Program_0.15 MB).

 

Thank you to all participants who contributed to lively discussions and to all speakers who presented their most recent results! The Kiel team, first of all the scientific organizers G. Friedrichs, R. von Glasow, F. Temps, and D. Wallace really enjoyed to have you all here in Kiel. A special thanks goes to our plenary speakers M. Grunze (Heidelberg, Germany) and H. C. Allen (Ohio State, US) who did a great job in highlighting our research field for an interdisciplinary audiance. We hope to see you all again soon - in Kiel or at any place of the "Future Ocean". Workshop photo: For some unknown reason, several people are missing on the picture! However, for those of you who got up the nerve to pose for the picture, please feel free to download the jpg-file below.

 

icon Workshop photo: "Chemistry at Marine Interfaces" (1.6 MB)


Summertime - Symposium Time

September 2010. Fall is quickly approaching, so time for a short review about the group's summer activities. Actually, everyone was very busy presenting our recent research results all over the world! Carsten Fehling talked about cw-CRDS on N2O analysis at the 5th Int. Symp. on Isotopomers in Amsterdam, Netherlands. Johannes Dammeier was not afraid of making the long trip to the 33rd Symp. Int. on Combustion in Beijing (China) to present "hot" NCN chemistry. With Matthias Fischer, for the first time ever, a group member took part in a Marine Biology symposium, i.e., the EMBS in Edinburgh, UK. Matthias showed first results obtained with his new biofilm sensor. And myself, Gernot Friedrichs, I gave an overview about our newest SFG results at the 240th ACS Meeting in Boston, USA. Finally, we had several contributions at our own symposium in Kiel, the 3rd Biannual Symposium Future Ocean. For example, Kristian Laß talked about the fingerprints of the organic nanolayer found at the surface of Baltic seawater samples and thus brought us all back into local realms. Thank you all for your efforts!


Deutsches Museum Münchendeutsches_museum

24. Juli 2010, München. Im Rahmen der Sonderausstellung "Ozean der Zukunft" im Zentrum für Neue Technologie im Deutschen Museum wurde die Forschung der Arbeitsgruppe im Rahmen eines öffentlichen Vortrages vorgestellt. Anhand ausgewählter Beispiele wurde den Museumsgästen erklärt, wie moderne Laser in der Meeresforschung eingesetzt werden, um den Ozean noch besser zu verstehen. Da das Wetter in München mitspielte (Regen an einem Samstag im Sommer!), war das Museum gedrängelt voll und viele interessierte Besucher schauten im Forum des Museums vorbei.

Nach dem Vortrag gab es viele Fragen, die gezeigt haben, dass das Thema "Ozean" auch im Süden Deutschlands fasziniert. Die Sonderausstellung, in der weitere Aspekte des Clusters in sehr gelungener Weise erkundet werden können, ist noch bis Ende August in München zu sehen.


Zwischenstopp

 

Polarstern

Feldeinsatz für CRDS geht weiter...


Auch seinen zweiten Einsatz auf hoher See hat das CRDS-Gerät, mit dem erstmals on-line Messungen des 13CO2/12CO2-Verhältnis im Oberflächenwasser des Atlantiks durchgeführt werden können, gut überstanden. Am Montag, den 17. Mai, ist Meike Becker nach mehrwöchiger Fahrt mit der FS Polarstern mit reichlich Daten für ihre Diplomarbeit wieder gut in Bremerhaven angekommen. Allerdings legt das Meßerät nur einen kurzen Zwischenstopp in Kiel ein und wird schon in zwei Wochen, dann betreut von Enno Bahlmann vom Institut für Biogeochemie und Meereschemie in Hamburg, wieder wärmere Gefilde ansteuern. Es sind dann erste atmosphärische Messungen an Bord der FS Poseidon vorzunehmen.

Für den Fahrtabschnitt Cap Verden - Gran Canaria war dieses Mal auch Gernot Friedrichs zugestiegen, um zusammen mit Meike und mit tatkräftiger Unterstützung von Arne Körtzinger und Björn Fiedler an der TENATSO-Station (Tropical Eastern North Atlantic Time-Series Observatory) Messungen an sauerstoff-armen Tiefenwasser vorzunehmen. Diese Messungen stellen einen kritischen Test für die angewandte Messmethodik dar und werden zeigen, ob das Gerät wirklich so flexibel einsetzbar ist, wie es die ersten Tests erhoffen lassen.


Bunsentagung 2010

Bunsentagung 2010 Vorträge bei der diesjährigen Hauptversammlung der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie


Mit zwei angenommenen Vorträgen haben Carsten Fehling (High Resolution Near Infrared Cavity Ringdown Spectroscopy for Site Preference Determination of Nitrous Oxide) und Joscha Kleber (Kinetic study of the oxidation of oleic acid at the air-water interface using vibrational sum frequency generation spectroscopy) die neuen Arbeitsgebiete der Arbeitsgruppe (Isotope Selective Cavity Ringdown Spectroscopy / Organic Microlayer Reactivity) würdig in Bielefeld vertreten. Beide haben die Aufgabe, erstmals einen Vortrag auf einer größeren Tagung zu halten, mit Bravour bestanden!


Night of the Profs 2010

Night of the Profs Christian-Albrechts-Universität zu Kiel - Öffentlicher Vortrag


Feuer und Flamme - Chemie und Energetik einer Kerzenflamme

Verbrennungsprozesse bilden mit einem Anteil von etwa 90% an der globalen Primärenergieversorgung nach wie vor die Grundlage für das wirtschaftliche und kulturelle Schaffen der Menschheit. Doch was ist eigentlich eine Verbrennung? Im Vortrag wurden Aspekte der Chemie und Energetik von Flammen aufgegriffen, deren Kenntnis es beispielsweise erlaubt, Schadstoffentstehung in Motoren zu minimieren oder Verbrennungstemperaturen vorherzusagen.


Entzündung einer Propanflamme, die durch den gebildeten Ruß gelb leuchtet. (Foto: Jan von der Heyde)


Premiere für neues Laserverfahren auf Forschungsreise


Presseinformation vom 30.11.2009

Wissenschaftler setzen erfolgreich neues Lasermessverfahren für hochgenaue Ermittlung der Kohlendioxid-Konzentration im Ozean-Oberflächenwasser ein


Die hochkomplexen Experimente in den Laserlaboratorien des Instituts für Physikalische Chemie der Christian-Albrechts-Universität eigneten sich bisher kaum für Einsätze auf Forschungsschiffen. Das Gewirr von optischen und elektronischen Komponenten, installiert auf schwingungsgedämpften Tischen in staubarmen Räumen, würde auf einem Schiff nicht die gewünschten Ergebnisse liefern. Dank Fortschritte im Bau kleiner und robuster Diodenlasersysteme und durch Verwendung von Glasfaserkomponenten ist es seit kurzem möglich, die im Labor konzipierten modernen Messmethoden so weiterzuentwickeln, dass sie auch auf Forschungsschiffen und damit unter schwierigen Bedingungen eingesetzt werden können. Seit einigen Jahren wird eine neue Messtechnik, die Cavity Ringdown Spectroscopy (CRDS), erprobt, mit der Spurengase wie Kohlendioxid (CO2) besonders genau nachgewiesen werden können. Der Laserstrahl durchläuft dazu eine kleine, speziell konstruierte Messzelle viele tausend Mal, so dass ein Lichtweg von mehreren Kilometern erreicht wird. Das Ergebnis sind hochgenaue Werte der CO2-Konzentration im Oberflächenwasser der Ozeane.

Polarstern In einem vom Exzellenzcluster "Ozean der Zukunft" mit 100.000 Euro geförderten Projekt unter Leitung von Prof. Gernot Friedrichs, Institut für Physikalische Chemie an der CAU, ist es jetzt erstmals gelungen, ein auf der CRDS-Technologie basierendes Lasergerät auf der aktuellen Expedition mit dem Forschungsschiff Polarstern von Bremerhaven nach Punta Arenas (Chile, Magellanstraße) erfolgreich einzusetzen. "Bereits im ersten Testlauf haben wir ausgesprochen präzise Messdaten ermitteln können, die nicht nur die CO2-Konzentration, sondern vor allem auch das Isotopenverhältnis im Kohlendioxid betreffen", sagt Prof. Gernot Friedrichs vom Exzellenzcluster "Ozean der Zukunft" und Institut für Physikalische Chemie an der CAU. Das Verhältnis gibt Auskunft darüber, durch welche physikalischen, chemischen oder biologischen Prozesse das Kohlendioxid gebildet, transportiert oder verbraucht wird. Durch die neuen Messungen können Wissenschaftler schneller und besser verfolgen, was etwa mit dem aus fossilen Brennstoffen freigesetzten Kohlendioxid im Einzelnen passiert. Bisher waren dazu aufwendige Messungen vereinzelter Wasserproben notwendig, die erst im Anschluss an die Expedition in spezialisierten Massenspektrometrie-Laboren erfolgen konnte.

"Dieses neue Laserverfahren, das unter wenig konstanten Bedingungen auf See eingesetzt werden kann, wird uns in Zukunft helfen, die Bedeutung der Ozeane für die Aufnahme von Kohlendioxid besser zu verstehen und Prognosen zur Klimaerwärmung zuverlässiger zu machen," so Friedrichs weiter, "schon die ersten Ergebnisse zeigen, dass wir die Potenziale des Standorts Kiel im Bereich der Meereswissenschaften erfolgreich bündeln konnten."

Der Fahrt war eine detaillierte Charakterisierung des CRDS-Gerätes in der Arbeitsgruppe von Prof. Gernot Friedrichs vorausgegangen. In einer weiteren Testphase in Kooperation mit der auf Gasmessungen im Ozean spezialisierten Kieler Firma CONTROS Systems & Solutions GmbH hatte sich das Gerät so bewährt, dass es in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Arne Körtzinger, Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), für sechs Wochen auf dem Forschungsschiff Polarstern installiert werden konnte.


SML characteristics: description, quantification and prediction
Zuletzt aktualisiert am Mittwoch, den 26. Juli 2017 um 11:34 Uhr
 


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