@phdthesis{Rosenhauer2004,
  author    = {Rosenhauer, Regina},
  title     = {Lichtinduzierte Generierung von optisch anisotropen Filmen auf der Basis von multi-funktionalen Polymeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001890},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Gegenstand der Arbeit ist die lichtinduzierte Orientierung von multifunktionalen Polymeren, die u.a. f{\"u}r die Herstellung von optischen Schichten in Fl{\"u}ssigkristalldisplays verwendet werden k{\"o}nnen. Daf{\"u}r wurden Polymere entwickelt, die wenigstens eine mesogene und eine lichtsensitive Gruppe enthalten. Diese Gruppen zeigen Eigenschaften, die f{\"u}r die Orientierung der kompletten Polymerfilme verantwortlich sind. Das Material wird daf{\"u}r zun{\"a}chst in einem ersten Schritt kurz mit linear polarisiertem Licht bestrahlt, wobei richtungsabh{\"a}ngig eine photochemische Reaktion an der lichtsensitiven Gruppe erfolgt und dadurch ein "Orientierungskeim" gelegt wird. Durch die thermische Ausrichtung der mesogenen Gruppen an den photochemisch generierten "Orientierungskeimen" erfolgt die komplette Orientierung des Filmes in einem zweiten Schritt. Dadurch wird eine hohe optische Anisotropie erhalten. Dieses Verfahren wurde als Zwei-Stufen-Bulk-Orientierungsprozess bezeichnet. In der vorliegenden Arbeit wurden die Photoreaktionen verschiedener lichtsensitiver Gruppen, wie z. B. Azobenzen, Stilben und Zimts{\"a}ureester und deren Orientierungsf{\"a}higkeit in fl{\"u}ssigkristallinen Polymeren untersucht. Der Orientierungsprozess wurde durch die Wahl geeigneter Bestrahlungsbedingungen optimiert. Die Effizienz der Orientierung wurde anhand der sich ver{\"a}ndernden winkelabh{\"a}ngigen Absorptionseigenschaften und der Doppelbrechung des Materials analysiert. Es wurde gezeigt, dass eine effiziente lichtinduzierte Orientierung bei einer Vielzahl von fl{\"u}ssigkristallinen Polymeren realisierbar ist. So wurde z. B. erstmalig gefunden, dass durch eine Photo-Fries-Orientierung eine hohe optische Anisotropie erhalten werden kann. Außerdem wurde eine neue lichtsensitive Gruppe auf der Basis von Donor-Akzeptor-substituiertem Ethen entwickelt, die farbneutral ist und durch polarisiertes UV-Licht sowohl orientiert als auch re-orientiert werden kann. Es wurden weiterhin Polymere entwickelt, die zus{\"a}tzlich zu den photosensitiven und fl{\"u}ssigkristallinen Einheiten, fluoreszierende Gruppen enthalten. Die Auswahl geeigneter Fluoreszenzverbindungen erfolgte aufgrund ihrer anisometrischen Form, ihrer Ordnungsparameter in einer niedermolekularen Fl{\"u}ssigkristallmischung und ihrer Photostabilit{\"a}t. Das Orientierungsverhalten von ausgew{\"a}hlten Fluorophoren wurde in sechs Ter- und zwei Copolymeren untersucht. Das Prinzip der Orientierung beruht auf einer kooperativen Ausrichtung der Seitengruppen. Aus diesem Grund kommt dem Nachweis der Kooperativit{\"a}t in der vorliegenden Arbeit eine besondere Stellung zu. Durch lichtinduzierte Bulk-Orientierung wurden Filme erhalten, welche durch eine richtungsabh{\"a}ngige Fluoreszenz und Absorption im sichtbaren- oder UV-Bereich charakterisiert sind. Die Fluoreszenz wird durch einige lichtsensitive Verbindungen komplett gel{\"o}scht. Die wahlweise erhaltenen anisotropen Filme von farbigen, fluoreszierenden oder farbneutralen Verbindungen, die zudem in kleinen Pixeln von wenigen Mikrometern orientiert werden k{\"o}nnen, er{\"o}ffnen vielf{\"a}ltige M{\"o}glichkeiten f{\"u}r den Einsatz von multi-funktionalen Polymeren als optische Schichten in Fl{\"u}ssigkristalldisplays.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rasch2010,
  author    = {Rasch, Claudia},
  title     = {Optische Spektroskopie zum Nachweis von Schimmelpilzen und deren Mykotoxine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-50746},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2010},
  abstract  = {Gesunde sowie qualitativ hochwertige Nahrungsmittel sind wichtige Voraussetzungen, um einerseits die Lebensmittelsicherheit entlang der Wertsch{\"o}pfungskette (Wachstum, Verarbeitung, Lagerung und Transport) und andererseits einen vorbeugenden Verbraucherschutz zu gew{\"a}hrleisten. Die Belastung der Nahrung mit R{\"u}ckst{\"a}nden jeglicher Art war in letzter Zeit h{\"a}ufig Mittelpunkt heftiger {\"o}ffentlicher Diskussionen. Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass unter bestimmten Bedingungen durch Pilze gebildete Giftstoffe, so genannte Mykotoxine, die Ernteprodukte belasten und es bei deren Verzehr durch Menschen oder Tiere zu Vergiftungen kommen kann. Die FAO sch{\"a}tzt, dass etwa 25\% der Weltproduktion von Nahrungsmitteln mit Mykotoxinen kontaminiert und in 20\% der Getreideernte der Europ{\"a}ischen Union messbare Konzentrationen an Mykotoxinen detektierbar sind. Damit die Lebensmittelsicherheit weiterhin gew{\"a}hrleistet bleibt, werden neben den Routinemethoden schnellere und zerst{\"o}rungsfreie Methoden ben{\"o}tigt, um die Lebensmittel direkt vor Ort auf Schimmelpilze und deren Mykotoxine zu untersuchen. In dieser Arbeit wird das Potenzial von ausgew{\"a}hlten optisch-basierten spektroskopischen Methoden f{\"u}r die in-situ bzw. in-line Detektion von Schimmelpilzen sowie Mykotoxinen in Getreide(produkten) untersucht. Es werden Absorptions- und Reflexionsmethoden einerseits und Fluoreszenztechniken andererseits eingesetzt. Die spektroskopischen Methoden werden dabei auf Proben unterschiedlicher Komplexit{\"a}t angewandt - beginnend mit der Untersuchung der photophysikalischen Eigenschaften der reinen Mykotoxine in L{\"o}sung {\"u}ber k{\"u}nstlich mit verschiedenen Mykotoxinen kontaminierten Getreideproben bis hin zu mit Pilzen befallenem Getreide und hochveredelte Lebensmittel (Wein und Bier) als Proben h{\"o}chster Komplexit{\"a}t.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Meiling2017,
  author    = {Meiling, Till Thomas},
  title     = {Development of a reliable and environmentally friendly synthesis for fluorescence carbon nanodots},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-410160},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {198},
  year      = {2017},
  abstract  = {Carbon nanodots (CNDs) have generated considerable attention due to their promising properties, e.g. high water solubility, chemical inertness, resistance to photobleaching, high biocompatibility and ease of functionalization. These properties render them ideal for a wide range of functions, e.g. electrochemical applications, waste water treatment, (photo)catalysis, bio-imaging and bio-technology, as well as chemical sensing, and optoelectronic devices like LEDs. In particular, the ability to prepare CNDs from a wide range of accessible organic materials makes them a potential alternative for conventional organic dyes and semiconductor quantum dots (QDs) in various applications. However, current synthesis methods are typically expensive and depend on complex and time-consuming processes or severe synthesis conditions and toxic chemicals. One way to reduce overall preparation costs is the use of biological waste as starting material. Hence, natural carbon sources such as pomelo peal, egg white and egg yolk, orange juice, and even eggshells, to name a few; have been used for the preparation of CNDs. While the use of waste is desirable, especially to avoid competition with essential food production, most starting-materials lack the essential purity and structural homogeneity to obtain homogeneous carbon dots. Furthermore, most synthesis approaches reported to date require extensive purification steps and have resulted in carbon dots with heterogeneous photoluminescent properties and indefinite composition. For this reason, among others, the relationship between CND structure (e.g. size, edge shape, functional groups and overall composition) and photophysical properties is yet not fully understood. This is particularly true for carbon dots displaying selective luminescence (one of their most intriguing properties), i.e. their PL emission wavelength can be tuned by varying the excitation wavelength. In this work, a new reliable, economic, and environmentally-friendly one-step synthesis is established to obtain CNDs with well-defined and reproducible photoluminescence (PL) properties via the microwave-assisted hydrothermal treatment of starch, carboxylic acids and Tris-EDTA (TE) buffer as carbon- and nitrogen source, respectively. The presented microwave-assisted hydrothermal precursor carbonization (MW-hPC) is characterized by its cost-efficiency, simplicity, short reaction times, low environmental footprint, and high yields of approx. 80\% (w/w). Furthermore, only a single synthesis step is necessary to obtain homogeneous water-soluble CNDs with no need for further purification. Depending on starting materials and reaction conditions different types of CNDs have been prepared. The as-prepared CNDs exhibit reproducible, highly homogeneous and favourable PL properties with narrow emission bands (approx. 70nm FWHM), are non-blinking, and are ready to use without need for further purification, modification or surface passivation agents. Furthermore, the CNDs are comparatively small (approx. 2.0nm to 2.4nm) with narrow size distributions; are stable over a long period of time (at least one year), either in solution or as a dried solid; and maintain their PL properties when re-dispersed in solution. Depending on CND type, the PL quantum yield (PLQY) can be adjusted from as low as 1\% to as high as 90\%; one of the highest reported PLQY values (for CNDs) so far. An essential part of this work was the utilization of a microwave synthesis reactor, allowing various batch sizes and precise control over reaction temperature and -time, pressure, and heating- and cooling rate, while also being safe to operate at elevated reaction conditions (e.g. 230 ±C and 30 bar). The hereby-achieved high sample throughput allowed, for the first time, the thorough investigation of a wide range of synthesis parameters, providing valuable insight into the CND formation. The influence of carbon- and nitrogen source, precursor concentration and -combination, reaction time and -temperature, batch size, and post-synthesis purification steps were carefully investigated regarding their influence on the optical properties of as-synthesized CNDs. In addition, the change in photophysical properties resulting from the conversion of CND solution into solid and back into the solution was investigated. Remarkably, upon freeze-drying the initial brown CND-solution turns into a non-fluorescent white/slightly yellow to brown solid which recovers PL in aqueous solution. Selected CND samples were also subject to EDX, FTIR, NMR, PL lifetime (TCSPC), particle size (TEM), TGA and XRD analysis. Besides structural characterization, the pH- and excitation dependent PL characteristics (i.e. selective luminescence) were examined; giving inside into the origin of photophysical properties and excitation dependent behaviour of CNDs. The obtained results support the notion that for CNDs the nature of the surface states determines the PL properties and that excitation dependent behaviour is caused by the "Giant Red-Edge Excitation Shift" (GREES).},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Koelsch2014,
  author    = {K{\"o}lsch, Jonas David},
  title     = {Entwicklung neuer farbstoffmarkierter Polymere zur Visualisierung des LCST-Phasen{\"u}bergangs in w{\"a}ssriger L{\"o}sung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-72531},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xvi, 147},
  year      = {2014},
  abstract  = {Ziel der Arbeit war die Entwicklung von farbstoffmarkierten Polymeren, die einen temperaturgetriebenen Kn{\"a}uel-Kollaps-Phasen{\"u}bergang in w{\"a}ssriger L{\"o}sung ("thermo-responsive Polymere") zeigen und diesen in ein optisches Signal {\"u}bersetzen k{\"o}nnen. Solche Polymere unterliegen innerhalb eines kleinen Temperaturintervalls einer massiven {\"A}nderung ihres Verhaltens, z B. ihrer Konformation und ihres Quellungsgrads. Diese {\"A}nderungen sind mit einem Wechsel der L{\"o}seeigenschaften von hydrophil zu hydrophob verbunden. Als Matrixpolymere wurden Poly-N-isopropylacrylamid (polyNIPAm), Poly(oligoethylen-glykolacrylat) (polyOEGA) und Poly(oligoethylenglykolmethacrylat) (polyOEGMA) ein-gesetzt, in die geeignete Farbstoffen durch Copolymerisation eingebaut wurden. Als besonders geeignet, um den Phasen{\"u}bergang in ein optisches Signal zu {\"u}bersetzen, erwiesen sich hierf{\"u}r kompakte, solvatochrome Cumarin- und Naphthalimidderivate. Diese beeintr{\"a}chtigten weder das Polymerisationsverhalten noch den Phasen{\"u}bergang, reagierten aber sowohl bez{\"u}glich Farbe als auch Fluoreszenz stark auf die Polarit{\"a}t des L{\"o}semittels. Weiterhin wurden Systeme entwickelt, die mittels Energietransfer (FRET) ein an den Phasen{\"u}bergang gekoppeltes optisches Signal erzeugen. Hierbei wurde ein Cumarin als Donor- und ein Polythiophen als Akzeptorfarbstoff eingesetzt. Es zeigte sich, dass trotz scheinbarer {\"A}hnlichkeit bestimmte Polymere ausgepr{\"a}gt auf einen Temperaturstimulus mit {\"A}nderung ihrer spektralen Eigenschaften reagieren, andere aber nicht. Hierf{\"u}r wurden die molekularen Ursachen untersucht. Als wahrscheinliche Gr{\"u}nde f{\"u}r das Ausbleiben einer spektralen {\"A}nderung in Oligo(ethylenglykol)-basierten Polymeren sind zum einen die fehlende Dehydratationseffektivit{\"a}t infolge des Fehlens eines selbstgen{\"u}genden Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungsmotivs zu nennen und zum anderen die sterische Abschirmung der Farbstoffe durch die Oligo(ethylenglykol)-Seitenketten. Als Prinzipbeweis f{\"u}r die N{\"u}tzlichkeit solcher Systeme f{\"u}r die Bioanalytik wurde ein System entwickelt, dass die L{\"o}slichkeitseigenschaft eines thermoresponsiven Polymers durch Antik{\"o}rper-Antigen-Reaktion {\"a}nderte. Die Bindung selbst kleiner Mengen eines Antik{\"o}rpers ließ sich so direkt optisch auslesen und war bereits mit dem bloßen Auge zu erkennen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jung2004,
  author    = {Jung, Carl Christoph},
  title     = {Lichtinduzierte Generierung und Charakterisierung optischer Anisotropie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001390},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Eine Nutzung der optischen Anisotropie d{\"u}nner Schichten ist vor allem f{\"u}r die Displaytechnologie, die optische Datenspeicherung und f{\"u}r optische Sicherheitselemente von hoher Bedeutung. Diese Doktorarbeit befasst sich mit theoretischen und experimentellen Untersuchung von dreidimensionaler Anisotropie und dabei insbesondere mit der Untersuchung von lichtinduzierter dreidimensionaler Anisotropie in organischen d{\"u}nnen Polymer-Schichten. Die gewonnenen Erkentnisse und entwickelten Methoden k{\"o}nnen wertvolle Beitr{\"a}ge f{\"u}r Optimierungsprozesse, wie bei der Kompensation der Blickwinkelabh{\"a}ngigkeit von Fl{\"u}ssigkristall-Displays, liefern. Die neue Methode der Immersions-Transmissions-Ellipsometrie (ITE) zur Untersuchung von d{\"u}nneren Schichten wurde im Rahmen dieser Dissertation entwickelt. Diese Methode gestattet es, in Kombination mit konventioneller Reflexions- und Transmissionsellipsometrie, die absoluten dreidimensionalen Brechungsindices einer biaxialen Schicht zu bestimmen. Erstmals gelang es damit, das dreidimensionale Brechungsindexellipsoid von transparenten, d{\"u}nneren (150 nm) Filmen hochgenau (drei Stellen hinter dem Komma) zu bestimmen. Die ITE-Methode hat demzufolge das Potential, auch bei noch d{\"u}nneren Schichten mit Gewinn eingesetzt werden zu k{\"o}nnen. Die lichtinduzierte Generierung von dreidimensionaler Anisotropie wurde in d{\"u}nnen Schichten von azobenzenhaltigen und zimts{\"a}urehaltigen, amorphen und fl{\"u}ssig-kristallinen Homo- und Copolymeren untersucht. Erstmals wurden quantitative Untersuchungen zur {\"A}nderung von lichtinduzierten, dreidimensionalen Anisotropien in d{\"u}nnen Schichten von azobenzenhaltigen und zimts{\"a}urehaltigen Polymeren bei Tempern oberhalb der Glastemperatur durchgef{\"u}hrt. Bei vielen der untersuchten Polymere war die dreidimensionale Ordnung nach dem Bestrahlen mit polarisiertem Licht und anschließendem Tempern oberhalb der Glastemperatur scheinbar von der Schichtdicke abh{\"a}ngig. Die Ursache liegt wohl in der, mit der neuentwickelten ITE-Methode detektierten, planaren Ausgangsorientierung der aufgeschleuderten d{\"u}nneren Schichten. Um Verkippungs-Gradienten in dickeren Polymerschichten in ihrem Verlauf zu bestimmen, wurde eine spezielle Methode unter Benutzung der Wellenleitermoden-Spektroskopie entwickelt. Quantenchemisch bestimmte, maximal induzierbare Doppelbrechungen in fl{\"u}ssig-kristallinen Polymeren wurden mit den experimentell gefundenen Ordnungen verglichen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Inal2013,
  author    = {Inal, Sahika},
  title     = {Responsive polymers for optical sensing applications},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-70806},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {LCST-type synthetic thermoresponsive polymers can reversibly respond to certain stimuli in aqueous media with a massive change of their physical state. When fluorophores, that are sensitive to such changes, are incorporated into the polymeric structure, the response can be translated into a fluorescence signal. Based on this idea, this thesis presents sensing schemes which transduce the stimuli-induced variations in the solubility of polymer chains with covalently-bound fluorophores into a well-detectable fluorescence output. Benefiting from the principles of different photophysical phenomena, i.e. of fluorescence resonance energy transfer and solvatochromism, such fluorescent copolymers enabled monitoring of stimuli such as the solution temperature and ionic strength, but also of association/disassociation mechanisms with other macromolecules or of biochemical binding events through remarkable changes in their fluorescence properties. For instance, an aqueous ratiometric dual sensor for temperature and salts was developed, relying on the delicate supramolecular assembly of a thermoresponsive copolymer with a thiophene-based conjugated polyelectrolyte. Alternatively, by taking advantage of the sensitivity of solvatochromic fluorophores, an increase in solution temperature or the presence of analytes was signaled as an enhancement of the fluorescence intensity. A simultaneous use of the sensitivity of chains towards the temperature and a specific antibody allowed monitoring of more complex phenomena such as competitive binding of analytes. The use of different thermoresponsive polymers, namely poly(N-isopropylacrylamide) and poly(meth)acrylates bearing oligo(ethylene glycol) side chains, revealed that the responsive polymers differed widely in their ability to perform a particular sensing function. In order to address questions regarding the impact of the chemical structure of the host polymer on the sensing performance, the macromolecular assembly behavior below and above the phase transition temperature was evaluated by a combination of fluorescence and light scattering methods. It was found that although the temperature-triggered changes in the macroscopic absorption characteristics were similar for these polymers, properties such as the degree of hydration or the extent of interchain aggregations differed substantially. Therefore, in addition to the demonstration of strategies for fluorescence-based sensing with thermoresponsive polymers, this work highlights the role of the chemical structure of the two popular thermoresponsive polymers on the fluorescence response. The results are fundamentally important for the rational choice of polymeric materials for a specific sensing strategy.},
  language  = {en}
}