Detektion photokatalytischer Aktivität aus der Einzelmolekülfluoreszenz organischer Farbstoffe

Abstract

Der photokatalytische Prozess des konsekutiven photoinduzierten Elektronentransfers (konPET) beschreibt die schrittweise Akkumulation der Energie zweier sichtbarer Photonen für die Zwecke der organischen Synthese. Dieser Aktivierungsansatz, der an das Z-Schema der Photosynthese angelehnt ist, folgt damit der Idee einer künstlichen Photosynthese. Als konkretes Anwendungsbeispiel liegt dieser Arbeit ein photokatalytischer Zyklus zugrunde, in dem die verschiedenen angeregten Zustände des organischen Farbstoffs Rhodamin 6G (Rh6G) als reagierende Zustände agieren. Hier werden die einzelnen involvierten Reaktionsschritte dieses Zyklus auf der Ebene einzelner reagierender Moleküle schrittweise mechanistisch nachvollzogen und quantifiziert. Mit dem experimentellen Ansatz der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) wird zunächst der Einfluss verschiedener Reaktionsparameter auf die Ausgangs- und Zielzustände des ersten stattfindenden photoinduzierten Elektronentransfer Schrittes (PET) parametrisiert. Schließlich wird die Reaktionsdynamik des geschlossenen Zyklus anhand einzelner, durch DNA-Doppelstränge immobilisierte Moleküle quantifiziert. Damit verkörpern die hier gezeigten Experimente eine Modellreaktion, in der eine chemische Transformation auf der Ebene einzelner reagierender Moleküle und Photonen beobachtet wird

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