@phdthesis{MichalikOnichimowska2022,
  author    = {Michalik-Onichimowska, Aleksandra},
  title     = {Real-time monitoring of (photo)chemical reactions in micro flow reactors and levitated droplets by IR-MALDI ion mobility and mass spectrometry},
  doi       = {10.25932/publishup-55729},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-557298},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {v, 68},
  year      = {2022},
  abstract  = {Eine nachhaltigere chemische Industrie erfordert eine Minimierung der L{\"o}sungsmittel und Chemikalien. Daher werden Optimierung und Entwicklung chemischer Prozesse vor einer Produktion in großem Maßstab in kleinen Chargen durchgef{\"u}hrt. Der entscheidende Schritt bei diesem Ansatz ist die Skalierbarkeit von kleinen Reaktionssystemen auf große, kosteneffiziente Reaktoren. Die Vergr{\"o}ßerung des Volumens des Reaktionsmediums geht immer mit der Vergr{\"o}ßerung der Oberfl{\"a}che einher, die mit dem begrenzenden Gef{\"a}ß in Kontakt steht. Da das Volumen kubisch, w{\"a}hrend die Oberfl{\"a}che quadratisch mit zunehmendem Radius skaliert, nimmt ihr Verh{\"a}ltnis nicht linear zu. Viele an der Grenzfl{\"a}che zwischen Oberfl{\"a}che und Fl{\"u}ssigkeit auftretende Ph{\"a}nomene k{\"o}nnen die Reaktionsgeschwindigkeiten und Ausbeuten beeinflussen, was zu falschen Prognosen aufgrund der kleinskaligen Optimierung f{\"u}hrt. Die Anwendung von schwebenden Tropfen als beh{\"a}lterlose Reaktionsgef{\"a}ße bietet eine vielversprechende M{\"o}glichkeit, die oben genannten Probleme zu vermeiden. In der vorgestellten Arbeit wurde eine effiziente Kopplung von akustisch schwebenden Tropfen und IM Spektrometer f{\"u}r die Echtzeit{\"u}berwachung chemischer Reaktionen entwickelt, bei denen akustisch schwebende Tropfen als Reaktionsgef{\"a}ße fungieren. Das Design des Systems umfasst die ber{\"u}hrungslose Probenahme und Ionisierung, die durch Laserdesorption und -ionisation bei 2,94 µm realisiert wird. Der Umfang der Arbeit umfasst grundlegende Studien zum Verst{\"a}ndnis der Laserbestrahlung von Tropfen im akustischen Feld. Das Verst{\"a}ndnis dieses Ph{\"a}nomens ist entscheidend, um den Effekt der zeitlichen und r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung der erzeugten Ionenwolke zu verstehen, die die Aufl{\"o}sung des Systems beeinflusst. Der Aufbau umfasst eine akustische Falle, Laserbestrahlung und elektrostatische Linsen, die bei hoher Spannung unter Umgebungsdruck arbeiten. Ein effektiver Ionentransfer im Grenzfl{\"a}chenbereich zwischen dem schwebenden Tropfen und dem IMS muss daher elektrostatische und akustische Felder vollst{\"a}ndig ber{\"u}cksichtigen. F{\"u}r die Probenahme und Ionisation wurden zwei unterschiedliche Laserpulsl{\"a}ngen untersucht, n{\"a}mlich im ns- und µs-Bereich. Die Bestrahlung {\"u}ber µs-Laserpulse bietet gegen{\"u}ber ns-Pulse mehrere Vorteile: i) das Tropfenvolumen wird nicht stark beeinflusst, was es erm{\"o}glichet, nur ein kleines Volumen des Tropfens abzutasten; ii) die geringere Fluenz f{\"u}hrt zu weniger ausgepr{\"a}gten Schwingungen des im akustischen Feld eingeschlossenen Tropfens und der Tropfen wird nicht aus dem akustischen Feld r{\"u}ckgeschlagen, was zum Verlust der Probe f{\"u}hren w{\"u}rde; iii) die milde Laserbestrahlung f{\"u}hrt zu einer besseren r{\"a}umlichen und zeitlichen Begrenzung der Ionenwolken, was zu einer besseren Aufl{\"o}sung der detektierten Ionenpakete f{\"u}hrt. Schließlich erm{\"o}glicht dieses Wissen die Anwendung der Ionenoptik, die erforderlich ist, um den Ionenfluss zwischen dem im akustischen Feld suspendierten Tropfen und dem IM Spektrometer zu induzieren. Die Ionenoptik aus 2 elektrostatischen Linsen in der N{\"a}he des Tropfens erm{\"o}glicht es, die Ionenwolke effektiv zu fokussieren und direkt zum IM Spektrometer-Eingang zu f{\"u}hren. Diese neuartige Kopplung hat sich beim Nachweis einiger basischer Molek{\"u}le als erfolgreich erwiesen. Um die Anwendbarkeit des Systems zu belegen, wurde die Reaktion zwischen N-Boc Cysteine Methylester und Allylalkohol in einem Chargenreaktor durchgef{\"u}hrt und online {\"u}berwacht. F{\"u}r eine Kalibrierung wurde der Reaktionsfortschritt parallel mittels 1H-NMR verfolgt. Der beobachtete Reaktionsumsatz von mehr als 50\% innerhalb der ersten 20 Minuten demonstrierte die Eignung der Reaktion, um die Einsatzpotentiale des entwickelten Systems zu bewerten.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Riebe2016,
  author    = {Riebe, Daniel},
  title     = {Experimental and theoretical investigations of molecular ions by spectroscopy as well as ion mobility and mass spectrometry},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-94632},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {143},
  year      = {2016},
  abstract  = {The aim of this thesis was the elucidation of different ionization methods (resonance-enhanced multiphoton ionization - REMPI, electrospray ionization - ESI, atmospheric pressure chemical ionization - APCI) in ion mobility (IM) spectrometry. In order to gain a better understanding of the ionization processes, several spectroscopic, mass spectrometric and theoretical methods were also used. Another focus was the development of experimental techniques, including a high resolution spectrograph and various combinations of IM and mass spectrometry. The novel high resolution 2D spectrograph facilitates spectroscopic resolutions in the range of commercial echelle spectrographs. The lowest full width at half maximum of a peak achieved was 25 pm. The 2D spectrograph is based on the wavelength separation of light by the combination of a prism and a grating in one dimension, and an etalon in the second dimension. This instrument was successfully employed for the acquisition of Raman and laser-induced breakdown spectra. Different spectroscopic methods (light scattering and fluorescence spectroscopy) permitting a spatial as well as spectral resolution, were used to investigate the release of ions in the electrospray. The investigation is based on the 50 nm shift of the fluorescence band of rhodamine 6G ions of during the transfer from the electrospray droplets to the gas phase. A newly developed ionization chamber operating at reduced pressure (0.5 mbar) was coupled to a time-of-flight mass spectrometer. After REMPI of H2S, an ionization chemistry analogous to H2O was observed with this instrument. Besides H2S+ and its fragments, H3S+ and protonated analyte ions could be observed as a result of proton-transfer reactions. For the elucidation of the peaks in IM spectra, a combination of IM spectrometer and linear quadrupole ion trap mass spectrometer was developed. The instrument can be equipped with various ionization sources (ESI, REMPI, APCI) and was used for the characterization of the peptide bradykinin and the neuroleptic promazine. The ionization of explosive compounds in an APCI source based on soft x-radiation was investigated in a newly developed ionization chamber attached to the ion trap mass spectrometer. The major primary and secondary reactions could be characterized and explosive compound ions could be identified and assigned to the peaks in IM spectra. The assignment is based on the comparison of experimentally determined and calculated IM. The methods of calculation currently available exhibit large deviations, especially in the case of anions. Therefore, on the basis of an assessment of available methods, a novel hybrid method was developed and characterized.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bahrke2008,
  author    = {Bahrke, Sven},
  title     = {Mass spectrometric analysis of chitooligosaccharides and their interaction with proteins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-20179},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {Chitooligosaccharides are composed of glycosamin and N-acetylglycisamin residues. Gel permeations chromatography is employed for the separation of oligomers, cation exchange chromatography is used for the separation of homologes and isomers. Trideuterioacetylation of the chitooligosaccharides followed by MALDI-TOF mass spectrometry allowes for the quantitation of mixtures of homologes. vMALDI LTQ multiple-stage MS is employed for quantitative sequencing of complex mixtures of heterochitooligosaccharides. Pure homologes and isomers are applied to biological assays. Chitooligosaccahrides form high-affinity non-covalent complexes with HC gp-39 (human cartilage glycoprotein of 39 kDa). The affinity of the chitooligosaccharides depends on DP, FA and the sequence of glycosamin and N-acetylglycosamin moieties. (+)nanoESI Q TOF MS/MS is used for identification of a high-affinity binding chitooligosaccharide of a non-covalent chitinase B - chitooligosaccharide complex. DADAA is identified as the heterochitoisomer binding with highest affinity and biostability to HC gp-39. Fluorescence based enzyme assays confirm the results.},
  language  = {en}
}