Saroj Kumar Bhattacharryya

• In this work approaches for new detection system development for an Analytical Ultracentrifuge (AUC) were explored. Unlike its counterpart in chromatography fractionation techniques, the use of a Multidetection system for AUC has not yet been implemented to full extent despite its potential benefit. In this study we tried to couple existing fundamental spectroscopic and scattering techniques that are used in day to day science as tool for extracting analyte information. Trials were performed for adapting Raman, Light scattering and UV/Vis (with possibility to work with the whole range of wavelengths) to AUC. Conclusions were drawn for Raman and Light scattering to be a possible detection system for AUC, while the development for a fast fiber optics based multiwavelength detector was completed. The multiwavelength detector demonstrated the capability of data generation matching the literature and reference measurement data and faster data collection than that of the commercial instrument. It became obvious that with the generation ofIn this work approaches for new detection system development for an Analytical Ultracentrifuge (AUC) were explored. Unlike its counterpart in chromatography fractionation techniques, the use of a Multidetection system for AUC has not yet been implemented to full extent despite its potential benefit. In this study we tried to couple existing fundamental spectroscopic and scattering techniques that are used in day to day science as tool for extracting analyte information. Trials were performed for adapting Raman, Light scattering and UV/Vis (with possibility to work with the whole range of wavelengths) to AUC. Conclusions were drawn for Raman and Light scattering to be a possible detection system for AUC, while the development for a fast fiber optics based multiwavelength detector was completed. The multiwavelength detector demonstrated the capability of data generation matching the literature and reference measurement data and faster data collection than that of the commercial instrument. It became obvious that with the generation of data in 3-D space in the UV/Vis detection system, the user can select the wavelength for the evaluation of experimental results as the data set contains the whole range of information from UV/Vis wavelength. The detector showed the data generation with much faster speed unlike the commercial instruments. The advantage of fast data generation was exemplified with the evaluation of data for a mixture of three colloids. These data were in conformity with measurement results from normal radial experiments and without significant diffusion broadening. Thus conclusions were drawn that with our designed Multiwavelength detector, meaningful data in 3-D space can be collected with much faster speed of data generation.…
• In der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung neuer Detektoren für die Analytische Ultrazentrifugation (AUZ) untersucht und vorangetrieben. Im Gegensatz zu chromatgraphischen. Fraktionierungsmethoden werden Multidetektionssysteme bis heute nicht in der AUZ eingesetzt. Hier wird die Möglichkeit geprüft, bekannte spektroskopische sowie Streumethoden simultan zur Probenanalyse in der AUZ einzusetzen mit dem Ziel, simultan komplimentäre Informationen über die Probe zu erhalten. So wurde versucht, Raman- und UV/VIS-Spektroskopie (letztere mit der Möglichkeit, das gesamte Wellenlängenspektrum auszunutzen) und statische Lichtstreuung zu kombinieren, um das Analytverhalten während des Ultrazentrifugationsexperimentes zu untersuchen. Es wurden zum einen die Ramanspektroskopie als Detektionssystem für chemische Funktionalität in der AUZ geprüft und zum anderen gezeigt, daß die statische Kleinwinkel Lichtstreuung als direkter Molmassendetektor für den Einsatz in der AUZ geeignet erscheint. Zum anderen wurde die Entwicklung einesIn der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung neuer Detektoren für die Analytische Ultrazentrifugation (AUZ) untersucht und vorangetrieben. Im Gegensatz zu chromatgraphischen. Fraktionierungsmethoden werden Multidetektionssysteme bis heute nicht in der AUZ eingesetzt. Hier wird die Möglichkeit geprüft, bekannte spektroskopische sowie Streumethoden simultan zur Probenanalyse in der AUZ einzusetzen mit dem Ziel, simultan komplimentäre Informationen über die Probe zu erhalten. So wurde versucht, Raman- und UV/VIS-Spektroskopie (letztere mit der Möglichkeit, das gesamte Wellenlängenspektrum auszunutzen) und statische Lichtstreuung zu kombinieren, um das Analytverhalten während des Ultrazentrifugationsexperimentes zu untersuchen. Es wurden zum einen die Ramanspektroskopie als Detektionssystem für chemische Funktionalität in der AUZ geprüft und zum anderen gezeigt, daß die statische Kleinwinkel Lichtstreuung als direkter Molmassendetektor für den Einsatz in der AUZ geeignet erscheint. Zum anderen wurde die Entwicklung eines Multi-Wellenlängen-UV/VIS-Detektors abgeschlossen, um seine Eignung für den Einsatz in der AUZ und die damit verbundene Möglichkeiten der schnelleren und umfassenderen Datenerzeugung gegenüber kommerziellen Geräten zu zeigen. Dieser Multiwellendetektor liefert anstelle eines Absorptionswertes für jede radiale Position in der Messzelle direkt ein ganzes UV-Vis Spektrum und erzeugt eine zusaetzliche Dimension der Messdaten, was die Möglichkeiten der Analyse von komplexen Systemen mit multiplen Chromophoren, Teilchengrößenbestimmung über Wellenlängenabhängigkeit der Trübung oder auch der Datenmittelung enorm vergrößert. Desweiteren erlaubt der Detektor die Anwendung von Geschwindigkeitsprofilen zur Analyse extrem polydisperser Systeme. Die Entwicklung des Detektors beruht auf einem auf Linsen basierenden System mit modularem Aufbau. Dabei war die sorgfältige Ausrichtung des optischen Systems ein essentieller Punkt, um seine Eignung zu überprüfen zu können. An einer Mischung von drei Kolloiden, Halbleiternanopartikeln sowie Proteinen und deren Mischungen ist es hier gelungen, die erfolgreiche Entwicklung des UV/VIS-Detektors zu demonstrieren: Die Daten konnten schneller und mit wesentlich mehr Informationsgehalt, als auf allen kommerziellen Geräten generiert werden. Die Sedimentationskoeffizientenverteilungen stimmen dabei mit denen aus herkömmlichen Sedimentationsgeschwindigkeitsexperimenten überein, unterliegen jedoch nicht einer signifikanten diffusionsbedingten Verbreiterung. Es ist in dieser Arbeit somit gelungen, zum einen die Lichtstreuung als aussichtsreiche Methode für ein Detektorsystem in der AUZ aufzuzeigen, und zum anderen einen Multi-Wellenlängen-UV/VIS-Detektor zu entwickeln, der eine Datenerzeugung von bislang noch nicht erreichter Schnelligkeit im dreidimensionalen Raum ermöglicht.…