II. Wissenschaftliche Vorträge

sehe Spezies beteiligt sind (und sich auch teilweise ineinander umwandeln). Eine
mikroskopische Momentaufnahme solcher Lösungen würde z. B. unterschiedlich
protonierte Metalloporphyrin-Moleküle zeigen umgeben von einer Wassermole-
külhülle. Auch würden Assoziate zwischen Metalloporphyrin-Molekülionen und
den Gegen-Ionen des Salzes vorliegen. Je nach Konzentration und pH der Lösung
gäbe es sogar kleinere Metallo-porphyrin-Aggregate. Um solche mikroskopischen
Momentaufnahmen zu erhalten, benötigt man eine empfindliche Analytik, die mit
der gebotenen Zeitauflösung die einzelnen molekularen Spezies voneinander un-
terscheiden kann. Das ist mit den derzeit gängigen Methoden der instrumentellen
analytischen Chemie nicht durchweg möglich.
Hier setzen nun die neuen auf Massenspektrometrie basierenden experimen-
tellen Methoden an, die hier besprochen werden sollen. Sie erlauben signifikant
bessere Momentaufnahmen der Lösungszusammensetzung verbunden mit der
Möglichkeit, die physikalischen Eigenschaften der einzelnen ionischen Spezies zu
bestimmen. Alle Methoden haben drei gemeinsame Teilschritte: (i) Zuerstwerden
die gelösten Molekülionen sanft von ihrer Lösungsmittelumgebung befreit und
ins Vakuum eingebracht ( = ionisiert). Dazu wird meist die Methode der Elect-
rospray Ionisierung eingesetzt, (ii) Anschließend werden die isolierten Ionen nach
ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen aufgetrennt ( = massenselektiert). Neben
der Massentrennung, können die Ionen auch weiter nach ihren jeweiligen Stoß-
querschnitten fraktioniert werden. Das ist dann von Interesse wenn in Lösung
mehrere Strukturisomere der gleichen Masse vorliegen (eine häufige Situation bei
großen Molekülen). Dazu wird lonenmobilitäts-Spektrometrie eingesetzt — eine
Art Gasphasen-Chromatographie. Im Idealfall lassen sich somit nicht nur die mo-
lekulare Zusammensetzungen der Lösungen sondern auch die darin vorliegenden
Konformeren-/Isomerenverteilungen bestimmen, (iii) Schließlich werden die Ei-
genschaften der fraktionierten Ionen charakterisiert.
Die mehrfache Eraktionierung von schon anfänglich kleinen Probenmengen
erschwert eine anschließende Charakterisierung. Dass die Kopplung von Tren-
nung und Charakterisierung überhaupt gelingt, ist das Resultat methodischer
Entwicklungen im Bereich lonentransfer. Um dann die Eigenschaften der frak-
tionierten Ionen bei den vorliegenden geringen Teilchendichten zu bestimmen,
eignen sich besonders Wechselwirkungen mit Photonen oder Elektronen. Je nach
Wechselwirkungsquerschnitten werden zwei unterschiedliche Apparatekonfigu-
rationen eingesetzt. Für große Querschnitte (und kurze Messzeiten) nutzen wir
lonenstrahlapparaturen - so zur Photoelektronen- oder Photodissoziations-Spekt-
roskopie. Bei kleinen Querschnitten werden lonenfallen eingesetzt. Darin können
die interessierenden geladenen Spezies auf Sekundenzeitskalen gespeichert wer-
den. Direkte Strukturinformation wird dann über Elektronenbeugungsmessun-
gen gewonnen (in Kombination mit DFT-Rechnungen). lonenfallen eignen sich
ebenfalls zur Photolumineszenz-Spektroskopie.

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