Universität Bielefeld Fakultät für Chemie Biophysikalische Chemie und Photochemie english


Farbstoff-Photochemie und Polymerchemie

Photochemie von Farbstoffen

Organische Farbstoffe spielen eine wichtige Rolle als Fluoreszenzmarker für die Spektroskopie und Mikroskopie und als Chromophore in sensorischen Proteinen und lichtgetriebenen Enzymen. Weiterhin haben sie großes Potential für Anwendungen im Bereich der Photovoltaik und in organischen LEDs.

Wir verfolgen die Reaktionsschritte nach Anregung mit Licht mittels der zeitaufgelösten UV/Vis- und FTIR-Spektroskopie. Unser Ziel ist die Identifizierung von Zwischenstufen und Produkten sowie die Bestimmung der Reaktionskinetik.

Im Fokus der Untersuchungen stehen dabei wässrige Medien, da Wasser aufgrund der hohen Eigenabsorption besondere Ansprüche an die Infrarot-Spektroskopie stellt.

Fluoreszenzmarker für die superauflösende Mikroskopie

Die Entwicklung der superauflösenden Lichtmikroskopie jenseits des Abbe'schen-Beugungslimits beruht auf Farbstoffen, deren Fluoreszenz sich vorübergehend ausschalten lässt. Diese nicht-fluoreszierenden Zustände sind chemisch oft noch nicht charakterisiert.

Aufgrund der hohen Sensitivität erlaubt uns die FTIR-Spektroskopie in Verbindung mit quantenchemischen Rechnungen die Produkte dieser ineffizienten Reaktionen zu identifizieren. Insbesondere können wir im Differenzmodus in Gegenwart eines sehr hohen Signalhintergrunds an Reaktionspartnern messen (siehe J. Phys. Chem. Lett. 2010).

Modellverbindungen für Chromophore in Lichtsensoren

Um photochemische Abläufe in Proteinen verstehen zu können, benötigen wir Referenzmessungen an organischen Farbstoffen in Lösung. Im Bereich der Infrarotspektroskopie fehlt bisher oft die grundlegende Charakterisierung entscheidender, kurzlebiger Zwischenstufen (siehe PCCP 2013).

Weiterhin lassen sich aus dem Vergleich unserer Messungen in wässriger Lösung mit denen in organischen Lösungsmitteln und im Protein die Einflüsse der Proteinumgebung herausarbeiten.

Polymerchemie

Die FTIR-Spektroskopie erlaubt es uns, die Struktur und Zusammensetzung von organischen Polymeren und anderen Materialien zu untersuchen (siehe auch Angew. Chem. 2010).

Als Anwendungen bestimmen wir den Monomeranteil in Copolymeren (siehe Polymer 2017) und verfolgen die Strukturänderung thermoresponsiver, kollodialer Partikel in Wasser.

Als oberflächensensitive Technik setzen wir die ATR-Differenzspektroskopie an Monolagen ein. Durch Photopolymersation erhalten wir freistehende 2D-Nanomembranen mit vielversprechenden Eigenschaften.

Der Einsatz von leistungsstarken Quantenkaskadenlasern erlaubt es uns, ganz neue Anwendungsgebiete zu erschließen.


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