Optisch schaltbare Spinmarker für Abstandsmessungen im Nanometerbereich

Abstract

In der gepulsten, dipolaren ESR-Spektroskopie nutzt man die magnetische Dipolwechselwirkung zwischen Elektronenspins aus, um Abstandsmessungen im Nanometerbereich für Strukturuntersuchungen durchzuführen. In dieser Arbeit wird hierfür eine neue Technik eingeführt: die LaserIMD-Spektroskopie. Diese ist mit der gepulsten Elektronendoppelresonanz verwandt und basiert auf dem Anschalten eines Spinmarkers über einen Lichtblitz, wodurch die Dipolwechselwirkung zwischen einem Dublett- und einem Triplettspin für die Abstandsmessung verwendet wird.Zunächst werden die für LaserIMD wichtigen Prinzipien und Eigenschaften der gepulsten Elektronendoppelresonanz vorgestellt. Ihre Beziehung zu anderen Methoden zur Strukturuntersuchung im Nanometerbereich und aktuelle Entwicklungen werden dargestellt. Aus den wichtigen Konzepten gepulster Elektronendoppelresonanz wird abgeleitet, dass LaserIMD das Potential besitzt, den zugänglichen Abstandsbereich zu erweitern oder Messzeiten zu verkürzen.Zur Etablierung dieser neuen experimentellen Technik ist es zielführend, sich zunächst den Stand der Technik der gepulsten Elektronendoppelresonanz anzueignen. Hierfür werden Abstandsmessungen zur Verfolgung enzymatischer Hydrolyse von ATP und zur Aufklärung der Kettenkonformation konjugierter, linearer Oligomere in Nanopartikeln derselben verwendet.Um weiterhin Chromophore identifizieren zu können, deren Triplettzustände für LaserIMD passende Eigenschaften aufweisen, wird eine Literaturübersicht über die ESR lichtangeregter Triplettzustände gegeben. Für Chromophore, deren π-Elektronensystem Dimensionen annimmt, die von der Größenordnung her mit den zu ermittelnden Abständen übereinstimmt, spielt die Delokalisierung der Elektronen im Triplettzustand eine Rolle. Entsprechend wird eine Untersuchung der Delokalisierung mittels Triplett-ESR durchgeführt.