Abstrakt
Spin-Crossover-Komplexe (SCO-Komplexe) sind hochflexible, bistabile molekulare Schalter mit zwei unterschiedlichen Spinzuständen, die durch externe Reize wie Temperatur, Druck oder Licht ineinander geschaltet werden können. In der kondensierten Phase wird dieses Spin-Schaltphänomen nicht nur durch die chemischen und strukturellen Eigenschaften der SCO-Verbindung, sondern auch durch intermolekulare Wechselwirkungen innerhalb des SCO-Materials und deren Kopplung an Oberflächen bestimmt. Diese Wechselwirkungen führen zu kooperativen Effekten im Spin-Schaltverhalten, die sich beispielsweise in der thermischen Hysterese des Spin-Schaltens widerspiegeln oder die Geschwindigkeit des thermischen und optischen Spin-Übergangs in einem dünnen Film von SCO-Komplexen bestimmen. In dieser Studie beleuchten wir die kooperativ getriebene räumliche und zeitliche Dynamik des kollektiven lichtinduzierten Spin-Schaltens dünner SCO-Filme auf einem Gold-Einkristall. Wir quantifizieren die räumliche und zeitliche Dynamik des Übergangs zwischen den Low-Spin- und High-Spin-Zuständen des lichtinduzierten angeregten Spinzustands (LIESST) der Verbindung Fe(phen)₂(SCN)₂. Mithilfe von Echtzeit-Photoemissions-Elektronenmikroskopie mit Millisekunden-Zeitauflösung konnten wir spektroskopische Signaturen der lichtinduzierten Spinumschaltung in den LIESST-Zustand selbst 200 µm außerhalb des direkten optischen Anregungsflecks nachweisen. Diese Beobachtung gilt sowohl für Anregungen mit kontinuierlichem Laserlicht als auch mit Femtosekundenlasern im sichtbaren Spektralbereich. Die Zeitskala der Spinumschaltungsdynamik deutet auf einen photothermischen Prozess hin, bei dem Moleküle weit entfernt vom Laserfleck schneller in den Grundzustand mit niedrigem Spin zurückkehren als jene im direkt beleuchteten Bereich. All diese Beobachtungen unterstreichen die entscheidende Rolle kooperativer Wechselwirkungen bei der Spinumschaltung des SCO-Dünnfilms.
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