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1 Wahlpflichtfach Vertiefung Physikalische Chemie Masterstudiengang Modul M11.4 Moderne Methoden der Spektroskopie Dr. Wilfried Weigel Scienion AG / Humboldt-Universität Berlin

2 Dr. Wilfried Weigel Scienion AG / Humboldt-Universität Berlin phone: phone:

3 Ziel der Lehrveranstaltung Spektroskopische Methoden in Analytik, Strukturaufklärung und Bestimmung der Dynamik von optischen Phenomena, Bindungsereignissen Atome Moleküle Makromoleküle - Supramolekulare Strukturen Funktionalisierte Oberflächen (Werkstoffe, Analytik) Wechselwirkungen Moleküle Oberflächen (BioInterfaces)

4 Ausgangspunkt klassische Methoden - UV/Vis-, Fluoreszenz-, IR-Spektroskopie, - Massenspektrometrie, NMR Basics Optik, Bioanalytik, Grenzflächenphenomena, Laser, State of the Art Methoden bei der optischen Detektion, Kinetik von Bindungsereignissen und in der Diagnostik, z.b.: - Fluoreszenztechniken, z.b. Sonden, Fluoreszenz-Energie-Transfer (FRET) - Zeitaufgelöste Spektroskopie - Einzelmolekülspektroskopie - Labelfreie Detektionsmethoden z.b. Surface Plasmon Resonance (SPR) - Resonance Light Scattering, Planar Waveguide Technologie - Surface Enhanced Raman Spectroscopy Schnittstelle Forschung/Entwicklung Anwendung Transfer von Forschungsergebnissen in analytische Verfahren, Biosensoren,...

5 Vorlesung, Übung, Exkursion Vorlesung Optische Spektroskopie, speziellen Methoden der Oberflächenanalytik für Anwendung in der Strukturanalytik, Bioanalytik, Pharmazie Übungen Ausarbeitung und Präsentation zu (selbst) ausgewählten State of the Art Themen basierend auf aktuellen Veröffentlichungen Hausarbeit (ca. 10 Seiten) 15 min Vortrag (+ Übersichts-Flyer 1 Seite) Exkursionen 1. Helmholtz-Zentrum Transiente Absorptions-Spektroskopie, Solarzellen, Tumortherapie 2. Bessy - Synchrotron 3. Humboldt-Universität zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie

6 Prüfung und Bewertung Prüfung 10. Februar Klausur 2012 Bewertung Klausur 67% + Übung 33% Übung: Hausarbeit 50% + Vortrag 50%

7 Licht und Absorptionsspektroskopie - Licht - Welle-Teilchen Dualismus - Interferenz, Beugung, Raleigh-Streuung (blauer Himmel),Compton-Effekt - Elektromagnetische Strahlung - UV-Strahlung, sichtbares Licht - Absorption, Fluoreszenz, Phosphoreszenz Jablonski-Diagramm - Absorption: AAS Linien, Molekülspektroskopie Banden - mehrere Banden elektronische Übergänge, - Feinstruktur der Banden - Schwingungsniveaus - Franck-Condon-Prinzip - elektronische Übergänge = HOMO-LUMO Übergänge - Klassifizierung der elektronischen Anregung - ππ*, nπ*, σπ* - Polyene Effekt von konjugierten Doppelbindungen - Definition Chromophore, batho-, hypso-, hyper-, hypochromer Shift - Lambert-Beersche Gesetz, ε (Extinktionskoeffizient) - Auswahlregeln, erlaubte und verbotene Übergänge - Lösungsmittel, Küvetten und CutOffs - spezifische Absorption (Pharmazie) - Kalibrierung und erlaubte Abweichungen Arzneimittelanalytik - Funktionsweise UV/Vis-Absorptionsspektrometer Weigel HU-Berlin

8 Fluoreszenz, Lichtquellen und Detektoren - Fluoreszenz bathochrom verschoben zu Absorption -Stokes-Shift - Fluoreszenzquantenausbeuten (Definition über Photonen, Geschwindigkeiteskonstanten) - Fluoreszenz aromatische Verbindungen - Einfluß konformative Relaxation - Donor-Akzeptor-Verbindungen, Charge-Transfer-Zustände - Einfluß Lösungsmittelpolarität - Solvatochromie, - Solvatation und Lösungsmittelrelaxation - Temperatureffekte hypsochromer Shift - Gehaltsbestimmung mit Fluoreszenz - Phosphoreszenz, - quantenausbeuten - Chemielumineszenz - Aufbau Spektrometer für Lumineszenzmessungen - Strahlungsquellen: Wolfram- und Halogenlampe, Bogenlampe (Deuterium, Hg), LEDs Aufbau und Spektren - Photomultiplier: Aufbau und spektrale Empfindlichkeit Weigel HU-Berlin

9 Fluoreszenzanregungsquellen, Messtechniken, Fluorophore - Fluoreszenz-Anregungsspektren - Korrektur von Fluoreszenzspektren (Emission und Anregung) - Typische Aufnahmefehler bei Fluoreszenzspektroskopie - Innerer Filtereffekt - kontaminierte Lösungsmittel - Störpeaks (Raman-Peak und Rayleigh-Scatter) - Partikel in Lösung - Intrinsische Fluorophore - Extrinsische Fluorophore - NIR-Farbstoffe - Farbstoffe für DNA-Labeling - Beispiele für Fluoreszenzsonden - Green Fluorescent Protein (GFP) Weigel HU-Berlin

10 Nächste Vorlesung Freitag 14. Oktober 08:30-11:30 Raum A113

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