Kurzfassung
In dieser Arbeit wurde das Migrationsverhalten von Ladungen in kleinen, jodhaltigen Molekülen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass der I(3+) Fragmentationskanal ein besonders guter Markerkanal ist, um den Effekt der Ladungsmigration nach einer Rumpfanregung zu studieren. Die Untersuchungen wurden mittels eines XUV-pump XUV-probe Experiments am Freien Elektronen Laser FLASH in Hamburg mit einer Zeitauflösung von ca. 40 fs durchgeführt. In einer systematischen Studie wurden dabei vier verschiedene Moleküle als Probe verwendet, die jeweils mindestens ein Jodatom enthielten und in ihrer Gesamtgröße und molekularen Umgebung variierten. Die Moleküle wurden stets am Jod-4d Riesenresonanz lokal angeregt. Des Weiteren wurde mit Hilfe von ab-initio Methoden für die zwei Moleküle CH3I und CH2I2 unterschiedliche Migrationseffizienzen berechnet. Diese Effizienzparameter konnten experimentell bestätigt werden. Sie zeigen sich in der spezifischen Unterdrückung von I(3+) Fragmentationskanälen. Es wurde ein Fragmentationsmodell entwickelt, das erklären kann, wie die Erzeugung von I(3+) Ionen zeitabhängig stattfindet. Für die längeren Moleküle C2H4I2 und C3H6I2 konnten Anhaltspunkte gefunden werden, dass nicht nur der I(3+) Kanal für die zeitabhängige Fragmentation relevant ist, sondern auch eine Ladungsmigration zu den Wasserstoffatomen (inklusive Dissoziation) auf noch schnelleren Zeitskalen stattfindet.
The electronic charge rearrangement processes and especially the subsequent nuclear dynamics during the fragmentation of small iodine containing molecules has been studied using ultrashort soft x-ray pulses. The I(3+) fragmentation channel of the investigated molecules (CH3I, CH2I2, C2H4I2, C3H6I2), proved to be an excellent marker to systematically study charge migration processes after a core hole excitation at the iodine-4d giant resonance. The XUV-pump XUV-probe experiments were performed at the free-electron laser FLASH in Hamburg with a temporal resolution in the order of 40 fs. The fragments were detected using an ion time-of-flight spectrometer. With the help of ab-initio electronic structure calculations, different charge migration efficiencies have been found for the two molecules CH3I and CH2I2. These efficiency parameters were confirmed in the experimental data, manifesting as a different degree of population of a fragmentation channel. A fragmentation model to explain the creation of I(3+) ions time-dependently has been developed and verified with further fragmentation channels. For larger molecules, C2H4I2 and C3H4I2, evidence for a fast charge transfer from the iodine and carbon ions to the hydrogen atoms (including hydrogen dissociation) were found on short timescales close to the temporal resolution.