@misc{LeverMayerMetjeetal.2021,
  author    = {Lever, Fabiano and Mayer, Dennis and Metje, Jan and Alisauskas, Skirmantas and Calegari, Francesca and D{\"u}sterer, Stefan and Feifel, Raimund and Niebuhr, Mario and Manschwetus, Bastian and Kuhlmann, Marion and Mazza, Tommaso and Robinson, Matthew Scott and Squibb, Richard J. and Trabattoni, Andrea and Wallner, M{\aa}ns and Wolf, Thomas J. A. and G{\"u}hr, Markus},
  title     = {Core-level spectroscopy of 2-thiouracil at the sulfur L1 and L2,3 edges utilizing a SASE free-electron-laser},
  series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {21},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.25932/publishup-52409},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-524091},
  pages     = {13},
  year      = {2021},
  abstract  = {In this paper, we report X-ray absorption and core-level electron spectra of the nucleobase derivative 2-thiouracil at the sulfur L1- and L2,3-edges. We used soft X-rays from the free-electron laser FLASH2 for the excitation of isolated molecules and dispersed the outgoing electrons with a magnetic bottle spectrometer. We identified photoelectrons from the 2p core orbital, accompanied by an electron correlation satellite, as well as resonant and non-resonant Coster-Kronig and Auger-Meitner emission at the L1- and L2,3-edges, respectively. We used the electron yield to construct X-ray absorption spectra at the two edges. The experimental data obtained are put in the context of the literature currently available on sulfur core-level and 2-thiouracil spectroscopy.},
  language  = {en}
}
@article{LeverMayerMetjeetal.2021,
  author    = {Lever, Fabiano and Mayer, Dennis and Metje, Jan and Alisauskas, Skirmantas and Calegari, Francesca and D{\"u}sterer, Stefan and Feifel, Raimund and Niebuhr, Mario and Manschwetus, Bastian and Kuhlmann, Marion and Mazza, Tommaso and Robinson, Matthew Scott and Squibb, Richard J. and Trabattoni, Andrea and Wallner, M{\aa}ns and Wolf, Thomas J. A. and G{\"u}hr, Markus},
  title     = {Core-level spectroscopy of 2-thiouracil at the sulfur L1 and L2,3 edges utilizing a SASE free-electron-laser},
  series = {Molecules},
  volume    = {26},
  journal   = {Molecules},
  number    = {21},
  publisher = {MDPI},
  address   = {Basel},
  issn      = {1420-3049},
  pages     = {11},
  year      = {2021},
  abstract  = {In this paper, we report X-ray absorption and core-level electron spectra of the nucleobase derivative 2-thiouracil at the sulfur L1- and L2,3-edges. We used soft X-rays from the free-electron laser FLASH2 for the excitation of isolated molecules and dispersed the outgoing electrons with a magnetic bottle spectrometer. We identified photoelectrons from the 2p core orbital, accompanied by an electron correlation satellite, as well as resonant and non-resonant Coster-Kronig and Auger-Meitner emission at the L1- and L2,3-edges, respectively. We used the electron yield to construct X-ray absorption spectra at the two edges. The experimental data obtained are put in the context of the literature currently available on sulfur core-level and 2-thiouracil spectroscopy.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ehlert2016,
  author    = {Ehlert, Christopher},
  title     = {Simulationen von R{\"o}ntgenabsorptionsprozessen zur Charakterisierung von Systemen in kondensierter Phase},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-104844},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {142},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die vorgelegte Dissertation pr{\"a}sentiert wissenschaftliche Ergebnisse, die in der Zeit vom Dezember 2012 bis August 2016, erarbeitet wurden. Der zentrale Inhalt der Arbeit ist die Simulation von R{\"o}ntgenabsorptionsprozessen von verschiedenen Systemen in kondensierter Phase. Genauer gesagt, werden Nahkantenabsorptions- (NEXAFS) sowie R{\"o}ntgenphotoelektronenspektren (XPS) berechnet. In beiden F{\"a}llen wird ein R{\"o}ntgenphoton von einem molekularen System absorbiert. Aufgrund der hohen Photonenenergie wird ein stark gebundenes kernnahes Elektron angeregt. Bei der XPS gelangt dieses mit einer zu messenden kinetischen Energie in Kontinuumszust{\"a}nde. In Abh{\"a}ngigkeit der eingestrahlten Photonenenergie und der kinetischen Energie des austreten Elektrons, kann die Bindungsenergie berechnet werden, welche die zentrale Gr{\"o}ße der XPS ist. Im Falle der NEXAFS-Spektroskopie wird das kernnahe Elektron in unbesetzte gebundene Zust{\"a}nde angeregt. Die zentrale Gr{\"o}ße ist die Absorption als Funktion der eingestrahlten Photonenenergie. Das erste Kapitel meiner Arbeit er{\"o}rtert detailliert die experimentellen Methoden sowie die daraus gewonnenen charakteristischen Gr{\"o}ßen. Die experimentellen Spektren zeigen oft viele Resonanzen, deren Interpretation aufgrund fehlender Referenzmaterialien schwierig ist. In solchen F{\"a}llen bietet es sich an, die Spektren mittels quantenchemischer Methoden zu simulieren. Der daf{\"u}r erforderliche mathematisch-physikalische Methodenkatalog wird im zweiten Kapitel der Arbeit er{\"o}rtert. Das erste von mir untersuchte System ist Graphen. In experimentellen Arbeiten wurde die Oberfl{\"a}che mittels Bromplasma modifiziert. Die im Anschluss gemessenen NEXAFS-Spektren unterscheiden sich maßgeblich von den Spektren der unbehandelten Oberfl{\"a}che. Mithilfe periodischer DFT-Rechnungen wurden verschiedene Gitterdefekte sowie bromierte Systeme untersucht und die NEXAFS-Spektren simuliert. Mittels der Simulationen k{\"o}nnen die Beitr{\"a}ge verschiedener Anregungszentren analysiert werden. Die Berechnungen erlauben den Schluss, dass Gitterdefekte maßgeblich f{\"u}r die entstandenen Ver{\"a}nderungen verantwortlich sind. Polyvinylalkohol (PVA) wurde als zweites System behandelt. Hierbei sollte untersucht werden, wie groß der Einfluss der Molekularbewegung auf die Verbreiterung der Peaks im XP-Spektrum ist. Des Weiteren wurde untersucht, wie groß der Einfluss von intermolekularen Wechselwirkungen auf die Peakpositionen und Peakverbreiterung ist. F{\"u}r die Berechnung dieses Systems wurde eine Kombination aus molekulardynamischen und quantenchemischen Methoden verwendet. Als Strukturen dienten Oligomermodelle, die unter dem Einfluss eines (ab initio) Potentials propagiert wurden. Entlang der erstellten Trajektorie wurden Schnappsch{\"u}sse der Geometrien extrahiert und f{\"u}r die Berechnung der XP-Spektren verwendet. Die Spektren werden bereits mithilfe klassischer Molekulardynamik sehr gut reproduziert. Die erhaltenen Peakbreiten sind verglichen mit dem Experiment allerdings zu klein. Die Hauptursache der Peakverbreiterung ist die Molekularbewegung. Intermolekulare Wechselwirkungen verschieben die Peakpositionen um 0.6 eV zu kleineren Anregungsenergien. Im dritten Teil der Arbeit stehen die NEXAFS-Spektren von ionischen Fl{\"u}ssigkeiten (ILs) im Fokus. Die experimentell gefundenen Spektren zeigen eine komplexe Struktur mit vielen Resonanzen. In der Arbeit wurden zwei ILs untersucht. Als Geometrien verwenden wir Clustermodelle, die aus experimentellen Kristallstrukturen extrahiert wurden. Die berechneten Spektren erlauben es, die Resonanzen den Anregungszentren zuzuordnen. Außerdem kann eine erstmals gemessene Doppelresonanz simuliert und erkl{\"a}rt werden. Insgesamt kann die Interpretation der Spektren mithilfe der Simulation signifikant erweitert werden. In allen Systemen wurde zur Berechnung des NEXAFS-Spektrums eine auf Dichtefunktionaltheorie basierende Methode verwendet (die sogenannte Transition-Potential Methode). G{\"a}ngige wellenfunktionsbasierte Methoden, wie die Konfigurationswechselwirkung mit Einfachanregungen (CIS), zeigen eine starke Blauverschiebung, wenn als Referenz eine Hartree-Fock Slaterdeterminante verwendet wird. Wir zeigen, dass die Verwendung von kernnah-angeregten Determinanten sowohl das resultierende Spektrum als auch die Anregungsenergien deutlich verbessert. Des Weiteren werden auch Referenzen aus Dichtefunktionalrechnungen getestet. Zus{\"a}tzlich werden auch Referenzen mit gebrochenen Besetzungszahlen f{\"u}r kernnahe Elektronen verwendet. In der Arbeit werden die Resultate der verschiedenen Referenzen miteinander verglichen. Es zeigt sich, dass Referenzen mit gebrochenen Besetzungszahlen das Spektrum nicht weiter verbessern. Der Einfluss der verwendeten Elektronenstrukturmethode ist eher gering.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buechner2022,
  author    = {B{\"u}chner, Robby},
  title     = {Understanding local electronic structure variations in bio-inspired aromatic molecules},
  doi       = {10.25932/publishup-55319},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-553192},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {viii, 111},
  year      = {2022},
  abstract  = {In this thesis, the dependencies of charge localization and itinerance in two classes of aromatic molecules are accessed: pyridones and porphyrins. The focus lies on the effects of isomerism, complexation, solvation, and optical excitation, which are concomitant with different crucial biological applications of specific members of these groups of compounds. Several porphyrins play key roles in the metabolism of plants and animals. The nucleobases, which store the genetic information in the DNA and RNA are pyridone derivatives. Additionally, a number of vitamins are based on these two groups of substances. This thesis aims to answer the question of how the electronic structure of these classes of molecules is modified, enabling the versatile natural functionality. The resulting insights into the effect of constitutional and external factors are expected to facilitate the design of new processes for medicine, light-harvesting, catalysis, and environmental remediation. The common denominator of pyridones and porphyrins is their aromatic character. As aromaticity was an early-on topic in chemical physics, the overview of relevant theoretical models in this work also mirrors the development of this scientific field in the 20th century. The spectroscopic investigation of these compounds has long been centered on their global, optical transition between frontier orbitals. The utilization and advancement of X-ray spectroscopic methods characterizing the local electronic structure of molecular samples form the core of this thesis. The element selectivity of the near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) is employed to probe the unoccupied density of states at the nitrogen site, which is key for the chemical reactivity of pyridones and porphyrins. The results contribute to the growing database of NEXAFS features and their interpretation, e.g., by advancing the debate on the porphyrin N K-edge through systematic experimental and theoretical arguments. Further, a state-of-the-art laser pump - NEXAFS probe scheme is used to characterize the relaxation pathway of a photoexcited porphyrin on the atomic level. Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) provides complementary results by accessing the highest occupied valence levels including symmetry information. It is shown that RIXS is an effective experimental tool to gain detailed information on charge densities of individual species in tautomeric mixtures. Additionally, the hRIXS and METRIXS high-resolution RIXS spectrometers, which have been in part commissioned in the course of this thesis, will gain access to the ultra-fast and thermal chemistry of pyridones, porphyrins, and many other compounds. With respect to both classes of bio-inspired aromatic molecules, this thesis establishes that even though pyridones and porphyrins differ largely by their optical absorption bands and hydrogen bonding abilities, they all share a global stabilization of local constitutional changes and relevant external perturbation. It is because of this wide-ranging response that pyridones and porphyrins can be applied in a manifold of biological and technical processes.},
  language  = {en}
}