Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

2.5. Infrarot (IR)-Spektroskopie
Die IR-Strahlung kann nur dann effizient absorbiert werden, wenn die elektrischen Ladungen
im Molekül entweder nicht symmetrisch verteilt sind, oder wenn die Ladungsverteilung
durch die Schwingungsbewegung der Moleküle unsymmetrisch wird. Dies bedeutet,
dass sich beim Übergang das elektrische Dipolmoment ändern muss (Auswahlregel
des elektrischen Dipolmomentes). Schwingungen, bei denen dies der Fall ist, können im
IR-Spektrum beobachtet werden, und werden als IR-aktiv bezeichnet. Jegliche Schwingungen
eines Moleküls mit Symmetriezentrum, die symmetrisch zu diesem Zentrum erfolgen,
sind IR-inaktiv und nicht im Spektrum sichtbar.
Je komplexer das betrachtete Molekül ist, desto mehr Schwingungsmöglichkeiten sind
gegeben. Bei einem Molekül mit n Atomen gibt es, entsprechend den Raumkoordinaten,
für jedes Atom 3·n Freiheitsgrade. Davon entfallen jeweils drei bzw. zwei auf die Rotation
um die Hauptachse und nochmals drei auf die Translationsbewegung entlang der
Raumachsen. Somit ergibt sich die Anzahl der Schwingungfreiheitsgrade N bei linearen
Molekülen zu N = 3·n − 5 und bei gewinkelten Molekülen N = 3·n − 6. Die so erhaltenen
Schwingungen werden als Normalschwingungen bezeichnet und in Abb. 2.5.1
dargestellt.
symmetrisch asymmetrisch
Pendelschwingung
eben
(inplane)
+
nicht eben
(out of plane)
+
-
Spreizschwingung
Torsionsschwingung Kippschwingung
+
Valenzschwingungen
Deformationsschwingungen
Abb. 2.5.1: Schwingungsmöglichkeiten bei vieratomigen Molekülen [27].
Die verschiedenen Schwingungen werden wie folgt nach Symmetrieverhalten und Form
unterschieden:
• Valenzschwingung (Änderung der Bindungslängen)
• Deformationsschwingung (Änderung der Bindungswinkel)
• Symmetrische Schwingung (Erhalt der Molekülsymmetrie)
• Antisymmetrische Schwingungen (Verlust von einem oder mehreren Symmetrieelementen)
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