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Evidence for Concerted Electronic Couplings in Triple Dye Systems
Der FĂRSTER-Energietransfer (FRET) ermöglicht eine kontaktlose EnergieĂŒbertragung von einem FarbstoffmolekĂŒl auf ein weiteres. Durch elektromagnetische Strahlung wird ein DonormolekĂŒl in einen elektronisch angeregten Zustand versetzt. Die Energie, die es bei der RĂŒckkehr in den Grundzustand abgibt, kann durch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen strahlungslos auf ein AkzeptormolekĂŒl ĂŒbertragen werden, sodass dieses sich statt des Donors in einem angeregten Zustand befindet.
In der hĂ€ufigsten Anwendung wird ein Zweifarbstoffsystem genutzt. DarĂŒber hinaus sind auch Systeme möglich, bei denen mehr als zwei Farbstoffe beteiligt sind (Ring- oder Treppensysteme) Eine Voraussetzung all dieser gezeigten Systeme ist stets die spektrale Ăberlappung zwischen Donoremission(en) und Akzeptorabsorption(en). Die Existenz eines effizienten gegabelten Energietransfers, bei dem entweder ein einzelner Donor seine komplette Energie gleichzeitig auf zwei Akzeptoren ĂŒbertrĂ€gt (Prinzip der Downconversion) oder zwei Donoren ihre Energie gesammelt auf einen einzelnen Akzeptor ĂŒbertragen (Prinzip der Upconversion), wĂ€re sowohl fĂŒr grundlegende Fragestellungen als auch fĂŒr praktische Anwendungen sehr interessant. Allerdings ist ein solches System noch nie gezeigt worden. Grundvoraussetzung fĂŒr einen gegabelten Transfer wĂ€re, dass die Energie, die von einem MolekĂŒl A aufgenommen oder abgegeben wird, in der Summe der Energien entspricht, die von zwei anderen MolekĂŒlen B1 und B2 gleichzeitig aufgenommen beziehungsweise abgegeben wird. Eine spektrale Ăberlappung zwischen A und B1 und B2 muss daher nicht vorliegen.
Das Ziel dieser Arbeit war es, nach Indizien fĂŒr einen solchen Transfer zu suchen und mögliche die Bedingungen hierfĂŒr zu analysieren. Hierzu wurden verschiedene Dreifarbstoffsysteme entwickelt und durch die Aufnahme von Absorbanz- und Emissionsspektren nach Hinweisen fĂŒr eine Interaktion aller drei beteiligten Fluorophore gesucht. Um zu untersuchen, inwiefern der Abstand der Farbstoffe untereinander und deren energetische Ăhnlichkeit die GröĂe der Wechselwirkungen beeinflussen, wurden drei verschiedene Gruppen von Dreifarbstoffsystemen gewĂ€hlt: In der ersten Gruppe liegen die Farbstoffe A, B1 und B2 rĂ€umlich nah beieinander und stimmen in ihren energetischen Summen (A = B1 + B2) nahezu ĂŒberein. Die zweite Gruppe beinhaltet Farbstoffkombinationen, die ebenfalls energetisch Ă€hnlich sind, aber im VerhĂ€ltnis zu Gruppe I ĂŒber einen mindestens doppelt so groĂen Abstand zueinander verfĂŒgen. In der dritten Gruppe ist der Abstand aller Farbstoffe untereinander so gering wie in Gruppe I, doch die energetischen Summen der Farbstoffe B1 und B2 weichen stark von den ZustĂ€nden von A ab. Als TrĂ€gersystem fĂŒr die Farbstoffkombinationen wurde synthetische DNA verwendet, da hiermit die AbstĂ€nde der einzelnen Farbstoffe gut kontrolliert und eingestellt werden können.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass es bei gleichzeitiger Anwesenheit aller drei Farbstoffe unter bestimmten Bedingungen zu einem sogenannten Seitenbandeneffekt kommt. Hierbei handelt es sich um eine IntensitÀtsumverteilung in den Absorbanzspektren, wie sie beispielsweise bei exzitonischen Wechselwirkungen in Zweifarbstoffsystemen auftreten: Das Hauptmaximum wurde abgeschwÀcht, die Seitenbanden verstÀrkt. Dieser Effekt trat nur auf, wenn der Abstand zwischen B1 und B2 klein war (<vier Basenpaare) und ihre Energie gleichzeitig um weniger als 5 % von A abwich (Gruppe I). Unter den gleichen Voraussetzungen konnte in den Emissionsspektren ein spezielles Quenching von B2 festgestellt werden.
Die Ergebnisse der Absorbanz- und Emissionsmessungen deuten auf exzitonische Wechselwirkungen zwischen allen drei Farbstoffen A, B1 und B2 hin. Da die elektronischen Kopplungen fĂŒr Exzitonenbildung und Energietransfer identischer Natur sind und es nur von der energetischen Ăhnlichkeit abhĂ€ngt, welches von beiden dominiert, sind die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse ein erstes Indiz dafĂŒr, dass ein gegabelter Energietransfer möglich ist.With FĂRSTER energy transfer (FRET) it is possible to transfer energy from one dye to another by dipole dipole interaction and without any physical contact between them. Electromagnetic radiation excites the first dye which serves as a donor molecule. Instead of irradiating this energy as fluorescence or as heat, this excited donor transfers its energy two a second dye which serves as an acceptor. Mostly, one can detect now this excited acceptor by its fluorescence.
The most applied systems include the two mentioned dyes but it is also possible to use more than these two in ring- or cascade systems in which all dyes possess a overlap between their several absorption and emission spectra. A bifurcated system in which one donor A transfers his energy simultaneously to two acceptors B1 und B2 (as in downconversion processes) has never been show practically. Also the vice versa case, in which two donors A1 und A2 transfer its energy simultaneously to one acceptor B (as in upconversion processes), has just been a theoretical model. Energetically, the sum of the pair of dyes has to match the single dye; f. e. the sum of fluorescence energies of the donors has to match the absorption maximum of the acceptor.
In this work, is should be investigated how a bifurcated triple dye system works and if there are any hints for interactions between all three dyes. For this purpose, several unique dye combinations were created and measured by absorption and emission spectra. The developed dye systems could be split in three groups. In Group I, all three dyes are quite near each other and have matching energies. In Group II, the energies are still suitable but the distance between the dyes is doubled. At least Group III contains dyes with again small distances but non matching energies. Every combination of three dyes was labeled on DNA to provide an easy access to the distances between them.
If all three dyes are present, it could be shown that it only a small distance (<4 basepairs ) and a energetic deviation of less than 5 % (Group I) leads to special effects in absorption and emission spectra. On the one hand, absorption spectra are detectable that remind of the spectra shape of excitonic interaction dimers. Furthermore, only under these mentioned conditions B2 is quenched significantly.
Because the nature of coupling between the building of excitons and energy transfer is nearly the same, it just depends on its energetically matching which one dominates. Therefore, the results in this work are the first clues for existing interactions in a triple dye system
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Glass in the image â image in glass. preaching in fragments and fragments of preaching . . .
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as literatuur; wat die rykdom van die Bybelse taal, motiewe, geskiedenisse, beelde, verhale, argumente en literĂȘre strategieĂ« ontgin;
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En lo que respecta a los auxiliaires modales, hemos postulado un comportamiento homogĂ©neo en el interior de ambos sistemas lingĂŒĂsticos, que hemos tratado de demostrar por medio de operaciones transformacionales.Bieritz A.M. Un estudio contrastivo del auxiliar. In: Bulletin Hispanique, tome 89, n°1-4, 1987. pp. 367-376
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