@phdthesis{Sand2021,
  author    = {Sand, Patrick},
  title     = {{\"U}bergangsmetallkatalysierte Funktionalisierungsreaktionen an Vinylsulfonylverbindungen},
  doi       = {10.25932/publishup-53687},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-536879},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {ix, 169},
  year      = {2021},
  abstract  = {Innerhalb dieser Arbeit erfolgte die erstmalige systematische Untersuchung von Vinylsulfons{\"a}ureethylester (1a), Phenylvinylsulfon (1b), N-Benzyl-N-methylethensulfonamid (1c) in der FUJIWARA-MORITANI Reaktion (alternativ als DHR bezeichnet). Bei dieser {\"u}bergangsmetallkatalysierten Reaktion erfolgt der Aufbau einer neuen C-C-Bindung unter der doppelten Aktivierung einer C-H-Bindung. Somit kann ein atom{\"o}konomischer Aufbau von Molek{\"u}len realisiert werden, da keine Beiprodukte in Form von Salzen entstehen. Als aromatischer Reaktant wurden Acetanilide (2) verwendet, damit eine regiospezifische Kupplung durch die katalysatordirigierende Acetamid-Gruppe (CDG) erfolgt. F{\"u}r die Pd-katalysierte DHR wurde eine umfangreiche Optimierung durchgef{\"u}hrt und anschließend konnten neun verschieden, substituierte 2 mit 1a und sieben verschieden, substituierte 2 mit 1b funktionalisiert werden. Da eine Reaktion mit 1c ausblieb, erfolgte ein Wechsel auf eine Ru-katalysierte Methode f{\"u}r die DHR. Mit dieser Methode konnte 1c mit Acetaniliden funktionalisiert werden und das Spektrum der verwendeten 2, in Form von deaktivierenden Substituenten erweitert werden. Im Anschluss wurden die sulfalkenylierten Acetanilide in weiterf{\"u}hrenden Reaktionen untersucht. Hierf{\"u}r wurde eine Reaktionssequenz bestehend aus einer DeacetylierungDiazotierung-Kupplungsreaktion verwendet, um die Acetamid-Gruppe in eine Abgangsgruppe zu {\"u}berf{\"u}hren und danach in einer MATSUDA-HECK Reaktion zu kuppeln. Mit dieser Methode konnten mehrere 1,2-Dialkenylbenzole erhalten werden und die CDG ein weiteres Mal genutzt werden. Neben der {\"U}berf{\"u}hrung der CDG in eine Abgangsgruppe konnte diese auch in die Synthese verschiedener Heterozyklen integriert werden. Daf{\"u}r erfolgte zun{\"a}chst eine 1,3-Zykloaddition durch deprotonierten Tosylmethylisocanid an der elektronenarmen Sulfalkenylgruppe zur Synthese von Pyrrolen. Anschließend erfolgte eine Kupplung der PyrrolFunktion und der CDG durch Zyklokondensation, wodurch Quinoline dargestellt wurden. Durch diese Synthesen konnten Schwefelanaloga des Naturstoffes Marinoquionolin A erhalten werden. Ein weitere {\"u}bergangsmetallkatalysierte C-H-Aktivierungsreaktion, die MATSUDA-HECK Reaktion, wurde genutzt, um 1b zu mit verschieden, subtituierten Diazoniumsalzen zu arylieren. Hier konnten zahlreichen Styrenylsulfone erhalten werden. Der erfolgreiche Einsatz der Vinylsulfonylverbindungen in der Kreuzmetathese konnte innerhalb dieser Arbeit nicht erreicht werden. Daher erfolgte die Synthese verschiedener dialkenylierter Sulfonamide. Hierf{\"u}r wurde die Kettenl{\"a}nge der Alkenyl-Gruppe am Schwefel zwischen 2-3 und am Stickstoff zwischen 3-4 variiert. Der Einsatz der dialkenylierten Sulfonamide erfolgte in den zuvor untersuchten C-H-Aktivierungsmethoden. N-Allyl-N-phenylethensulfonamid (3) konnte erfolgreich in der DHR und HECK Reaktion funktionalisiert werden. Hierbei erfolgte eine methodenspezifische Kupplung in Abh{\"a}ngigkeit von der Elektronendichte der entsprechenden Alkenyl-Gruppe. Die DHR f{\"u}hrte zur selektiven Arylierung der Vinyl-Gruppe und die HECK Reaktion zur Arylierung an der Allyl-Gruppe. Gemischte Produkte wurden nicht erhalten. F{\"u}r die weiteren Diolefine wurde komplexe Produktgemische erhalten. Des Weiteren wurden die Diolefine in der Ringschlussmetathese untersucht und die entsprechenden Sultame in sehr guten Ausbeuten erhalten. Die Verwendung der Sultame in der C-H-Aktivierung war erfolglos. Es wird vermutet, dass f{\"u}r diese zweifachsubstituierten Sulfonamide die vorhandenen Reaktionsbedingungen optimiert werden m{\"u}ssen. Abschließend wurden verschiedene, enantiomerenreine Olefine ausgehend von Levoglucosenon dargestellt. Hierf{\"u}r wurde Levoglucosenon zun{\"a}chst mit einem Allyl- und 3-Butenylgrignard Reagenz umgesetzt. Die entsprechenden Produkte wurden in moderaten Ausbeuten erhalten. Eine weitere Methode begann mit der Reduktion von Levoglucosenon zum Levoglucosenol. Dieser Alkohol wurde mit Allylbromid erfolgreich verethert. Neben der Untersuchungen zur Ethersynthese, erfolgte die Veresterung von Levoglucosenol mit verschiedenen Sulfonylchloriden zu den entsprechenden Sulfons{\"a}ureestern. Diese Olefine wurden in einer Dominometathesereaktion untersucht. Ausgehend vom Allyllevoglucosenylether erfolgte die Darstellung eines Dihydrofurans.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kluge2021,
  author    = {Kluge, Steven},
  title     = {Integration anorganischer F{\"u}llstoffe in Polysulfonmembranen und Auswirkungen auf die Gastransporteigenschaften},
  doi       = {10.25932/publishup-53270},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-532700},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {110},
  year      = {2021},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wird die Herstellung und Charakterisierung von Mixed-Matrix-Membranen (MMM) f{\"u}r die Gastrennung thematisiert. Dazu wurden verschiedene F{\"u}llstoffe genutzt, um in Verbindung mit dem Membranmaterial Polysulfon MMMs herzustellen. Als F{\"u}llstoffe wurden 3 aktive und 2 passive F{\"u}llstoffe verwendet. Die aktiven F{\"u}llstoffe besaßen Poren{\"o}ffnungen, die in der Lage sind Gase in Abh{\"a}ngigkeit der Molek{\"u}lgr{\"o}ße zu trennen. Daraus folgt ein h{\"o}herer idealer Trennfaktor f{\"u}r bestimmte Gaspaare als in Polysulfon selbst. Aufgrund der durch die Poren gebildeten permanenten Kan{\"a}le in den aktiven F{\"u}llstoffen ergibt sich ein schnellerer Gastransport (Permeabilit{\"a}t) als in Polysulfon. Es handelte sich bei den aktiven F{\"u}llstoffen um den Zeolith SAPO-34 und 2 Chargen eines Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF) ZIF-8. Die beiden Chargen ZIF-8 unterschieden sich in ihrer spezifischen Oberfl{\"a}che, was diesen Einfluss speziell in die Untersuchungen zum Gastransport einbeziehen sollte. Bei den passiven F{\"u}llstoffen handelte es sich um ein aminofunktionalisiertes Kieselgel und unpor{\"o}se (dichte) Glask{\"u}gelchen. Das Kieselgel besaß Poren, die zu groß waren, um Gase effektiv zu trennen. Die Glask{\"u}gelchen konnten keine Gastrennung erm{\"o}glichen, da sie keine Poren besaßen. Aus der Literatur ist bekannt, dass die Einbettung von F{\"u}llstoffen oft zu Defekten in MMMs f{\"u}hrt. Ein Ziel dieser Arbeit war es daher die Einbettung zu optimieren. Weiterhin sollte der Gastransport in MMMs dieser Arbeit mit dem in einer unbeladenen Polysulfonmembran verglichen werden. Aufgrund des selektiveren Trennverhaltens der aktiven F{\"u}llstoffe im Vergleich zum Membranmaterial, sollte mit der Einbettung aktiver F{\"u}llstoffe die Trennleistung der MMMs mit steigender F{\"u}llstoffbeladung immer weiter verbessert werden. Um die Eigenschaften der MMMs zu untersuchen, wurden diese mittels Rasterelektronenmikroskop (REM), Gaspermeationsmessungen (GP) und Thermogravimetrischer Analyse gekoppelt mit Massenspektrometrie (TGA-MS) charakterisiert. Untersuchungen am REM konnten eine Verbesserung der Einbettung zeigen, wenn ein polymerer Haftvermittler verwendet wurde. Verglichen wurde die optimierte Einbettung mit der Einbettung ohne Haftvermittler und Ergebnissen aus der Literatur, in der die Verwendung verschiedener Silane als Haftvermittler beschrieben wurde. Trotz der verbesserten Einbettung konnte lediglich bei geringen Beladungen an F{\"u}llstoff (10 und 20 Ma-\% bezogen auf das Membranmaterial) eine geringe Steigerung des idealen Trennfaktors in den MMMs gegen{\"u}ber der unbeladenen Polysulfonmembranen beobachtet werden. Bei h{\"o}heren F{\"u}llstoffbeladungen (30, 40 und 50 Ma-\%) war ein deutlicher Anstieg der Permeabilit{\"a}t bei stark sinkendem idealen Trennfaktor zu beobachten. Mit Hilfe von TGA-MS Messungen konnte dar{\"u}ber hinaus festgestellt werden, dass der verwendete Zeolith SAPO-34 durch Wassermolek{\"u}le blockierte Poren{\"o}ffnungen besaß. Das verhinderte den Gastransport im F{\"u}llstoff, wodurch die Trennleistung des F{\"u}llstoffes nicht ausgenutzt werden konnte. Die F{\"u}llstoffe ZIF-8 (chargenunabh{\"a}ngig) und aminofunktionalisiertes Kieselgel wiesen keine blockierten Poren auf. Dennoch zeigte sich in diesen MMMs keine Verbesserung der Gastrenn- oder Gastransporteigenschaften. MMMs mit dichten Glask{\"u}gelchen als F{\"u}llstoff zeigten dasselbe Gastrenn- und Gastransportverhalten, wie alle MMMs mit den zuvor genannten F{\"u}llstoffen. In dieser Arbeit konnte, trotz optimierter Einbettung anorganischer F{\"u}llstoffe, f{\"u}r MMMs keine Verbesserung der Gastrenn- oder Gastransporteigenschaften nachgewiesen werden. Vielmehr wurde ein Einfluss der F{\"u}llstoffmenge auf die Gastransporteigenschaften in MMMs festgestellt. Die {\"A}nderungen der MMMs gegen{\"u}ber Polysulfon stammen von den Folgen der Einbettung von F{\"u}llstoffen in das Matrixpolymer. Durch die Einbettung werden die Eigenschaften des Matrixpolymers {\"a}ndern, sodass auch der Gastransport beeinflusst wird. Des Weiteren wurde dokumentiert, dass in Abh{\"a}ngigkeit der F{\"u}llstoffbeladung die entstehende Membranstruktur beeinflusst wird. Die Beeinflussung war dabei unabh{\"a}ngig von der F{\"u}llstoffart. Es wurde eine Korrelation zwischen F{\"u}llstoffmenge und ver{\"a}nderter Membranstruktur gefunden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bagdahn2021,
  author    = {Bagdahn, Christian},
  title     = {Synthese und Charakterisierung von Polymerionogelen basierend auf ionischen Fl{\"u}ssigkeiten und Polymethylmethacrylat},
  doi       = {10.25932/publishup-53287},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-532874},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {152},
  year      = {2021},
  abstract  = {Zentrales Element dieser Arbeit ist die Synthese und Charakterisierung praktisch nutzbarer Ionogele. Die Basis der Polymerionogele bildet das Modellpolymer Polymethylmethacrylat. Als Additive kommen ionische Fl{\"u}ssigkeiten zum Einsatz, deren Grundlage Derivate des vielfach verwendeten Imidazoliumkations sind. Die Eigenschaften der eingebetteten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten sind f{\"u}r die Ionogele funktionsgebend. Die Funktionalit{\"a}t der jeweiligen Gele und damit der Transfer der Eigenschaften von ionischen Fl{\"u}ssigkeiten auf die Ionogele wurde in der vorliegenden Arbeit mittels zahlreicher Charakterisierungstechniken {\"u}berpr{\"u}ft und best{\"a}tigt. In dieser Arbeit wurden durch Ionogelbildung makroskopische Ionogelobjekte in Form von Folien und Vliesen erzeugt. Dabei kamen das Filmgießen und das Elektrospinnen als Methoden zur Erzeugung dieser Folien und Vliese zum Einsatz, woraus jeweils ein Modellsystem resultiert. Dadurch wird die vorliegende Arbeit in die Themenkomplexe „elektrisch halbleitende Ionogelfolien" und „antimikrobiell aktive Ionogelvliese" gegliedert. Der Einsatz von triiodidhaltigen ionischen Fl{\"u}ssigkeiten und einer Polymermatrix in einem diskontinuierlichen Gießprozess resultiert in elektrisch halbleitenden Ionogelfolien. Die flexiblen und transparenten Folien k{\"o}nnen Mittelpunkt zahlreicher neuer Anwendungsfelder im Bereich flexibler Elektronik sein. Das Elektrospinnen von Polymethylmethacrylat mit einer ionischen Fl{\"u}ssigkeit f{\"u}hrte zu einem homogen Ionogelvlies, welches ein Modell f{\"u}r die {\"U}bertragung antimikrobiell aktiver Eigenschaften ionischer Fl{\"u}ssigkeiten auf por{\"o}se Strukturen zur Filtration darstellt. Gleichzeitig ist es das erste Beispiel f{\"u}r ein kupferchloridhaltiges Ionogel. Ionogele sind attraktive Materialien mit zahlreichen Anwendungsm{\"o}glichkeiten. Mit der vorliegenden Arbeit wird das Spektrum der Ionogele um ein elektrisch halbleitendes und ein antimikrobiell aktives Ionogel erweitert. Gleichzeitig wurden durch diese Arbeit der Gruppe der ionischen Fl{\"u}ssigkeiten drei Beispiele f{\"u}r elektrisch halbleitende ionische Fl{\"u}ssigkeiten sowie zahlreiche kupfer(II)chloridbasierte ionische Fl{\"u}ssigkeiten hinzugef{\"u}gt.},
  language  = {de}
}
@misc{BreternitzLehmannBarnettetal.2019,
  author    = {Breternitz, Joachim and Lehmann, Frederike and Barnett, Sarah A. and Nowell, Harriott and Schorr, Susan},
  title     = {Zur Rolle der Iodid-Methylammonium-Interaktion in der Ferroelektrizit{\"a}t in CH3NH3PbI3},
  series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {1},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.1002/ange.201910599},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-525674},
  pages     = {7},
  year      = {2019},
  abstract  = {Ihre außergew{\"o}hnlich hohen Konversionseffizienzen von {\"u}ber 20 \% und die einfache Zellherstellung machen Hybridperowskite zu heißen Kandidaten f{\"u}r alternative Solarzellenmaterialien. CH3NH3PbI3 als Archetyp dieser Materialklasse besitzt außergew{\"o}hnliche Eigenschaften wie eine sehr effiziente Umwandlung von Solarenergie, wobei besonders Ferroelektrizit{\"a}t als m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung in den Fokus ger{\"u}ckt ist. Diese erfordert allerdings eine nicht-zentrosymmetrische Kristallstruktur als notwendige Voraussetzung. Wir stellen hier eine Erkl{\"a}rung des Symmetriebruchs in diesem Material auf kristallographischem, d. h. fernordnungs-basiertem, Wege vor. W{\"a}hrend das Molek{\"u}lkation CH3NH3+ intrinsisch polar ist, ist es extrem fehlgeordnet und kann deshalb nicht die einzige Erkl{\"a}rung darstellen. Es verzerrt allerdings das umgebende Kristallgitter und ruft dadurch eine Verschiebung der Iod-Atome von den zentrosymmetrischen Positionen hervor.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dambowsky2021,
  author    = {Dambowsky, Ina},
  title     = {Bioinspirierte Komposite - Strukturbildung durch Verkleben von Nano- oder Mesokristallen mit funktionalisierten Poly(2-oxazolin)en},
  doi       = {10.25932/publishup-52367},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-523671},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XII, 220},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die herausragenden mechanischen Eigenschaften nat{\"u}rlicher anorganisch-organischer Kompositmaterialien wie Knochen oder Muschelschalen entspringen ihrer hierarchischen Struktur, die von der nano- bis hinauf zur makroskopischen Ebene reicht, und einer kontrollierten Verbindung entlang der Grenzfl{\"a}chen der anorganischen und organischen Komponenten. Ausgehend von diesen Schl{\"u}sselprinzipien des biologischen Materialdesigns wurden in dieser Arbeit zwei Konzepte f{\"u}r die bioinspirierte Strukturbildung von Kompositen untersucht, die auf dem Verkleben von Nano- oder Mesokristallen mit funktionalisierten Poly(2-oxazolin)-Blockcopolymeren beruhen sowie deren Potenzial zur Herstellung bioinspirierter selbstorganisierter hierarchischer anorganisch-organischer Verbundstrukturen ohne {\"a}ußere Kr{\"a}fte beleuchtet. Die Konzepte unterschieden sich in den verwendeten anorganischen Partikeln und in der Art der Strukturbildung. {\"U}ber einen modularen Ansatz aus Polymersynthese und polymeranaloger Thiol-En-Funktionalisierung wurde erfolgreich eine Bibliothek von Poly(2-oxazolin)en mit unterschiedlichen Funktionalit{\"a}ten erstellt. Die Blockcopolymere bestehen aus einem kurzen partikelaffinen "Klebeblock", der aus Thiol-En-funktionalisiertem Poly(2-(3-butenyl)-2-oxazolin) besteht, und einem langen wasserl{\"o}slichen, strukturbildenden Block, der aus thermoresponsivem und kristallisierbarem Poly(2-isopropyl-2-oxazolin) besteht und hierarchische Morphologien ausbildet. Verschiedene analytische Untersuchungen wie Turbidimetrie, DLS, DSC, SEM oder XRD machten das thermoresponsive bzw. das Kristallisationsverhalten der Blockcopolymere in Abh{\"a}ngigkeit vom eingef{\"u}hrten Klebeblock zug{\"a}nglich. Es zeigte sich, dass diese Polymere ein komplexes temperatur- und pH-abh{\"a}ngiges Tr{\"u}bungsverhalten aufweisen. Hinsichtlich der Kristallisation {\"a}nderte der Klebeblock nicht die nanoskopische Kristallstruktur; er beeinflusste jedoch die Kristallisationszeit, den Kristallisationsgrad und die hierarchische Morphologie. Dieses Ergebnis wurde auf das unterschiedliche Aggregationsverhalten der Polymere in Wasser zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. F{\"u}r die Herstellung von Kompositen nutzte Konzept 1 mikrometergroße Kupferoxalat-Mesokristalle, die eine innere Nanostruktur aufweisen. Die Strukturbildung {\"u}ber den anorganischen Teil wurde durch das Verkleben und Anordnen dieser Partikel erstrebt. Konzept 1 erm{\"o}glichte homogene freistehende stabile Kompositfilme mit einem hohen anorganischen Anteil. Die Partikel-Polymer-Kombination vereinte jedoch ung{\"u}nstige Eigenschaften in sich, d. h. ihre L{\"a}ngenskalen waren zu unterschiedlich, was die Selbstassemblierung der Partikel verhinderte. Aufgrund des geringen Aspektverh{\"a}ltnisses von Kupferoxalat blieb auch die gegenseitige Ausrichtung durch {\"a}ußere Kr{\"a}fte erfolglos. Im Ergebnis eignet sich das Kupferoxalat-Poly(2-oxazolin)-Modellsystem nicht f{\"u}r die Herstellung hierarchischer Kompositstrukturen. Im Gegensatz dazu verwendet Konzept 2 scheibenf{\"o}rmige Laponit®-Nanopartikel und kristallisierbare Blockcopolymere zur Strukturbildung {\"u}ber die organische Komponente durch polymervermittelte Selbstassemblierung. Komplement{\"a}re Analysemethoden (Zeta-Potenzial, DLS, SEM, XRD, DSC, TEM) zeigten sowohl eine kontrollierte Wechselwirkung zwischen den Komponenten in w{\"a}ssriger Umgebung als auch eine kontrollierte Strukturbildung, die in selbstassemblierten Nanokompositen resultiert, deren Struktur sich {\"u}ber mehrere L{\"a}ngenskalen erstreckt. Es wurde gezeigt, dass die negativ geladenen Klebebl{\"o}cke spezifisch und selektiv an den positiv geladenen R{\"a}ndern der Laponit®-Partikel binden und so Polymer-Laponit®-Nanohybridpartikel entstehen, die als Grundbausteine f{\"u}r die Kompositbildung dienen. Die Hybridpartikel sind bei Raumtemperatur elektrosterisch stabilisiert - sterisch durch ihre langen, mit Wasser wechselwirkenden Poly(2-isopropyl-2-oxazolin)-Bl{\"o}cke und elektrostatisch {\"u}ber die negativ geladenen Laponit®-Fl{\"a}chen. Im Ergebnis ließ sich Konzept 2 und damit die Strukturbildung {\"u}ber die organische Komponente erfolgreich umsetzten. Das Laponit®-Poly(2-oxazolin)-Modellsystem er{\"o}ffnete den Weg zu selbstassemblierten geschichteten quasi-hierarchischen Nanokompositstrukturen mit hohem anorganischen Anteil. Abh{\"a}ngig von der frei verf{\"u}gbaren Polymerkonzentration bei der Kompositbildung entstanden zwei unterschiedliche Komposit-Typen. Dar{\"u}ber hinaus entwarf die Arbeit einen Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r den polymervermittelten Bildungsprozess der Komposit-Strukturen. Insgesamt legt diese Arbeit Struktur-Prozess-Eigenschafts-Beziehungen offen, um selbstassemblierte bioinspirierte Kompositstrukturen zu bilden und liefert neue Einsichten zu einer geeigneten Kombination an Komponenten und Herstellungsbedingungen, die eine kontrollierte selbstassemblierte Strukturbildung mithilfe funktionalisierter Poly(2-oxazolin)-Blockcopolymere erlauben.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{John2021,
  author    = {John, Leonard},
  title     = {Neuartige DBD-Fluoreszenzfarbstoffe},
  doi       = {10.25932/publishup-51048},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-510487},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {257},
  year      = {2021},
  abstract  = {Zusammenfassung zur Dissertation „Neuartige DBD-Fluoreszenzfarbstoffe: Synthese, Untersuchungen und Anwendungen" von Leonard John In dieser Arbeit konnten auf Basis der etablierten [1,3]-Dioxolo[4,5-f][1,3]benzodioxol (DBD) Fluoreszenzfarbstoffe zwei neue Konzepte zur Darstellung unsymmetrisch funktionalisierter DBD-Fluorophore entwickelt werden. Die Variation der elektronenziehenden Reste f{\"u}hrte zu einer Erweiterung des Farbspektrums an DBD-Fluorophoren, wobei alle weiteren spektroskopischen Parameter (Fluoreszenzlebenszeit, -quantenausbeute und STOKES-Verschiebung) unver{\"a}ndert hohe Werte aufweisen. Neben der Variation der elektronenziehenden Reste wurde das "pi"-System des DBD-Farbstoffs mit der Einf{\"u}hrung von Stilben-, und Tolan-Derivaten vergr{\"o}ßert. Stilben-Derivate zeigten {\"a}hnlich gute spektroskopische Eigenschaften wie die bereits etablierten DBD-Farbstoffe. Fluorophore mit langwelliger Emission sind auf Grund der großen Gewebe-Eindringtiefe besonders interessant f{\"u}r biologische Anwendungen. Da der langwelligste Vertreter der O4-DBD-Farbstoffe in polaren Medien nur schwer l{\"o}slich ist, wurde ein Weg zur Einf{\"u}hrung l{\"o}slichkeitsvermittelnder Gruppen gesucht. Hierbei fiel die Wahl auf eine Carbons{\"a}ure-Gruppe zur Steigerung der Hydrophilie. Eine von vier untersuchten Methoden erwies sich als zielf{\"u}hrend, sodass das gew{\"u}nschte Molek{\"u}l isoliert werden konnte. Eine erh{\"o}hte Wasserl{\"o}slichkeit wurde allerdings nicht beobachtet. Zur Erforschung von Fettstoffwechselkrankheiten wie der ALZHEIMER-Krankheit werden fluoreszenzmarkierte Lipide ben{\"o}tigt. Um unterschiedliche Bereiche einer Membran zu untersuchen, war das Ziel, den Fluorophor an unterschiedlichen Stellen innerhalb der Fetts{\"a}ure zu lokalisieren. Hierbei sollte die Gesamtkettenl{\"a}nge des DBD-Lipids einer C18-Kette, analog der Stearins{\"a}ure, entsprechen. Durch die stufenweise Einf{\"u}hrung der Reste gelang es, drei DBD-Lipide herzustellen, wobei sich der Fluorophor an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Kette befindet. Die photophysikalischen Eigenschaften der Lipide weichen nur marginal von denen der reinen Fluorophore ab. Eine Einlagerung in giant unilamellar vesicles (GUVs) konnte f{\"u}r zwei Derivate beobachtet werden, wobei keine dom{\"a}nenspezifisch war. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, die vier Sauerstoffatome im DBD-Grundk{\"o}rper stufenweise durch Schwefelatome zu ersetzen und die Ringgr{\"o}ßen des DBD-Fluorophors zu variieren. F{\"u}r die Ringgr{\"o}ße zeigte der 1,2-S2-DBD mit jeweils zwei F{\"u}nfringen die besten spektroskopischen Eigenschaften. Durch die Synthese von zwei weiteren schwefelhaltigen DBD-Grundk{\"o}rpern (S1- und 1,4-S2-DBD) konnten insgesamt drei neue Farbstoffklassen zug{\"a}nglich gemacht werden. F{\"u}r alle neuen Chromophore wurden elektronenziehende Reste (Aldehyd, Acyl, Ester, Carboxy) eingef{\"u}hrt und die jeweiligen Derivate spektroskopisch untersucht. Mit steigender Anzahl an Schwefel-Atomen im Grundk{\"o}rper zeigt sich eine bathochrome Verschiebung der Emission, wobei die Werte f{\"u}r die Fluoreszenzlebenszeit- und -quantenausbeute abnehmen. Die optimalen spektroskopischen Eigenschaften aus langwelliger Emission, hoher Fluoreszenzlebenszeit und -quantenausbeute zeigt das 1,4-S2-Dialdehyd-Derivat. F{\"u}r die S1- und 1,2-S2-Dialdehyd- Derivate wurden Konzepte entwickelt, um bioreaktive Reste (Alkin, HOSu, Maleimid) einzuf{\"u}hren und die Fluorophore in biologischen Systemen anwenden zu k{\"o}nnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kaestner2021,
  author    = {Kaestner, Pia Isabel},
  title     = {Neue Polymermaterialien auf der Basis von funktionalisierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten zur potentiellen Anwendung in Membranen},
  doi       = {10.25932/publishup-50940},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-509403},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VI, 164},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit thematisiert die Synthese und Charakterisierung von neuen funktionalisierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten und deren Polymerisation. Die ionischen Fl{\"u}ssigkeiten wurden dabei sowohl mit polymerisierbaren Kationen als auch Anionen hergestellt. Zum einen wurden bei thermisch initiierten Polymerisationen Azobis(isobutyronitril) (AIBN) verwendet und zum anderen dienten bei photochemisch initiierten Polymerisationen Bis-4-(methoxybenzoyl)diethylgermanium (Ivocerin®) als Radikalstarter. Mittels Gelpermeationschromatographie konnte das Homopolymer Polydimethylaminoethylmethacrylat untersucht werden, welches erst im Anschluss an die GPC-Messungen polymeranalog modifiziert wurde. Dabei wurden nach einer Quaternisierung und anschließender Anionenmetathese bei diesen Polymeren die Grenzviskosit{\"a}ten bestimmt und mit den Grenzviskosit{\"a}ten der direkt polymerisierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten verglichen. Bei der direkten Polymerisation von Poly(N-[2-(Methacryloyloxy)ethyl]-N-butyl-N,N-dimethyl-ammoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid) lag [η_Huggins] bei 100 mL/g und bei dem polymeranalog hergestellten Polymer betrug [η_Huggins] = 40 mL/g. Die ionischen Fl{\"u}ssigkeiten mit polymerisierbaren funktionellen Gruppen wurden mittels Photo-DSC hinsichtlich der maximalen Polymerisationsgeschwindigkeit (Rpmax), der Zeit, in der dieses Maximum erreicht wurde, tmax, ihrer Glas{\"u}berganstemperatur (Tg) und des Umsatzes an Vinylprotonen untersucht. Bei diesen Messungen wurde zum einen der Einfluss der unterschiedlichen Alkylkettenl{\"a}nge am Ammoniumion und der Einfluss von verschiedenen Anionen bei gleichbleibender Kationenstruktur analysiert. So polymerisierte das ethylsubstituierte Kation mit einer tmax von 21 Sekunden am langsamsten. Die maximale Polymerisationsgeschwindigkeit (Rpmax) betrug 3.3∙10-2 s-1. Die tmax Werte der {\"u}brigen alkylsubstituierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe hingegen lagen zwischen 10 und 15 Sekunden. Die Glas{\"u}bergangstemperaturen der mittels photoinduzierter Polymerisation hergestellten Polymere lagen mit 44 bis 55 °C nahe beieinander. Alle Monomere zeigten einen hohen Umsatz der Vinylprotonen; er betrug zwischen 93 und 100\%. Mithilfe einer Bandanlage, ausger{\"u}stet mit einer LED (λ = 395 nm), konnten Polymerfilme hergestellt werden. Der Umsatz an Doppelbindungs{\"a}quivalenten dieser Filme wurde anhand der 1H-NMR Spektroskopie bestimmt. Bei der dynamisch-mechanischen Analyse wurden die Polymerfilme mit einer konstanten Heizrate und Frequenz periodisch wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt, um die Glas{\"u}bergangstemperaturen zu bestimmen. Die niedrigste Tg mit 26 °C besaß das butylsubstituierte N-[2-(Methacryloyloxy)ethyl]-N-butyl-N,N-dimethyl-ammoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid, welches als Polymerfilm mit Ivocerin® als Initiator hergestellt wurde, wohingegen die h{\"o}chste Tg bei dem gleichen Polymer, welches direkt durch freie radikalische Polymerisation der ionischen Fl{\"u}ssigkeit in Masse mit AIBN hergestellt wurde, 51 °C betrug. Zus{\"a}tzlich wurden die Filme unter dem Aspekt der Topographie mit einem Rasterkraftmikroskop untersucht, welches eine Dom{\"a}nenstruktur des Polymers N-[2-(methacryloyloxy)ethyl]-N-butyl-N,N-dimethyl-ammonium tris(pentafluorethyl)trifluorphosphat offenbarte.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Czarnecki2021,
  author    = {Czarnecki, Maciej},
  title     = {Untersuchungen zur Synthese von (1,7)-Naphthalenophanen {\"u}ber eine Dehydro-DIELS-ALDER-Reaktion als Schl{\"u}sselschritt},
  doi       = {10.25932/publishup-50867},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-508670},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {vii, 227, XXX},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die vorliegende Dissertation behandelt drei thematische Schwerpunkte. Im Ergebnisteil steht die chemische Synthese von sogenannten (1,7)-Naphthalenophanen im Vordergrund, die zur Substanzklasse von Cyclophanen geh{\"o}ren. W{\"a}hrend zahlreiche Synthesemethoden Strategien zum Aufbau von Ringsystemen (wie z. B. von Naphthalenophanen) verfolgen, die Teil einer bereits existierenden aromatischen Struktur der Ausgangsverbindung sind, nutzen nur wenige Ans{\"a}tze Reaktionen, die einen Ringschluss zum gew{\"u}nschten Produkt erst im Zuge der Synthese etablieren. Eine Benzanellierung, die eine besondere Aufmerksamkeit im Arbeitskreis erfahren hat, ist die Dehydro-DIELS-ALDER-Reaktion (DDA-Reaktion). Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass zw{\"o}lf ausgew{\"a}hlte (1,7)-Naphthalenophane, die teilweise ringgespannt und makrozyklisch aufgebaut waren, mithilfe einer photochemischen Variante der DDA-Reaktion (PDDA-Reaktion) zug{\"a}nglich gemacht werden k{\"o}nnen. Die Versuche, auf thermischem Wege (TDDA-Reaktion) (1,7)-Naphthalenophane herzustellen, misslangen. Die außergew{\"o}hnliche Reaktivit{\"a}t der Photoreaktanten konnte mithilfe quantenchemischer Berechnungen durch eine gefaltete Grundzustandsgeometrie erkl{\"a}rt werden. Dar{\"u}ber hinaus wurden Ringspannungen und strukturelle Spannungsindikatoren der relevanten Photoprodukte ermittelt und Trends in Abh{\"a}ngigkeit der Linkerl{\"a}nge in den NMR-Spektren der Zielverbindungen ermittelt sowie diskutiert. Zudem zeigte eine Variation am Chromophor (Acyl-, Carbons{\"a}ure- und Carbons{\"a}ureester) der Photoreaktanten bei der Bestrahlung in Dichlormethan eine vergleichbare Photokinetik und -reaktivit{\"a}t. Der zweite Abschnitt dieser Dissertation ist dem Design und der Entwicklung zweier Photoreaktoren f{\"u}r UV-Anwendungen im kontinuierlichen Durchfluss gewidmet, da photochemische Transformationen bekanntermaßen in ihrer Skalierbarkeit limitiert sind. Im ersten Prototyp konnten mittels effizienter Parallelschaltung mit bis zu drei UV-Lampen (𝜆𝜆 = 254, 310 und 355 nm) Produktmaterialmengen von bis zu n = 188 mmol anhand eines ausgew{\"a}hlten Fallbeispiels erreicht werden. Im konstruktionstechnisch stark vereinfachten zweiten Photoreaktor wurden alle quarzhaltigen Elemente gegen g{\"u}nstigeres PLEXIGLAS® ersetzt. Das Resultat waren identische Raum-Zeit-Ausbeuten in Bezug auf das zuvor gew{\"a}hlte Synthesebeispiel. Demnach bietet die UV-Photochemie im kontinuierlichen Durchfluss Vorteile gegen{\"u}ber der traditionellen Bestrahlung im Tauchreaktor. Hinsichtlich Reaktionszeit, Produktausbeuten und L{\"o}semittelverbrauch ist sie synthetisch weit {\"u}berlegen. Im letzten Abschnitt der Arbeit wurden diese Erkenntnisse genutzt, um biomedizinisch und pharmakologisch vielversprechende 1-Arylnaphthalen-Lignane mittels einer intramolekularen PDDA-Reaktion (IMPDDA-Reaktion) als Schl{\"u}sselschritt herzustellen. Hierzu wurden drei Konzepte erarbeitet und in der Totalsynthese von drei ausgew{\"a}hlten Zielstrukturen auf Basis des 1-Arylnaphthalengrundger{\"u}sts realisiert.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buechele2020,
  author    = {B{\"u}chele, Dominique},
  title     = {Entwicklung einer robusten Online-Methode zur Bestimmung von N{\"a}hrelementen in Ackerb{\"o}den mit einem Energie-dispersiven RFA-Sensor},
  doi       = {10.25932/publishup-48373},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-483735},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IX, 106, XLV},
  year      = {2020},
  abstract  = {Im Rahmen der vom Bundesministerium f{\"u}r Bildung und -forschung gef{\"o}rderten Forschungsinitiative „BonaRes - Boden als nachhaltige Ressource der Bio{\"o}konomie" soll sich das Teilprojekt „I4S - integrated system for site-specific soil fertility management" der Entwicklung eines integrierten Systems zum ortsspezifischen Management der Bodenfruchtbarkeit widmen. Hierf{\"u}r ist eine Messplattform zur Bestimmung relevanter Bodeneigenschaften und der quantitativen Analyse ausgew{\"a}hlter Makro- und Mikron{\"a}hrstoffe geplant. In der ersten Phase dieses Projekts liegt das Hauptaugenmerk auf der Kalibrierung und Validierung der verschiedenen Sensoren auf die Matrix Boden, der Probennahme auf dem Acker und der Planung sowie dem Aufbau der Messplattform. Auf dieser Plattform sollen in der zweiten Phase des Projektes die verschiedenen Bodensensoren installiert, sowie Modelle und Entscheidungsalgorithmen zur Steuerung der D{\"u}ngung und dementsprechend Verbesserung der Bodenfunktionen erstellt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Grundlagenuntersuchung und Entwicklung einer robusten Online-Analyse mittels Energie-dispersiver R{\"o}ntgenfluoreszenzspektroskopie (EDRFA) zur Quantifizierung ausgew{\"a}hlter Makro- und Mikron{\"a}hrstoffe in B{\"o}den f{\"u}r eine kosteng{\"u}nstige und fl{\"a}chendeckende Kartierung von Ackerfl{\"a}chen. F{\"u}r die Entwicklung eines Online-Verfahrens wurde ein dem Stand der Technik entsprechender R{\"o}ntgenfluoreszenzmesskopf in Betrieb genommen und die dazugeh{\"o}rigen Ger{\"a}teparameter auf die Matrix Boden optimiert. Die Bestimmung der analytischen Qualit{\"a}ts-merkmale wie Pr{\"a}zision und Nachweisgrenzen fand f{\"u}r eine Auswahl an N{\"a}hrelementen von Aluminium bis Zink statt. Um eine m{\"o}glichst Matrix-angepasste Kalibrierung zu erhalten, wurde sowohl mit zertifizierten Referenzmaterialien (CRM), als auch mit Ackerb{\"o}den kalibriert. Da einer der gr{\"o}ßten Nachteile der R{\"o}ntgenfluoreszenzanalyse die Beeinflussung durch Matrixeffekte ist, wurde neben der klassischen univariaten Datenauswertung auch die chemometrische multivariate Methode der Partial Least Squares Regression (PLSR) eingesetzt. Die PLSR bietet dabei den Vorteil, Matrixeffekte auszugleichen, wodurch robustere Kalibriermodelle erhalten werden k{\"o}nnen. Zus{\"a}tzlich wurde eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) durchgef{\"u}hrt, um Gemeinsamkeiten und Ausreißer innerhalb des Probensets zu identifizieren. Es zeigte sich, dass eine Klassifizierung der B{\"o}den anhand ihrer Textur Sand, Schluff, Lehm und Ton m{\"o}glich ist. Aufbauend auf den Ergebnissen idealer Bodenproben (zu Tabletten gepresste luftgetrocknete Proben mit Korngr{\"o}ßen < 0,5 mm) wurde im Verlauf dieser Arbeit die Probenvorbereitung immer weiter reduziert und der Einfluss verschiedener Kenngr{\"o}ßen untersucht. Diese Einflussfaktoren k{\"o}nnen die Dichte und die Homogenit{\"a}t der Probe, sowie Korngr{\"o}ßeneffekte und die Feuchtigkeit sein. Anhand des RMSE (Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme) und unter Ber{\"u}cksichtigung der Residuen werden die jeweils erstellten Kalibriermodelle miteinander verglichen. Um die G{\"u}te der Modelle zu bewerten, wurden diese mit einem Testset validiert. Hierf{\"u}r standen 662 Bodenproben von 15 verschiedenen Standorten in Deutschland zur Verf{\"u}gung. Da die Ergebnisse an gepressten Tabletten f{\"u}r die Elemente Al, Si, K, Ca, Ti, Mn, Fe und Zn den Anforderungen f{\"u}r eine sp{\"a}tere Online-Analyse entsprechen, wurden im weiteren Verlauf dieser Arbeit Kalibriermodelle mit losen Bodenproben erstellt. Auch hier konnten gute Ergebnisse durch ausreichende Nachweisgrenzen und eine niedrige gemittelte Messabweichung bei der Vorhersage unbekannter Testproben erzielt werden. Es zeigte sich, dass die Vorhersagef{\"a}higkeit mit der multivariaten PLSR besser ist als mit der univariaten Datenauswertung, insbesondere f{\"u}r die Elemente Mn und Zn. Der untersuchte Einfluss der Feuchtigkeit und der Korngr{\"o}ßen auf die Quantifizierung der Elementgehalte war vor allem bei leichteren Elementen deutlich zu sehen. Es konnte schließlich eine multivariate Kalibrierung unter Ber{\"u}cksichtigung dieser Faktoren f{\"u}r die Elemente Al bis Zn erstellt werden, so dass ein Einsatz an B{\"o}den auf dem Acker m{\"o}glich sein sollte. Eine h{\"o}here Messunsicherheit muss dabei einkalkuliert werden. F{\"u}r eine sp{\"a}tere Probennahme auf dem Feld wurde zudem der Unterschied zwischen statischen und dynamischen Messungen betrachtet, wobei sich zeigte, dass beide Varianten genutzt werden k{\"o}nnen. Zum Abschluss wurde der hier eingesetzte Sensor mit einem kommerziell erh{\"a}ltlichen Hand-Ger{\"a}t auf sein Quantifizierungspotential hin verglichen. Der Sensor weist anhand seiner Ergebnisse ein großes Potential als Online-Sensor f{\"u}r die Messplattform auf. Die Ergebnisse unter Laborbedingungen zeigen, dass eine robuste Analyse Ackerb{\"o}den unter Ber{\"u}cksichtigung der Einflussfaktoren m{\"o}glich ist.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Chao2020,
  author    = {Chao, Madlen},
  title     = {Entwicklung und Validierung eines Online-LIBS-Verfahrens f{\"u}r die Bestimmung von N{\"a}hrelementen in B{\"o}den},
  doi       = {10.25932/publishup-47677},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-476772},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XII, 130},
  year      = {2020},
  abstract  = {In den letzten Jahrzehnten ist die Nachfrage nach kosteng{\"u}nstigen und fl{\"a}chendeckenden Kartierungsm{\"o}glichkeiten im Hinblick auf eine ertragssteigernde und umweltfreundlichere Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Nutzfl{\"a}chen stark gestiegen. Hierf{\"u}r eignen sich spektroskopische Methoden wie die R{\"o}ntgenfluoreszenzanalyse (RFA), Raman- und Gammaspektroskopie sowie die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS). In Abh{\"a}ngigkeit von der Funktionsweise der jeweiligen Methoden werden Informationen zu verschiedensten Bodeneigenschaften wie N{\"a}hrelementgehalt, Textur und pH-Wert erhalten. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Online-LIBS-Verfahrens zur N{\"a}hrelementbestimmmung und Kartierung von Ackerfl{\"a}chen. Die LIBS ist eine schnelle und simultane Multielementanalyse bei der durch das Fokussieren eines hochenergetischen Laserpulses Probenmaterial von der Probenoberfl{\"a}che ablatiert wird und in ein Plasma {\"u}berf{\"u}hrt wird. Beim Abk{\"u}hlen des Plasmas wird Strahlung emittiert, welche R{\"u}ckschl{\"u}sse {\"u}ber die elementare Zusammensetzung der Probe gibt. Diese Arbeit ist im Teilprojekt I4S (Intelligenz f{\"u}r B{\"o}den) im Forschungsprogramm BonaRes (Boden als nachhaltige Ressource f{\"u}r die Bio{\"o}konomie) des Bundesministerium f{\"u}r Bildung und Forschung (BMBF) entstanden. Es wurden insgesamt 651 Bodenproben von verschiedenen Test-Agrarfl{\"a}chen unterschiedlichster Standorte Deutschlands gemessen, ausgewertet und zu Validierungszwecken mit entsprechender Referenzanalytik wie die Optische Emissionsspektroskopie mittels induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) und die wellenl{\"a}ngendispersive R{\"o}ntgenfluoreszenzanalyse (WDRFA) charakterisiert. F{\"u}r die Quantifizierung wurden zun{\"a}chst die Messparameter des LIBS-Systems auf die Bodenmatrix optimiert und f{\"u}r die Elemente geeignete Linien ausgew{\"a}hlt sowie deren Nachweisgrenzen bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass eine absolute Quantifizierung basierend auf einem univariaten Ansatz aufgrund der starken Matrixeffekte und der schlechten Reproduzierbarkeit des Plasmas nur eingeschr{\"a}nkt m{\"o}glich ist. Bei Verwendung eines multivariaten Ansatz wie der Partial Least Squares Regression (PLSR) f{\"u}r die Kalibrierung konnten f{\"u}r die N{\"a}hrelemente im Vergleich zur univariaten Variante Analyseergebnisse mit h{\"o}herer G{\"u}te und geringeren Messunsicherheiten ermittelt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass das multivariate Modell weiter verbessert werden kann, indem mit einer Vielzahl von gut analysierten B{\"o}den verschiedener Standorte, Bodenarten und einem breiten Gehaltsbereich kalibriert wird. Mithilfe der Hauptkomponentenanalyse (PCA) wurde eine Klassifizierung der B{\"o}den nach der Textur realisiert. Weiterhin wurde auch eine Kalibrierung mit losem Bodenmaterial erstellt. Trotz der Signalabnahme konnten f{\"u}r die verschiedenen N{\"a}hrelemente Kalibriergeraden mit ausreichender, analytischer G{\"u}te erstellt werden. F{\"u}r den Einsatz auf dem Acker wurde außerdem der Einfluss von Korngr{\"o}ße und Feuchtigkeit auf das LIBS-Signal untersucht. Die unterschiedlichen Korngr{\"o}ßen haben nur einen geringen Einfluss auf das LIBS-Signal und das Kalibriermodell l{\"a}sst sich durch entsprechende Proben leicht anpassen. Dagegen ist der Einfluss der Feuchtigkeit deutlich st{\"a}rker und h{\"a}ngt stark von der Bodenart ab, sodass f{\"u}r jede Bodenart ein separates Kalibriermodell f{\"u}r verschiedene Feuchtigkeitsgehalte erstellt werden muss. Mithilfe der PCA kann der Feuchtigkeitsgehalt im Boden grob abgesch{\"a}tzt werden und die entsprechende Kalibrierung ausgew{\"a}hlt werden. Diese Arbeit liefert essentielle Informationen f{\"u}r eine Echtzeit-Analyse von N{\"a}hrelementen auf dem Acker mittels LIBS und leistet einen wichtigen Beitrag zu einer fortschrittlichen und zukunftsf{\"a}higen Nutzung von Ackerfl{\"a}chen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Erler2020,
  author    = {Erler, Alexander},
  title     = {Entwicklung von online-Detektionsverfahren f{\"u}r landwirtschaftlich relevante Analyten},
  doi       = {10.25932/publishup-47340},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-473406},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {viii, 123},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Entwicklung nachhaltiger Bewirtschaftungs- und Produktionsmethoden ist eine der zentralen Fragestellungen der modernen Agrarwirtschaft. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit zwei Forschungsthemen, die das Konzept Nachhaltigkeit beinhalten. In beiden F{\"a}llen werden analytische Grundlagen f{\"u}r die Entwicklung entsprechender landwirtschaftlicher Arbeitsmethoden gelegt. Das erste Thema ist an den sogenannten Pr{\"a}zisionsackerbau angelehnt. Bei diesem wird die Bearbeitung von Agrarfl{\"a}chen ortsabh{\"a}ngig ausgef{\"u}hrt. Das heißt, die Ausbringung von Saatgut, D{\"u}nger, Bew{\"a}sserung usw. richtet sich nach den Eigenschaften des jeweiligen Standortes und wird nicht pauschal gleichm{\"a}ßig {\"u}ber ein ganzes Feld verteilt. Voraussetzung hierf{\"u}r ist eine genaue Kenntnis der Bodeneigenschaften. In der vorliegenden Arbeit sollten diese Parameter mittels der analytischen Technik der Laser-induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS), die eine Form der Elementaranalyse darstellt, bestimmt werden. Bei den hier gesuchten Bodeneigenschaften handelte es sich um die Gehalte von N{\"a}hrstoffen sowie einige sekund{\"a}re Parameter wie den Humusanteil, den pH-Wert und den pflanzenverf{\"u}gbaren Anteil einzelner N{\"a}hrstoffe. Diese Eigenschaften wurden durch etablierte Referenzanalysen bestimmt. Darauf aufbauend wurden die Messergebnissen der LIBS-Untersuchungen durch verschiedene Methoden der sogenannten multivariaten Datenanalyse (MVA) ausgewertet. Daraus sollten Modelle zur Vorhersage der Bodenparameter in zuk{\"u}nftigen LIBS-Messungen erarbeitet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass mit der Kombination von LIBS und MVA s{\"a}mtliche Bodenparameter erfolgreich vorhergesagt werden konnten. Dies beinhaltete sowohl die tats{\"a}chlich messbaren Elemente als auch die sekund{\"a}ren Eigenschaften, welche durch die MVA mit den Elementgehalten in Zusammenhang gebracht wurden. Das zweite Thema besch{\"a}ftigt sich mit der Vermeidung von Verlusten durch Sch{\"a}dlingsbefall bei der Getreidelagerung. Hier sollten mittels der Ionenmobilit{\"a}tsspektrometrie (IMS) Schimmelpilzkontaminationen detektiert werden. Dabei wurde nach den fl{\"u}chtigen Stoffwechselprodukten der Pilze gesucht. Die durch Referenzmessungen mit Massenspektrometern identifizierten Substanzen konnten durch IMS im Gasvolumen {\"u}ber den Proben, dem sogenannten Headspace, nachgewiesen werden. Dabei wurde nicht nur die Anwesenheit einer Kontamination festgestellt, sondern diese auch charakterisiert. Die freigesetzten Substanzen bildeten spezifische Muster, anhand derer die Pilze identifiziert werden konnten. Hier wurden sowohl verschiedene Gattungen als auch einzelne Arten unterschieden. Die Messungen fanden auf verschiedenen N{\"a}hrb{\"o}den statt um den Einfluss dieser auf die Stoffwechselprodukte zu beobachten. Auch die sekund{\"a}ren Stoffwechselprodukte der Schimmelpilze, die Mykotoxine, konnten durch IMS detektiert werden. Beide in dieser Arbeit vorgestellten Forschungsthemen konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Sowohl LIBS als auch IMS erwiesen sich f{\"u}r den Nachweis der jeweiligen Analyten als geeignet, und der Einsatz moderner computergest{\"u}tzter Auswertemethoden erm{\"o}glichte die genaue Charakterisierung der gesuchten Parameter. Beide Techniken k{\"o}nnen in Form von mobilen Ger{\"a}ten verwendet werden und zeichnen sich durch eine schnelle und sichere Analyse aus. In Kombination mit entsprechenden Modellen der MVA sind damit alle Voraussetzungen f{\"u}r Vor-Ort-Untersuchungen und damit f{\"u}r den Einsatz in der Landwirtschaft erf{\"u}llt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rietze2020,
  author    = {Rietze, Clemens},
  title     = {Optimierung und Analyse von molekularen Schaltern in komplexen Umgebungen: thermische Stabilit{\"a}t, Auslesbarkeit und Schaltbarkeit},
  doi       = {10.25932/publishup-45959},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-459594},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {131},
  year      = {2020},
  abstract  = {Seit Jahrzehnten stellen die molekularen Schalter ein wachsendes Forschungsgebiet dar. Im Rahmen dieser Dissertation stand die Verbesserung der thermischen Stabilit{\"a}t, der Auslesbarkeit und Schaltbarkeit dieser molekularen Schalter in komplexen Umgebungen mithilfe computergest{\"u}tzter Chemie im Vordergrund. Im ersten Projekt wurde die Kinetik der thermischen E → Z-Isomerisierung und die damit verbundene thermische Stabilit{\"a}t eines Azobenzol-Derivats untersucht. Daf{\"u}r wurde Dichtefunktionaltheorie (DFT) in Verbindung mit der Eyring-Theorie des {\"U}bergangszustandes (TST) angewendet. Das Azobenzol-Derivat diente als vereinfachtes Modell f{\"u}r das Schalten in einer komplexen Umgebung (hier in metallorganischen Ger{\"u}sten). Es wurden thermodynamische und kinetische Gr{\"o}ßen unter verschiedenen Einfl{\"u}ssen berechnet, wobei gute {\"U}bereinstimmungen mit dem Experiment gefunden wurden. Die hier verwendete Methode stellte einen geeigneten Ansatz dar, um diese Gr{\"o}ßen mit angemessener Genauigkeit vorherzusagen. Im zweiten Projekt wurde die Auslesbarkeit der Schaltzust{\"a}nde in Form des nichtlinearen optischen (NLO) Kontrastes f{\"u}r die Molek{\"u}lklasse der Fulgimide untersucht. Die daf{\"u}r ben{\"o}tigten dynamischen Hyperpolarisierbarkeiten unter Ber{\"u}cksichtigung der Elektronenkorrelation wurden mittels einer etablierten Skalierungsmethode berechnet. Es wurden verschiedene Fulgimide analysiert, wobei viele experimentelle Befunde best{\"a}tigt werden konnten. Dar{\"u}ber hinaus legte die theoretische Vorhersage f{\"u}r ein weiteres System nahe, dass insbesondere die Erweiterung des π-Elektronensystems ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung von NLO-Kontrasten darstellt. Die Fulgimide verf{\"u}gen somit {\"u}ber n{\"u}tzliche Eigenschaften, sodass diese in Zukunft als Bauelemente in photonischen und optoelektronischen Bereichen Anwendungen finden k{\"o}nnten. Im dritten Projekt wurde die E → Z-Isomerisierung auf ein quantenmechanisch (QM) behandeltes Dimer mit molekularmechanischer (MM) Umgebung und zwei Fluorazobenzol-Monomeren durch Molek{\"u}ldynamik simuliert. Dadurch wurde die Schaltbarkeit in komplexer Umgebung (hier selbstorgansierte Einzelschichten = SAMs) bzw. von Azobenzolderivaten analysiert. Mit dem QM/MM Modell wurden sowohl Van-der-Waals-Interaktionen mit der Umgebung als auch elektronische Kopplung (nur zwischen QM-Molek{\"u}len) ber{\"u}cksichtigt. Dabei wurden systematische Untersuchungen zur Packungsdichte durchgef{\"u}hrt. Es zeigte sich, dass bereits bei einem Molek{\"u}labstand von 4.5 {\AA} die Quantenausbeute (prozentuale Anzahl erfolgreicher Schaltprozesse) des Monomers erreicht wird. Die gr{\"o}ßten Quantenausbeuten wurden f{\"u}r die beiden untersuchten Fluorazobenzole erzielt. Es wurden die Effekte des Molek{\"u}labstandes und der Einfluss von Fluorsubstituenten auf die Dynamik eingehend untersucht, sodass der Weg f{\"u}r darauf aufbauende Studien geebnet ist.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Riemer2019,
  author    = {Riemer, Janine},
  title     = {Synthese und Charakterisierung selektiver Fluoroionophore f{\"u}r intra- und extrazellul{\"a}re Bestimmungen von Kalium- und Natrium-Ionen},
  doi       = {10.25932/publishup-44193},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-441932},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IV, 165},
  year      = {2019},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Dissertation konnten neue Kalium- und Natrium-Ionen Fluoreszenzfarbstoffe von der Klasse der Fluoroionophore synthetisiert und charakterisiert werden. Sie bestehen aus einem N Phenylazakronenether als Ionophor und unterschiedlichen Fluorophoren und sind {\"u}ber einen π-konjugierten 1,2,3-Triazol-1,4-diyl Spacer verbunden. Dabei lag der Fokus w{\"a}hrend ihrer Entwicklung darauf, diese in ihrer Sensitivit{\"a}t, Selektivit{\"a}t und in ihren photophysikalischen Eigenschaften so zu funktionalisieren, dass sie f{\"u}r intra- bzw. extrazellul{\"a}re Konzentrationsbestimmungen geeignet sind. Durch Variation der in ortho Position der N-Phenylazakronenether befindlichen Alkoxy-Gruppen und der fluorophoren Gruppe der Fluoroionophore konnte festgestellt werden, dass die Sensitivit{\"a}t und Selektivit{\"a}t f{\"u}r Kalium- bzw. Natrium-Ionen jeweils durch eine bestimmte Isomerie der 1,2,3-Triazol-1,4-diyl-Einheit erh{\"o}ht wird. Des Weiteren wurde gezeigt, dass durch eine erh{\"o}hte Einschr{\"a}nkung der N,N-Diethylamino-Gruppe des Fluorophors eine Steigerung der Fluoreszenzquantenausbeute und eine Verschiebung des Emissionsmaximums auf {\"u}ber 500 nm erreicht werden konnte. Die Einf{\"u}hrung einer Isopropoxy-Gruppe an einem N-Phenylaza-[18]krone-6-ethers resultierte dabei in einem hoch selektiven Kalium-Ionen Fluoroionophor und erm{\"o}glichte eine in vitro {\"U}berwachung von 10 - 80 mM Kalium-Ionen. Die Substitution einer Methoxy-Gruppe an einem N-Phenylaza-[15]krone-5-ether kombiniert mit unterschiedlich N,N-Diethylamino-Coumarinen lieferte hingegen zwei Natrium-Ionen Fluoroionophore, die f{\"u}r die {\"U}berwachung von intra- bzw. extrazellul{\"a}ren Natrium-Ionen Konzentrationen geeignet sind. In einem weiteren Schritt wurden N-Phenylaza-[18]krone-6-ether mit einem Fluorophor, basierend auf einem [1,3]-Dioxolo[4,5-f][1,3]benzodioxol-(DBD)-Grundger{\"u}st, funktionalisiert. Die im Anschluss durchgef{\"u}hrten spektroskopischen Untersuchungen ergaben, dass die Isopropoxy-Gruppe in ortho Position des N-Phenylaza-[18]krone-6-ether in einen f{\"u}r extrazellul{\"a}re Kalium-Ionen Konzentrationen selektiven Fluoroionophor resultierte, der die Konzentrationsbestimmungen {\"u}ber die Fluoreszenzintensit{\"a}t und -lebensdauer erm{\"o}glicht. In einem abschließenden Schritt konnte unter Verwendung eines Pyrens als fluorophore Gruppe ein weiterer f{\"u}r extrazellul{\"a}re Kalium-Ionen Konzentrationen geeigneter Fluoroionophor entwickelt werden. Die Bestimmung der Kalium-Ionen Konzentration erfolgte hierbei anhand der Fluoreszenzintensit{\"a}tsverh{\"a}ltnisse bei zwei Emissionswellenl{\"a}ngen. Insgesamt konnten 17 verschiedene neue Fluoroionophore f{\"u}r die Bestimmung von Kalium- bzw. Natrium-Ionen synthetisiert und charakterisiert werden. Sechs dieser neuen Molek{\"u}le erm{\"o}glichen in vitro Messungen der intra- oder extrazellul{\"a}ren Kalium- und Natrium-Ionen Konzentrationen und k{\"o}nnten zuk{\"u}nftig f{\"u}r in vivo Konzentrationsmessungen verwendet werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Otte2019,
  author    = {Otte, Fabian},
  title     = {C-Arylglykoside und Chalkone},
  doi       = {10.25932/publishup-43430},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-434305},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 201},
  year      = {2019},
  abstract  = {Im bis heute andauernden Zeitalter der wissenschaftlichen Medizin, konnte ein breites Spektrum von Wirkstoffen zur Behandlung diverser Krankheiten zusammengetragen werden. Dennoch hat es sich die organische Synthesechemie zur Aufgabe gemacht, dieses Spektrum auf neuen oder bekannten Wegen und aus verschiedenen Gr{\"u}nden zu erweitern. Zum einen ist das Vorkommen bestimmter Verbindungen in der Natur h{\"a}ufig limitiert, sodass synthetische Methoden immer {\"o}fter an Stelle eines weniger nachhaltigen Abbaus treten. Zum anderen kann durch Derivatisierung und Wirkstoffanpassung die physiologische Wirkung oder die Bioverf{\"u}gbarkeit eines Wirkstoffes erh{\"o}ht werden. In dieser Arbeit konnten einige Vertreter der bekannten Wirkstoffklassen C-Arylglykoside und Chalkone durch den Schl{\"u}sselschritt der Palladium-katalysierten MATSUDA-HECK-Reaktion synthetisiert werden. Dazu wurden im Fall der C-Arylglykoside zun{\"a}chst unges{\"a}ttigte Kohlenhydrate (Glykale) {\"u}ber eine Ruthenium-katalysierte Zyklisierungsreaktion dargestellt. Diese wurden im Anschluss mit unterschiedlich substituierten Diazoniumsalzen in der oben erw{\"a}hnten Palladium-katalysierten Kupplungsreaktion zur Reaktion gebracht. Bei der Auswertung der analytischen Daten konnte festgestellt werden, dass stets die trans-Diastereomere gebildet wurden. Im Anschluss konnte gezeigt werden, dass die Doppelbindungen dieser Verbindungen durch Hydrierung, Dihydroxylierung oder Epoxidierung funktionalisiert werden k{\"o}nnen. Auf diesem Wege konnte u. a. eine dem Diabetesmedikament Dapagliflozin {\"a}hnliche Verbindung hergestellt werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Arylallylchromanone durch die MATSUDA-HECK-Reaktion von verschiedenen 8-Allylchromanonen mit Diazoniumsalzen dargestellt. Dabei konnte beobachtet werden, dass eine MOM-Schutzgruppe in 7-Position der Molek{\"u}le die Darstellung von Produktgemischen unterdr{\"u}ckt und jeweils nur eine der m{\"o}glichen Verbindungen gebildet wird. Die Lage der Doppelbindung konnte mittels 2D-NMR-Untersuchungen lokalisiert werden. In Kooperation mit der theoretischen Chemie sollte durch Berechnungen untersucht werden, wie die beobachteten Verbindungen entstehen. Durch eine auftretende Wechselwirkung innerhalb des Molek{\"u}ls konnte allerdings keine explizite Aussage getroffen werden. Im Anschluss sollten die erhaltenen Verbindungen in einer allylischen Oxidation zu Chalkonen umgesetzt werden. Die Ruthenium-katalysierten Methoden zeigten u. a. keine Eignung. Es konnte allerdings eine metallfreie, Mikrowellen-unterst{\"u}tzte Methode erfolgreich erprobt werden, sodass die Darstellung einiger Vertreter dieser physiologisch aktiven Stoffklasse gelang.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gabriel2019,
  author    = {Gabriel, Christina},
  title     = {Entwicklung neuer St{\"a}rkederivate f{\"u}r die Anwendung als wasserbasierte Filmbildner in Farben und Lacken},
  doi       = {10.25932/publishup-43294},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-432942},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XVIII, 160, xxxix, x1},
  year      = {2019},
  abstract  = {In den letzten Jahrzehnten fand auch in der Beschichtungsindustrie ein Umdenken hin zu umweltfreundlicheren Farben und Lacken statt. Allerdings basieren auch neue L{\"o}sungen meist nicht auf Biopolymeren und in einem noch geringeren Anteil auf wasserbasierten Beschichtungssystemen aus nachwachsenden Rohstoffen. Dies stellt den Ankn{\"u}pfungspunkt dieser Arbeit dar, in der untersucht wurde, ob das Biopolymer St{\"a}rke das Potenzial zum wasserbasierten Filmbildner f{\"u}r Farben und Lacke besitzt. Dabei m{\"u}ssen angelehnt an etablierte synthetische Marktprodukte die folgenden Kriterien erf{\"u}llt werden: Die w{\"a}ssrige Dispersion muss mindestens einen 30\%igen Feststoffgehalt haben, bei Raumtemperatur verarbeitet werden k{\"o}nnen und Viskosit{\"a}ten zwischen 10^2-10^3 mPa·s aufweisen. Die finale Beschichtung muss einen geschlossenen Film bilden und sehr gute Haftfestigkeiten zu einer spezifischen Oberfl{\"a}che, in dieser Arbeit Glas, besitzen. Als Grundlage f{\"u}r die Modifizierung der St{\"a}rke wurde eine Kombination von molekularem Abbau und chemischer Funktionalisierung ausgew{\"a}hlt. Da nicht bekannt war, welchen Einfluss die St{\"a}rkeart, die gew{\"a}hlte Abbaureaktion als auch verschiedene Substituenten auf die Dispersionsherstellung und deren Eigenschaften sowie die Beschichtungseigenschaften aus{\"u}ben k{\"o}nnten, wurden die strukturellen Parameter getrennt voneinander untersucht. Das erste Themengebiet beinhaltete den oxidativen Abbau von Kartoffel- und Palerbsenst{\"a}rke mittels des Hypochlorit-Abbaus (OCl-) und des ManOx-Abbaus (H2O2, KMnO4). Mit beiden Abbaureaktionen konnten vergleichbare gewichtsmittlere Molmassen (Mw) von 2·10^5-10^6 g/mol (GPC-MALS) hergestellt werden. Allerdings f{\"u}hrten die gew{\"a}hlten Reaktionsbedingungen beim ManOx-Abbau zur Bildung von Gelpartikeln. Diese lagen im µm-Bereich (DLS und Kryo-REM-Messungen) und hatten zur Folge, dass die ManOx-Proben deutlich erh{\"o}hte Viskosit{\"a}ten (c: 7,5 \%; 9-260 mPa·s) im Vergleich zu den OCl--Proben (4-10 mPa·s) bei scherverd{\"u}nnendem Verhalten besaßen und die Eigenschaften von viskoelastischen Gelen (G' > G'') zeigten. Des Weiteren wiesen sie reduzierte Heißwasserl{\"o}slichkeiten (95 °C, vorrangig: 70-99 \%) auf. Der OCl--Abbau f{\"u}hrte zu hydrophileren (Carboxylgruppengehalt bis zu 6,1 \%; ManOx: bis zu 3,1 \%), nach 95 °C-Behandlung vollst{\"a}ndig wasserl{\"o}slichen abgebauten St{\"a}rken, die ein Newtonsches Fließverhalten mit Eigenschaften einer viskoelastischen Fl{\"u}ssigkeit (G'' > G') hatten. Die OCl--Proben konnten im Vergleich zu den ManOx-Produkten (10-20 \%) zu konzentrierteren Dispersionen (20-40 \%) verarbeitet werden, die gleichzeitig die Einschr{\"a}nkung von anwendungsrelevanten Mw auf < 7·10^5 g/mol zuließen (Konzentration sollte > 30 \% sein). Außerdem f{\"u}hrten nur die OCl--Proben der Kartoffelst{\"a}rke zu transparenten (alle anderen waren opak) geschlossenen Beschichtungsfilmen. Somit hebt sich die Kombination von OCl--Abbau und Kartoffelst{\"a}rke mit Hinblick auf die Endanwendung ab. Das zweite Themengebiet umfasste Untersuchungen zum Einfluss von Ester- und Hydroxyalkylether-Substituenten auf Basis einer industriell abgebauten Kartoffelst{\"a}rke (Mw: 1,2·10^5 g/mol) vor allem auf die Dispersionsherstellung, die rheologischen Eigenschaften der Dispersionen und die Beschichtungseigenschaften in Kombination mit Glassubstraten. Dazu wurden Ester und Ether mit DS/MS-Werten von 0,07-0,91 synthetisiert. Die Derivate konnten zu wasserbasierten Dispersionen mit Konzentrationen von 30-45 \% verarbeitet werden, wobei bei hydrophoberen Modifikaten ein Co-L{\"o}semittel, Diethylenglycolmonobutylether (DEGBE), eingesetzt werden musste. Die Feststoffgehalte sanken dabei f{\"u}r beide Derivatklassen vor allem mit zunehmender Alkylkettenl{\"a}nge. Die anwendungsrelevanten Viskosit{\"a}ten (323-1240 mPa·s) stiegen auf Grund von Wechselwirkungen tendenziell mit DS/MS und Alkylkettenl{\"a}nge an. Hinsichtlich der Beschichtungseigenschaften erwiesen sich die Ester vergleichend zu den Ethern als die bevorzugte Substituentenklasse, da nur die Ester geschlossene, defektfreie und mehrheitlich transparente Beschichtungsfilme bildeten, die exzellente bis sehr gute Haftfestigkeiten (ISO Klasse: 0 und 1) auf Glas besaßen. Die Ether bildeten mehrheitlich br{\"u}chige Filme. Basierend auf der Kombination der Ergebnisse aus L{\"o}semittelaustausch, den rheologischen Untersuchungen und zus{\"a}tzlichen Oberfl{\"a}chenspannungsmessungen (30-61 mN/m) konnte geschlossen werden, dass wahrscheinlich fehlende oder schlechte Haftfestigkeiten vorrangig akkumuliertem Wasser in den Beschichtungsfilmen (visuell: tr{\"u}b oder weiß) geschuldet sind, w{\"a}hrend die Br{\"u}chigkeit vermutlich auf Wechselwirkungen (H-Br{\"u}cken Wechselwirkungen, hydrophobe Wechselwirkungen) zwischen den Polymeren zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann. Insgesamt scheint die Kombination aus Kartoffelst{\"a}rke basierend auf dem OCl--Abbau mit Mw < 7·10^5 g/mol und einem Estersubstituenten eine gute Wahl f{\"u}r wasserbasierte Dispersionen mit hohen Feststoffkonzentrationen (> 30 \%), guter Filmbildung und exzellenten Haftungen auf Glas zu sein.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{SchulteOsseili2019,
  author    = {Schulte-Osseili, Christine},
  title     = {Vom Monomer zum Glykopolymer},
  doi       = {10.25932/publishup-43216},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-432169},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiii, 149},
  year      = {2019},
  abstract  = {Glykopolymere sind synthetische und nat{\"u}rlich vorkommende Polymere, die eine Glykaneinheit in der Seitenkette des Polymers tragen. Glykane sind durch die Glykan-Protein-Wechselwirkung verantwortlich f{\"u}r viele biologische Prozesse. Die Beteiligung der Glykanen in diesen biologischen Prozessen erm{\"o}glicht das Imitieren und Analysieren der Wechselwirkungen durch geeignete Modellverbindungen, z.B. der Glykopolymere. Dieses System der Glykan-Protein-Wechselwirkung soll durch die Glykopolymere untersucht und studiert werden, um die spezifische und selektive Bindung der Proteine an die Glykopolymere nachzuweisen. Die Proteine, die in der Lage sind, Kohlenhydratstrukturen selektiv zu binden, werden Lektine genannt. In dieser Dissertationsarbeit wurden verschiedene Glykopolymere synthetisiert. Dabei sollte auf einen effizienten und kosteng{\"u}nstigen Syntheseweg geachtet werden. Verschiedene Glykopolymere wurden durch funktionalisierte Monomere mit verschiedenen Zuckern, wie z.B. Mannose, Laktose, Galaktose oder N-Acetyl-Glukosamin als funktionelle Gruppe, hergestellt. Aus diesen funktionalisierten Glykomonomeren wurden {\"u}ber ATRP und RAFT-Polymerisation Glykopolymere synthetisiert. Die erhaltenen Glykopolymere wurden in Diblockcopolymeren als hydrophiler Block angewendet und die Selbstassemblierung in w{\"a}ssriger L{\"o}sung untersucht. Die Polymere formten in w{\"a}ssriger L{\"o}sung Mizellen, bei denen der Zuckerblock an der Oberfl{\"a}che der Mizellen sitzt. Die Mizellen wurden mit einem hydrophoben Fluoreszenzfarbstoff beladen, wodurch die CMC der Mizellenbildung bestimmt werden konnte. Außerdem wurden die Glykopolymere als Oberfl{\"a}chenbeschichtung {\"u}ber „Grafting from" mit SI-ATRP oder {\"u}ber „Grafting to" auf verschiedene Oberfl{\"a}chen gebunden. Durch die glykopolymerbschichteten Oberfl{\"a}chen konnte die Glykan Protein Wechselwirkung {\"u}ber spektroskopische Messmethoden, wie SPR- und Mikroring Resonatoren untersucht werden. Hierbei wurde die spezifische und selektive Bindung der Lektine an die Glykopolymere nachgewiesen und die Bindungsst{\"a}rke untersucht. Die synthetisierten Glykopolymere k{\"o}nnten durch Austausch der Glykaneinheit f{\"u}r andere Lektine adressierbar werden und damit ein weites Feld an anderen Proteinen erschließen. Die biovertr{\"a}glichen Glykopolymere w{\"a}ren alternativen f{\"u}r den Einsatz in biologischen Prozessen als Transporter von Medikamenten oder Farbstoffe in den K{\"o}rper. Außerdem k{\"o}nnten die funktionalisierten Oberfl{\"a}chen in der Diagnostik zum Erkennen von Lektinen eingesetzt werden. Die Glykane, die keine selektive und spezifische Bindung zu Proteinen eingehen, k{\"o}nnten als antiadsorptive Oberfl{\"a}chenbeschichtung z.B. in der Zellbiologie eingesetzt werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Menski2019,
  author    = {Menski, Antonia Isabell},
  title     = {Europium als strukturelle Sonde zur Analyse neuartiger Materialien},
  doi       = {10.25932/publishup-42714},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-427141},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {181},
  year      = {2019},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wird anhand von neuartigen Materialien das Potential der Europium-Lumineszenz f{\"u}r die strukturelle Analyse dargestellt. Bei diesen Materialien handelt es sich zum einen um Nanopartikel mit Matrizes aus mehreren Metall-Mischoxiden und Dotierungen durch die Sonde Europium und zum anderen um Metallorganische Netzwerke (MOFs), die mit Neodym , Samarium- und Europium-Ionen beladen sind. Die Synthese der aus der Kombination von Metalloxiden enthaltenen Nanopartikel ist unter milden Bedingungen mithilfe von speziell daf{\"u}r hergestellten Reagenzien erfolgt und hat zu sehr kleinen, amorphen Nanopartikeln gef{\"u}hrt. Durch eine nachfolgende Temperaturbehandlung hat sich die Kristallinit{\"a}t erh{\"o}ht. Damit verbunden haben sich auch die Kristallstruktur sowie die Position des Dotanden Europium ver{\"a}ndert. W{\"a}hrend die etablierte Methode der R{\"o}ntgendiffraktometrie einen Blick auf das Kristallgitter als Gesamtes erm{\"o}glicht, so trifft die Lumineszenz des Europiums durch die Sichtbarkeit einzelner Stark-Aufspaltungen Aussagen {\"u}ber dessen lokale Symmetrien. Die Symmetrie wird durch Sauerstofffehlstellen ver{\"a}ndert, welche die Sauerstoffleitf{\"a}higkeit der Nanopartikel beeinflussen. Diese ist f{\"u}r die Anwendung als Katalysatoren in industriellen Prozessen und ebenso als Sensoren und Therapeutika in biologischen Systemen von Bedeutung. Zur ersten katalytischen Charakterisierung werden die Proben mittels Temperatur-programmierter Reduktion untersucht. Des Weiteren werden die Mischoxid-Nanopartikel auch hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit als Matrix in Aufkonversionsprozessen untersucht. Die Metallorganischen Netzwerke eignen sich aufgrund ihrer mikropor{\"o}sen Struktur f{\"u}r Anwendungen in der Speicherung gleichermaßen von Nutzgasen wie auch von Schadstoffen. Ebenfalls ist eine biologische Anwendung denkbar, die insbesondere den Bereich der drug delivery-Reagenzien betrifft. Erfolgt in die mikropor{\"o}sen Strukturen der Metallorganischen Netzwerke die Einlagerung von Lanthanoid-Ionen, so k{\"o}nnen diese bei der entsprechenden Kombination als Weißlicht-Emittierer fungieren. Dabei ist neben den Verh{\"a}ltnissen zwischen den Lanthanoid-Ionen auch die genaue Position innerhalb des Netzwerks sowie die Distanz zu anderen Ionen von Interesse. Zur Untersuchung dieser Fragestellungen wird die Umgebungssensitivit{\"a}t der Europium-Lumineszenz ausgenutzt. Die auf diese Weise festgestellte Formiat-Bildung h{\"a}ngt von zahlreichen Parametern ab. Insgesamt stellt sich die im Rahmen dieser Arbeit verwendete Methodik des Einsatzes von Europium als strukturelle Sonde in h{\"o}chstem Maße vielseitig dar und zeigt seine gr{\"o}ßte St{\"a}rke in der Kombination mit weiteren Methoden der Strukturanalytik. Die auf diese Weise genauestens charakterisierten neuartigen Materialien k{\"o}nnen nun gezielt und anwendungsfokussiert weiterentwickelt werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bauch2019,
  author    = {Bauch, Marcel},
  title     = {Untersuchungen an neuartigen sauerstoffsubstituierten Donoren und Akzeptoren f{\"u}r Singulettsauerstoff},
  doi       = {10.25932/publishup-42514},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-425140},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VI, 196, xiv, A-27},
  year      = {2019},
  abstract  = {Im Verlauf dieser Arbeit wurden Aromaten wie Naphthaline und Anthracene mit Singulettsauerstoff, einer reaktiven Form des gew{\"o}hnlichen Sauerstoffs, zu sogenannten Endoperoxiden umgesetzt. Die hier eingesetzten Systeme wurden mit funktionellen Gruppen modifiziert, die {\"u}ber eine Sauerstoffbr{\"u}cke mit dem Aromaten verkn{\"u}pft sind. Die daraus entstandenen Endoperoxide sind meist besonders labil und konnten in dieser Arbeit isoliert und umfassend untersucht werden. Hierbei wurde zum einen das Reaktionsverhalten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Aromaten in Abh{\"a}ngigkeit ihrer funktionellen Gruppen unterschiedlich schnell mit Singulettsauerstoff reagieren. Die so ermittelten Reaktivit{\"a}ten wurden zus{\"a}tzlich durch theoretische Berechnungen gest{\"u}tzt. Die resultierenden Endoperoxide wurden unter verschiedenen Bedingungen wie erh{\"o}hter Temperatur oder einem sauren bzw. basischen Milieu auf ihre Stabilit{\"a}t hin untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die auf Naphthalinen basierenden Endoperoxiden den gebundenen Singulettsauerstoff in guten Ausbeuten oft schon bei sehr niedrigen Temperaturen (-40 bis 0 °C) freisetzen. Diese Verbindungen k{\"o}nnen daher als milde Quellen dieser reaktiven Sauerstoffspezies eingesetzt werden. Weiterhin konnten bei den Anthracenendoperoxiden Zerfallsmechanismen aufgekl{\"a}rt und andere reaktive Sauerstoffspezies wie Wasserstoffperoxid oder Pers{\"a}uren nachgewiesen werden. Zu den Modifikationen der Aromaten geh{\"o}ren auch Glucosereste. Dadurch k{\"o}nnten sich die hier hergestellten Endoperoxide als vielversprechende Verbindungen in der Krebstherapie herausstellen, da Krebszellen deutlich st{\"a}rker als gesunde Zellen kohlenhydratreiche Verbindungen f{\"u}r ihren Stoffwechsel ben{\"o}tigen. Bei der Spaltung von Endoperoxiden mit Glucosesubstituenten werden ebenfalls reaktive Sauerstoffspezies frei, die so zum Zelltod f{\"u}hren k{\"o}nnten.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grunert2018,
  author    = {Grunert, Bianca},
  title     = {Entwicklung von Markierungsreagenzien f{\"u}r die bildgebende Diagnostik},
  doi       = {10.25932/publishup-42283},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-422830},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {155},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die intrazellul{\"a}re Markierung mit geeigneten Reagenzien erm{\"o}glicht ihre bildgebende Darstellung in lebenden Organismen. Dieses Verfahren (auch „Zell-Tracking" genannt) wird in der Grundlagenforschung zur Entwicklung zellul{\"a}rer Therapien, f{\"u}r die Erforschung pathologischer Prozesse, wie der Metastasierung, sowie f{\"u}r Therapiekontrollen eingesetzt. Besondere Bedeutung haben in den letzten Jahren zellul{\"a}re Therapien mit Stammzellen erlangt, da sie großes Potential bei der Regeneration von Geweben bei Krankheiten wie Morbus Parkinson oder Typ-1-Diabetes versprechen. F{\"u}r die Entwicklung einer zellul{\"a}ren Therapie sind Informationen {\"u}ber den Verbleib der applizierten Zellen in vivo (Homing-Potential), {\"u}ber ihre Zellphysiologie sowie {\"u}ber die Entstehung m{\"o}glicher Entz{\"u}ndungen notwendig. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Synthese von Markierungsreagenzien, die nicht nur eine effiziente Zellmarkierung erm{\"o}glichen, sondern einen synergistischen Effekt hinsichtlich des modalit{\"a}ts{\"u}bergreifenden Einsatzes in den bildgebenden Verfahren MRT und Laser-Ablation(LA)-ICP-MS erlauben. Die MRT-Bildgebung erm{\"o}glicht die nicht invasive Nachverfolgung markierter Zellen in vivo und die LA-ICP-MS die anschließende ex vivo Analytik zur Darstellung der Elementverteilung (Bioimaging) in einer Biopsieprobe oder in einem Gewebeschnitt. F{\"u}r diese Zwecke wurden zwei verschiedene Markierungsreagenzien mit dem kontrastgebenden Element Gadolinium synthetisiert. Gadolinium eignet sich aufgrund seines hohen magnetischen Moments hervorragend f{\"u}r die MRT-Bildgebung und da es in Biomolek{\"u}len nicht nat{\"u}rlich vorkommt, konnten die Reagenzien gleichermaßen f{\"u}r die Zellmarkierung und das Bioimaging mit der LA-ICP-MS untersucht werden. F{\"u}r die Synthese eines makromolekularen Reagenzes wurde das kommerziell verf{\"u}gbare Dendrimer G5-PAMAM {\"u}ber bifunktionelle Linker mit dem Chelator DOTA funktionalisiert, um anschließend Gadolinium zu komplexieren. Ein zweites, nanopartikul{\"a}res Reagenz wurde {\"u}ber eine Solvothermal-Synthese erhalten, bei der Ln:GdVO4-Nanokristalle mit einer funktionellen Polyacryls{\"a}ure(PAA)-H{\"u}lle dargestellt wurden. Die Dotierung der Ln:GdVO4-PAA Nanokristalle mit verschiedenen Lanthanoiden (Ln=Eu, Tb) zeigte ihre prinzipielle Multiplexf{\"a}higkeit in der LA-ICP-MS. Beide Markierungsreagenzien zeichneten sich durch gute Biovertr{\"a}glichkeiten und r1-Relaxivit{\"a}ten aus, was zudem ihr Potential f{\"u}r Anwendungen als pr{\"a}klinische „blood-pool" MRT-Kontrastmittel belegte. Die Untersuchung der Zellmarkierung erfolgte anhand einer Tumorzelllinie und einer Stammzelllinie, wobei beide Zellarten erfolgreich intrazellul{\"a}r mit beiden Reagenzien markiert wurden. Nach der Zellmarkierung veranschaulichte die in vitro MRT-Bildgebung von Zell-Phantomen eine deutlichere Kontrastverst{\"a}rkung der Zellen nach der Markierung mit den Nanokristallen im Vergleich zum kommerziellen Kontrastmittel Magnevist®. Die hohe Effizienz der Zellmarkierung mit den Nanokristallen und die damit verbundenen hohen Signalintensit{\"a}ten in einer einzelnen Zelle erlaubten beim Bioimaging mit der LA-ICP-MS, Messungen bis zu einer Aufl{\"o}sung von 4 µm Laser Spot Size. Nach der Zellmarkierung mit den DOTA(Gd3+)-funktionalisierten G5-PAMAM Dendrimeren waren hingegen Aufnahmen mit der LA-ICP-MS nur bis zu einer Aufl{\"o}sung von 12 µm Laser Spot Size m{\"o}glich. Insgesamt waren die Ln:GdVO4-PAA Nanokristalle mit gr{\"o}ßerer Ausbeute und kosteng{\"u}nstiger herstellbar als die DOTA(Gd3+)-funktionalisierten G5-PAMAM Dendrimere und zeigten zudem eine effizientere Zellmarkierung. Die Ln:GdVO4-PAA Nanokristalle erscheinen somit f{\"u}r das Zell-Tracking als besonders vielversprechend. Darauf aufbauend wurden die Nanokristalle zur Etablierung der Antik{\"o}rper-Konjugation ausgew{\"a}hlt, was sie f{\"u}r die molekulare in vivo Bildgebung sowie f{\"u}r die Immuno-Bildgebung von Gewebeschnitten oder Biopsie-Proben mit der LA-ICP-MS anwendbar macht.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schulze2018,
  author    = {Schulze, Sven},
  title     = {Entwicklung und Charakterisierung optischer Biosensorplattformen basierend auf photonischen Kristallen und Faser-Bragg-Gitter},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-422139},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xviii, 149, A-23, B-2, C-8},
  year      = {2018},
  abstract  = {In dieser Arbeit steht die Entwicklung einer Sensorplattform f{\"u}r biochemische Anwendungen, welche auf einem optischen Detektionsprinzips beruht, im Vordergrund. W{\"a}hrend der Entwicklung wurden zwei komplement{\"a}re Konzeptideen behandelt, zum einen ein Sensor, der auf photonischen Kristallen und Wellenleiterstrukturen basiert und zum anderen einen faserbasierten Sensor, der chemisch modifizierte Faser-Bragg-Gitter enth{\"a}lt. Das optische Detektionsprinzip in beiden Sensorideen ist die resultierende Brechungsindex{\"a}nderung als messbare physikochemische Kenngr{\"o}ße. Das aus der Natur bekannte Ph{\"a}nomen der photonischen Kristalle, das u. a. bei Opalen und bei Schmetterlingen zu finden ist, wurde bereits 1887 von Lord Rayleigh beschrieben. Er beschrieb die optischen Eigenschaften von periodischen mehrschichtigen Filmen, welche als vereinfachtes Modell eines eindimensionalen photonischen Kristalls verstanden werden k{\"o}nnen. Die Periodizit{\"a}t der Brechungsindex{\"a}nderung resultiert in einem optischen Filter f{\"u}r Frequenzen in einem bestimmten spektralen Bereich, weshalb dann dort keine Lichtausbreitung mehr m{\"o}glich ist. Wird dieses System aber durch eine Defektstelle in der Brechungsindexperiodizit{\"a}t gest{\"o}rt, sodass daraus zwei perfekt periodische Systeme entstehen, ist die Lichtausbreitung f{\"u}r eine bestimmte Frequenz dennoch m{\"o}glich. In der Folge resultiert daraus ein schmalbandiges Signal im Transmissionsspektrum. Die erlaubte Frequenz ist dabei u. a. abh{\"a}ngig vom Brechungsindexunterschied des periodischen Systems, d.h. Ver{\"a}nderung des Brechungsindexes einer Schicht f{\"u}hrt zu einer spektralen Verschiebung der erlaubten Frequenz, dadurch kann dieses Sensorkonzept f{\"u}r biochemische Sensorik ausgenutzt werden [1]. Diese Entwicklung des auf photonischen Kristallen basierenden Sensors war eine Kooperation mit dem Industriepartner „Nanoplus GmbH". In der Doktorarbeit wurden Simulationen und praktischen Arbeiten zur Designentwicklung des Sensors und die Arbeiten an einem ersten Modellaufbau f{\"u}r die biochemischen Anwendungen durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r den faserbasierten Sensor wurden Faser-Bragg-Gitter in den Faserkern hineingeschrieben. Hill et al. entdeckten 1978, dass solche Gitterstrukturen genau wie photonische Kristalle als optische Filter fungieren [2]. Die Gitter bestehen dabei aus {\"A}nderungen des Brechungsindexes im Faserkern. Im Laufe der n{\"a}chsten vierzig Jahren wurden verschiedene Einschreibetechniken und Gitterstrukturen entwickelt, weshalb die Eigenschaften der jeweiligen Gitterstrukturen variieren. Eine solche Gitterstruktur sind u. a. die Faser-Bragg-Gitter, deren Gitterperiode, d. h. die Abst{\"a}nde der Brechungsindexmodifikationen, sich im Nanometer- bis Mikrometerbereich befinden. Aufgrund der kleinen Gitterperiode wird eine r{\"u}ckw{\"a}rtsf{\"u}hrende Welle im Kern f{\"u}r eine bestimmte Frequenz bzw. Wellenl{\"a}nge, der Bragg-Wellenl{\"a}nge, erzeugt. Im Endeffekt resultiert daraus ein schmalbandiges Signal sowohl im Transmissionsspektrum, als auch im Reflexionsspektrum. Die Resonanzwellenl{\"a}nge ist dabei proportional zu der Gitterperiode und dem effektiven Brechungsindex, welcher vom Brechungsindex des Kerns und des kernumgebenen Materials abh{\"a}ngig ist. Letztlich eignet sich diese Technik f{\"u}r physikochemische Sensorik. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Gitter mit Hilfe einer relativen neuen Herstellungsmethode in die Fasern geschrieben [3]. Anschließend stand die Entwicklung eines Biosensors im Vordergrund, wobei zun{\"a}chst ein Protokoll zum {\"A}tzen der Faser mit Flusss{\"a}ure entwickelt worden ist, dass das System sensitiv zum umgebenen Brechungsindex macht. Am Ende wurde ein Modellaufbau realisiert, indem ein Modellsystem, hier die Detektion vom C-reaktiven Protein mittels spezifischen einzelstr{\"a}ngigen DNS-Aptameren, erfolgreich getestet und quantifiziert worden ist. 1 Mandal, S.; Erickson, D. Nanoscale Optofluidic Sensor Arrays. Opt. Express 2008, 16 (3), 1623-1631. 2 Hill, K. O.; Fujii, Y.; Johnson, D. C.; Kawasaki, B. S. Photosensitivity in Optical Fiber Waveguides: Application to Reflection Filter Fabrication. Appl. Phys. Lett. 1978, 32 (10), 647-649. 3 Mart{\´i}nez, A.; Dubov, M.; Khrushchev, I.; Bennion, I. Direct Writing of Fibre Bragg Gratings by Femtosecond Laser. Electron. Lett. 2004, 40 (19), 1170.},
  language  = {de}
}