@phdthesis{Ehlert2016,
  author    = {Ehlert, Christopher},
  title     = {Simulationen von R{\"o}ntgenabsorptionsprozessen zur Charakterisierung von Systemen in kondensierter Phase},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-104844},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {142},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die vorgelegte Dissertation pr{\"a}sentiert wissenschaftliche Ergebnisse, die in der Zeit vom Dezember 2012 bis August 2016, erarbeitet wurden. Der zentrale Inhalt der Arbeit ist die Simulation von R{\"o}ntgenabsorptionsprozessen von verschiedenen Systemen in kondensierter Phase. Genauer gesagt, werden Nahkantenabsorptions- (NEXAFS) sowie R{\"o}ntgenphotoelektronenspektren (XPS) berechnet. In beiden F{\"a}llen wird ein R{\"o}ntgenphoton von einem molekularen System absorbiert. Aufgrund der hohen Photonenenergie wird ein stark gebundenes kernnahes Elektron angeregt. Bei der XPS gelangt dieses mit einer zu messenden kinetischen Energie in Kontinuumszust{\"a}nde. In Abh{\"a}ngigkeit der eingestrahlten Photonenenergie und der kinetischen Energie des austreten Elektrons, kann die Bindungsenergie berechnet werden, welche die zentrale Gr{\"o}ße der XPS ist. Im Falle der NEXAFS-Spektroskopie wird das kernnahe Elektron in unbesetzte gebundene Zust{\"a}nde angeregt. Die zentrale Gr{\"o}ße ist die Absorption als Funktion der eingestrahlten Photonenenergie. Das erste Kapitel meiner Arbeit er{\"o}rtert detailliert die experimentellen Methoden sowie die daraus gewonnenen charakteristischen Gr{\"o}ßen. Die experimentellen Spektren zeigen oft viele Resonanzen, deren Interpretation aufgrund fehlender Referenzmaterialien schwierig ist. In solchen F{\"a}llen bietet es sich an, die Spektren mittels quantenchemischer Methoden zu simulieren. Der daf{\"u}r erforderliche mathematisch-physikalische Methodenkatalog wird im zweiten Kapitel der Arbeit er{\"o}rtert. Das erste von mir untersuchte System ist Graphen. In experimentellen Arbeiten wurde die Oberfl{\"a}che mittels Bromplasma modifiziert. Die im Anschluss gemessenen NEXAFS-Spektren unterscheiden sich maßgeblich von den Spektren der unbehandelten Oberfl{\"a}che. Mithilfe periodischer DFT-Rechnungen wurden verschiedene Gitterdefekte sowie bromierte Systeme untersucht und die NEXAFS-Spektren simuliert. Mittels der Simulationen k{\"o}nnen die Beitr{\"a}ge verschiedener Anregungszentren analysiert werden. Die Berechnungen erlauben den Schluss, dass Gitterdefekte maßgeblich f{\"u}r die entstandenen Ver{\"a}nderungen verantwortlich sind. Polyvinylalkohol (PVA) wurde als zweites System behandelt. Hierbei sollte untersucht werden, wie groß der Einfluss der Molekularbewegung auf die Verbreiterung der Peaks im XP-Spektrum ist. Des Weiteren wurde untersucht, wie groß der Einfluss von intermolekularen Wechselwirkungen auf die Peakpositionen und Peakverbreiterung ist. F{\"u}r die Berechnung dieses Systems wurde eine Kombination aus molekulardynamischen und quantenchemischen Methoden verwendet. Als Strukturen dienten Oligomermodelle, die unter dem Einfluss eines (ab initio) Potentials propagiert wurden. Entlang der erstellten Trajektorie wurden Schnappsch{\"u}sse der Geometrien extrahiert und f{\"u}r die Berechnung der XP-Spektren verwendet. Die Spektren werden bereits mithilfe klassischer Molekulardynamik sehr gut reproduziert. Die erhaltenen Peakbreiten sind verglichen mit dem Experiment allerdings zu klein. Die Hauptursache der Peakverbreiterung ist die Molekularbewegung. Intermolekulare Wechselwirkungen verschieben die Peakpositionen um 0.6 eV zu kleineren Anregungsenergien. Im dritten Teil der Arbeit stehen die NEXAFS-Spektren von ionischen Fl{\"u}ssigkeiten (ILs) im Fokus. Die experimentell gefundenen Spektren zeigen eine komplexe Struktur mit vielen Resonanzen. In der Arbeit wurden zwei ILs untersucht. Als Geometrien verwenden wir Clustermodelle, die aus experimentellen Kristallstrukturen extrahiert wurden. Die berechneten Spektren erlauben es, die Resonanzen den Anregungszentren zuzuordnen. Außerdem kann eine erstmals gemessene Doppelresonanz simuliert und erkl{\"a}rt werden. Insgesamt kann die Interpretation der Spektren mithilfe der Simulation signifikant erweitert werden. In allen Systemen wurde zur Berechnung des NEXAFS-Spektrums eine auf Dichtefunktionaltheorie basierende Methode verwendet (die sogenannte Transition-Potential Methode). G{\"a}ngige wellenfunktionsbasierte Methoden, wie die Konfigurationswechselwirkung mit Einfachanregungen (CIS), zeigen eine starke Blauverschiebung, wenn als Referenz eine Hartree-Fock Slaterdeterminante verwendet wird. Wir zeigen, dass die Verwendung von kernnah-angeregten Determinanten sowohl das resultierende Spektrum als auch die Anregungsenergien deutlich verbessert. Des Weiteren werden auch Referenzen aus Dichtefunktionalrechnungen getestet. Zus{\"a}tzlich werden auch Referenzen mit gebrochenen Besetzungszahlen f{\"u}r kernnahe Elektronen verwendet. In der Arbeit werden die Resultate der verschiedenen Referenzen miteinander verglichen. Es zeigt sich, dass Referenzen mit gebrochenen Besetzungszahlen das Spektrum nicht weiter verbessern. Der Einfluss der verwendeten Elektronenstrukturmethode ist eher gering.},
  language  = {de}
}
@article{KocSchardtNolteetal.2020,
  author    = {Koc, Julian and Schardt, Lisa and Nolte, Kim and Beyer, Cindy and Eckhard, Till and Schwiderowski, Philipp and Clarke, Jessica L. and Finlay, John A. and Clare, Anthony S. and Muhler, Martin and Laschewsky, Andr{\´e} and Rosenhahn, Axel},
  title     = {Effect of dipole orientation in mixed, charge-equilibrated self-assembled monolayers on protein adsorption and marine biofouling},
  series = {ACS applied materials \& interfaces},
  volume    = {12},
  journal   = {ACS applied materials \& interfaces},
  number    = {45},
  publisher = {American Chemical Society},
  address   = {Washington},
  issn      = {1944-8244},
  doi       = {10.1021/acsami.0c11580},
  pages     = {50953 -- 50961},
  year      = {2020},
  abstract  = {While zwitterionic interfaces are known for their excellent low-fouling properties, the underlying molecular principles are still under debate. In particular, the role of the zwitterion orientation at the interface has been discussed recently. For elucidation of the effect of this parameter, self-assembled monolayers (SAMs) on gold were prepared from stoichiometric mixtures of oppositely charged alkyl thiols bearing either a quaternary ammonium or a carboxylate moiety. The alkyl chain length of the cationic component (11-mercaptoundecyl)-N,N,N-trimethylammonium, which controls the distance of the positively charged end group from the substrate's surface, was kept constant. In contrast, the anionic component and, correspondingly, the distance of the negatively charged carboxylate groups from the surface was varied by changing the alkyl chain length in the thiol molecules from 7 (8-mercaptooctanoic acid) to 11 (12-mercaptododecanoic acid) to 15 (16-mercaptohexadecanoic acid). In this way, the charge neutrality of the coating was maintained, but the charged groups exposed at the interface to water were varied, and thus, the orientation of the dipoles in the SAMs was altered. In model biofouling studies, protein adsorption, diatom accumulation, and the settlement of zoospores were all affected by the altered charge distribution. This demonstrates the importance of the dipole orientation in mixed-charged SAMs for their inertness to nonspecific protein adsorption and the accumulation of marine organisms. Overall, biofouling was lowest when both the anionic and the cationic groups were placed at the same distance from the substrate's surface.},
  language  = {en}
}
@article{MadaanRomriellTuscanoetal.2015,
  author    = {Madaan, Nitesh and Romriell, Naomi and Tuscano, Joshua and Schlaad, Helmut and Linford, Matthew R.},
  title     = {Introduction of thiol moieties, including their thiol-ene reactions and air oxidation, onto polyelectrolyte multilayer substrates},
  series = {Journal of colloid and interface science},
  volume    = {459},
  journal   = {Journal of colloid and interface science},
  publisher = {Elsevier},
  address   = {San Diego},
  issn      = {0021-9797},
  doi       = {10.1016/j.jcis.2015.08.017},
  pages     = {199 -- 205},
  year      = {2015},
  language  = {en}
}