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dc.contributor.advisor Vöhringer, Peter Prof. Dr. de
dc.contributor.author Seidel, Marco Thomas de
dc.date.accessioned 2003-12-10T15:09:57Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T10:37:30Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:24Z de
dc.date.issued 2003-12-10 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B0BE-D de
dc.description.abstract Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Solvatationsdynamik an ausgewählten Grenzschichten zweier biologischer Modellsysteme. Als ein Modell für biologische Membranen dient eine synthetische Phospholipidmembran/Wasser-Grenzschicht. Zur Bestimmung der Solvatationsdynamik in solchen Umgebungen wird der zeitabhängige Fluoreszenz Stokes-Shift der Farbstoffsonde Laurdan herangezogen. Mit der experimentellen Technik des zeitkorrelierten Einzelphotonenzählens (TCSPC) werden die strukturellen Relaxationen auf einer Nanosekunden-Zeitskala charakterisiert. Durch einen Vergleich mit zeitaufgelösten Anisotropiemessungen wird gezeigt, daß die Solvatation auf dieser Zeitskala vorrangig durch diffusive Bewegungen des Chromophors in der eingeschränkten Lipidmembranumgebung bestimmt ist. Im Rahmen der Arbeit wurde zur Untersuchung der ultraschnellen Zeitkomponenten ein Fluoreszenzkonversionsexperiment aufgebaut, welches Untersuchungen bis in den sub-Pikosekundenbereich ermöglicht. Es zeigt sich, daß auf diesen Zeitskalen ultraschnelle Komponenten eine Rolle spielen, die vermutlich der Solvatation durch Wassermoleküle im Bereich der Lipidkopfgruppen zuzuordnen sind. Dabei ist die Dynamik im Vergleich zu reinem Wasser jedoch signifikant verlangsamt. Als zweites Modellsystem werden in dieser Arbeit inverse Mizellen betrachtet. Sie eignen sich hervorragend zum systematischen Studium eingeschränkter Wasserumgebungen, da sich der Grad der Einschränkung über die Größe des in diesen inversen Mizellen eingeschlossenen Wassernanotröpfchens variieren läßt. Die Solvatationsdynamik wird dabei mittels eines selektiv im Wassereinschluß der inversen Mizellen gelösten Indocarbocyanin-Farbstoffes bestimmt. Als experimentelle Technik kommt in diesen Systemen erstmals die Photon-Echo-Spektroskopie zum Einsatz, die die Bestimmung ultraschneller Zeitkomponenten auf einer Femtosekunden-Zeitskala ermöglicht. Um die in den Wassernanotröpfchen auftretenden Dynamiken einordnen zu können, werden komplementäre Untersuchungen desselben Chromophors in der reinen Wasserphase vorgestellt. Das Einbringen des Chromophors in das Wassernanotröpfchen inverser Mizellen zeigt keine ausgeprägte Veränderung der Solvatationsdynamik, d.h. die für reines Wasser charakteristischen strukturellen Relaxationsmoden bestimmen auch die Solvatation innerhalb des Wassereinschlusses inverser Mizellen. Die Erhöhung des Einschränkungsgrades durch eine Verringerung der Mizellengröße hat dabei einen überraschend geringen Effekt auf die zugrundeliegenden Dynamiken der Solvatation. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso ger de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htm de
dc.title Solvatationsdynamik an biologischen Grenzschichten de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Solvation dynamics at biological interfaces de
dc.contributor.referee Troe, Jürgen Prof. Dr. de
dc.date.examination 2003-11-05 de
dc.subject.dnb 540 Chemie de
dc.description.abstracteng The thesis focuses on the solvation dynamics at the interfaces of two representative biological model systems. A synthetic phospholipid membrane interface serves as a model for biological membranes. In such environments, the time-dependent fluorescence Stokes-shift of the dye laurdan is used to determine the dynamics of the solvation. Time-correlated single photon counting technique is used to characterize the structural relaxations on a nanosecond time-scale. By means of anisotropy measurements, it is shown that solvation on these time-scales is dominated by the diffusive motion of the chromophore in its restricted environment. To investigate the ultrafast components, a fluorescence up-conversion experiment is built to enable measurements in the sub-picosecond regime. On these time-scales, ultrafast components play a role which can presumably be assigned to solvation through water molecules in the head group region of the lipid-bilayers. However, the dynamics appear to be significantly slower than in the bulk water phase. The second system under investigation is reverse micelles. They are perfectly suited to systematically examine restricted water environments because it is possible to vary the grade of restriction through the size of the water-pool of the reverse micelles. The solvation dynamics is determined by using an indocarbocyanine dye dissolved in the water inclusion of the reverse micelles. For the first time, photon-echo spectroscopy is used in such a system to elucidate the underlying ultrafast dynamics on a femtosecond time-scale. Complementary investigations on the same chromophore in bulk water enable the classification of the dynamics in the water nano-droplets. The inclusion of the chromophore in the water pools of the reverse micelles does not show a significant alteration of the underlying solvation dynamics. In other words, the characteristic structural relaxation modes of bulk water determine the solvation in the water-pool of reverse micelles. An increase in the grade of restriction through reduction of the micelle size shows surprisingly little effect on the underlying solvation dynamics. de
dc.contributor.coReferee Abel, Bernd Prof. Dr. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Femtochemie de
dc.subject.ger Femtobiologie de
dc.subject.ger Laserspektroskopie de
dc.subject.ger Zeitkorreliertes Einzelphotonenzählen de
dc.subject.ger Fluoreszenzkonversionsspektroskopie de
dc.subject.ger Photon-Echo-Spektroskopie de
dc.subject.ger Peakshift de
dc.subject.ger Ultraschnelle Dynamik de
dc.subject.ger Strukturelle Relaxation de
dc.subject.ger Solvatation de
dc.subject.ger Stokes-Shift de
dc.subject.ger Wasser de
dc.subject.ger Wassernanotröpfchen de
dc.subject.ger inverse Mizellen de
dc.subject.ger Membranen de
dc.subject.ger Lipid-Vesikel de
dc.subject.ger AOT de
dc.subject.ger DMPC de
dc.subject.ger HIDCI de
dc.subject.ger Laurdan de
dc.subject.ger TICT de
dc.subject.eng femtochemistry de
dc.subject.eng femtobiology de
dc.subject.eng laser spectroscopy de
dc.subject.eng time-correlated single photon counting de
dc.subject.eng fluorescence up-conversion de
dc.subject.eng photon-echo spectroscopy de
dc.subject.eng peakshift de
dc.subject.eng ultrafast dynamics de
dc.subject.eng structural relaxation de
dc.subject.eng solvation de
dc.subject.eng Stokes-shift de
dc.subject.eng water de
dc.subject.eng water nano-droplets de
dc.subject.eng reverse micelles de
dc.subject.eng membranes de
dc.subject.eng lipid vesicles de
dc.subject.eng AOT de
dc.subject.eng DMPC de
dc.subject.eng HIDCI de
dc.subject.eng laurdan de
dc.subject.eng TICT de
dc.subject.bk 35.16 de
dc.subject.bk 35.21 de
dc.subject.bk 35.25 de
dc.subject.bk 35.78 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-546-8 de
dc.identifier.purl webdoc-546 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Chemie de
dc.subject.gokfull RRQ 000: Laser-Spektroskopie {Physik} de
dc.subject.gokfull SGC 000: Kinetik und Mechanismus chemischer Reaktionen {Chemische Kinetik} de
dc.subject.gokfull SIL 000: Laser-Chemie {Strahlungschemie} de
dc.subject.gokfull SMG 000: Lösungen {Chemie} de
dc.subject.gokfull WCE 000: Photobiologie {Biophysik} de
dc.subject.gokfull WHC 100: Zellmembranen de
dc.subject.gokfull Zelloberfläche de
dc.subject.gokfull Zellwand de
dc.subject.gokfull intrazelluläre Membranen {Cytologie} de
dc.identifier.ppn 377478660 de

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