Zeitaufgelöste Laserspektroskopie: Untersuchungen in atmosphärischen Flammen und Flüssigkeiten

Die Laserspektroskopie ist eine bedeutende Meßtechnik, die in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen wie Physik, Chemie und Biologie Anwendung findet. Diese Dissertation untersucht die zeitaufgelöste Laserspektroskopie in atmosphärischen Flammen und Flüssigkeiten. Die Arbeit zeigt, wie die Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) zur Analyse von Molekülen eingesetzt werden kann. Die zeitaufgelöste LIF ermöglicht es, dynamische Prozesse in Molekülen zu verfolgen, was für die Entwicklung neuer Technologien von großer Bedeutung ist. Die Dissertation gliedert sich in drei Hauptkapitel, die jeweils unterschiedliche Aspekte der Laserspektroskopie beleuchten. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind nicht nur für die Grundlagenforschung relevant, sondern auch für praktische Anwendungen in der Industrie und Medizin. Die zeitaufgelöste Laserspektroskopie bietet neue Perspektiven für die Analyse chemischer Reaktionen und die Untersuchung von Moleküldynamiken.

Im ersten Kapitel wird die zeitaufgelöste Messung des Rotationsenergietransfers (RET) in OH-Molekülen in atmosphärischen Flammen behandelt. Die Verwendung eines schmalbandigen ps-UV-Lasers zur Anregung eines einzelnen Rotationszustands ermöglicht eine hochauflösende Detektion der Fluoreszenzemission. Die Analyse der Spektren zeigt, dass die Dynamik der Moleküle durch Stöße mit umgebenden Molekülen beeinflusst wird. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für das Verständnis der Moleküldynamik in komplexen Systemen. Die Dissertation hebt hervor, dass es erstmals möglich war, RET-Raten direkt in einer atmosphärischen Flamme zu messen. Diese Messungen sind von großer Bedeutung für die Entwicklung von Modellen, die die Rotationsverteilung innerhalb angeregter Zustände beschreiben. Die Ergebnisse tragen zur Verbesserung der Laserspektroskopie bei und erweitern die Möglichkeiten der Analyse in der chemischen Forschung.

Das zweite Kapitel widmet sich der Fluoreszenzspektroskopie in Flüssigkeiten, insbesondere der Bindung von fluoreszenzmarkiertem GTP an G-Proteine. Die Untersuchung zeigt, dass sowohl die Fluoreszenzintensität als auch die Fluoreszenzlebensdauer signifikante Änderungen während des Bindungsereignisses aufweisen. Diese Reaktion dient als Modellsystem für Screening-Systeme in der biochemischen Forschung. Die Dissertation betont, dass die durchgeführten Messungen das Potenzial haben, zu einem leistungsfähigen HTS-System (High-Throughput Screening) erweitert zu werden. Die Vorteile dieser Methode im Vergleich zu bestehenden Systemen sind vielversprechend und könnten die Effizienz in der biochemischen Analyse erheblich steigern. Die Ergebnisse zeigen, dass die zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie ein wertvolles Werkzeug für die Untersuchung chemischer Reaktionen darstellt.

Im dritten Kapitel wird das Konzept des Parallelprocessing in der Zweiphotonenmikroskopie vorgestellt. Der innovative Ansatz, 64 Laserstrahlen simultan zur Anregung der Fluoreszenz zu verwenden, stellt einen bedeutenden Fortschritt dar. Diese Methode ermöglicht eine verbesserte Datenaufnahme und eine höhere Auflösung bei der Analyse von fluoreszierenden Proben. Die Dissertation beschreibt die technischen Details des experimentellen Aufbaus und hebt die Vorteile der neuen Strahlaufteilung hervor. Die Verwendung einer CCD-Kamera zur Datenaufnahme ist eine weitere Neuerung, die die Effizienz der Messungen steigert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zweiphotonenmikroskopie durch diese Entwicklungen erheblich profitieren kann, was ihre Anwendung in der biologischen Forschung und der Materialwissenschaften erweitert. Die Dissertation schließt mit einer Diskussion über die praktischen Anwendungen dieser Technologien in der Forschung und Industrie.