@phdthesis{Henneberg2004,
  author    = {Henneberg, Oliver},
  title     = {In-situ Untersuchungen zur Entstehung von Oberfl{\"a}chengittern in Polymeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001331},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {In festen azobenzenhaltigen Polymeren wurde bei Bestrahlung mit blauem Licht ein makroskopischer Materialtransport beobachtet. Um die Dynamik der Gitterentstehung zu verfolgen, wurde am Speicherring f{\"u}r Synchrotronstrahlung ein Gitterschreibaufbau errichtet. Damit konnte erstmals in dieser Arbeit die Gitterbildungsgeschwindigkeit in-situ simultan mit R{\"o}ntgen- und Lichtstreuung untersucht werden. Mit Hilfe einer speziellen Anpassung der R{\"o}ntgenstreutheorie konnten sehr gute {\"U}bereinstimmungen von theoretischen Berechnungen mit den Messergebnissen erzielt werden. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass sich zeitgleich mit einem Oberfl{\"a}chengitter auch ein Dichtegitter entwickelt. Durch die Trennung beider Streuanteile ließ sich die Dynamik der Strukturentstehungen bestimmen. Des weiteren konnte erstmals mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie die molekulare Orientierung an der Oberfl{\"a}che eines Oberfl{\"a}chengitters nachgewiesen werden. Die Bewegungsursache kann auf einen Impuls{\"u}bertrag w{\"a}hrend der Isomerisierung zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden, w{\"a}hrend die Bewegungsrichtung durch den elektrischen Feldvektor festgelegt wird. Die Theorie der Gitterentstehung konnte verbessert werden.},
  language  = {de}
}
@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{Fischer2005,
  author    = {Fischer, Thomas},
  title     = {Lichtinduzierte Orientierungsprozesse in Azobenzen-Polymeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7133},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Beeinflussung optischer Eigenschaften durch Bestrahlung stellt eine Grundlage f{\"u}r die Herstellung anisotroper optischer Komponenten dar. In d{\"u}nnen Schichten von Azobenzen-Polymeren kann optische Anisotropie durch linear polarisierte Bestrahlung induziert oder modifiziert werden. Ziel der Arbeit war es, wesentliche Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zum Prozess der Photoorientierung zu erarbeiten, um so eine Optimierung der Materialien f{\"u}r verschiedene Anwendungen erm{\"o}glichen. In isotropen Schichten fl{\"u}ssigkristalliner und amorpher Azobenzen-Polymeren wird das Ausmaß der induzierten optischen Anisotropie g{\"u}nstig durch eine Donor/Akzeptor-Substitution in 4,4'-Position beeinflusst. Die Induktionsgeschwindigkeit ist in Schichten fl{\"u}ssigkristalliner Polymeren deutlich geringer, jedoch lassen sich h{\"o}here Werte der Doppelbrechung und des Dichroismus erreichen. In Copolymeren bewirkt die Photoorientierung der Azobenzen-Seitengruppen eine kooperative Orientierung von formanisotropen Seitengruppen. Die Mesogenit{\"a}t der nicht-photochromen Seitengruppen erh{\"o}ht das Ausmaß der induzierten optischen Anisotropie. Die Stabilit{\"a}t der induzierten Doppelbrechung und des Dichroismus wird durch diese Gruppen gesteigert. In Schichten fl{\"u}ssigkristalliner Polymeren wird die induzierte optische Anisotropie beim Tempern im Bereich der Mesophasen erheblich verst{\"a}rkt. Dabei reicht ein geringes Maß an induzierter Anisotropie aus, um Doppelbrechungs- und Dichroismuswerte zu erzielen, wie sie f{\"u}r LC-Dom{\"a}nen typisch sind. In orientierten Schichten von Azobenzen-Polymeren wird das Resultat der linear polarisierten Bestrahlung durch die St{\"a}rke der anisotropen Wechselwirkungen in den fl{\"u}ssigkristallinen Dom{\"a}nen oder den LB-Multilayern bestimmt. Eine lichtinduzierte Reorientierung kann nur erreicht werden, wenn diese Wechselwirkungen {\"u}berwunden werden k{\"o}nnen. Erfolgt eine Photoreorientierung in den orientierten Polymerschichten, werden in Copolymeren formanisotrope Seitengruppen ebenfalls kooperativ reorientiert. Eine vorgelagerte UV-Bestrahlung kann durch Erzeugung eines hohen Anteils an nicht-mesogenen Z-Isomeren die anisotropen Wechselwirkungen stark schw{\"a}chen und so die Seitengruppen entkoppeln. Aus diesem Zustand erfolgt die Photoreorientierung mit einer der Photoorientierung in isotropen Schichten vergleichbaren Effizienz. Die erarbeiteten Struktur-Eigenschafts-Beziehungen liefern einen Beitrag zur Optimierung derartiger Materialien f{\"u}r Anwendungen in den Bereichen optischer Funktionsschichten, holographischer Datenspeicherung oder der Generierung von Oberfl{\"a}chenreliefgittern.},
  subject      = {Fl{\"u}ssigkristalline Polymere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dokić2009,
  author    = {Dokić, Jadranka},
  title     = {Quantum mechanical study of molecular switches : electronic structure, kinetics and dynamical aspects},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-41796},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Molecular photoswitches are attracting much attention lately mostly because of their possible applications in nano technology, and their role in biology. One of the widely studied representatives of photochromic molecules is azobenzene (AB). With light, by a static electric field, or with tunneling electrons this specie can be "switched" from the flat and energetically more stable trans form, into the compact cis form. The back reaction can be induced optically or thermally. Quantum chemical calculations, mostly based on density functional theory, on the AB molecule, AB derivatives and related systems are presented. All the calculations were done for isolated species, however, with implications for latest experimental results aiming at the switching of surface mounted ABs. In some of these experiments, it is assumed that the switching process is substrate mediated, by attaching an electron or a hole to the adsorbate forming short-lived anion or cation resonances. Therefore, we calculated also cationic and anionic ABs in this work. An influence of external electric fields on the potential energy surfaces, was also studied. Further, by the type, number and positioning of various substituent groups, systematic changes on activation energies and rates for the thermal cis-to-trans isomerization can be enforced. The nature of the transition state for ground state isomerization was investigated. Applying Eyring's transition state theory, trends in activation energies and rates were predicted and are, where a comparison was possible, in good agreement with experimental data. Further, thermal isomerization was studied in solution, for which a polarizable continuum model was employed. The influence of substitution and an environment leaves its traces on structural properties of molecules and quantitative appearance of calculated UV/Vis spectra, as well. Finally, an explicit treatment of a solid substrate was demonstrated for the conformational switching, by scanning tunneling microscope, of a 1,5-cyclooctadiene (COD) molecule at a Si(001) surface, treated by a cluster model. At first, we studied energetics and potential energy surfaces along relevant switching coordinates by quantum chemical calculations, followed by the switching dynamics using wave packet methods. We show that, in spite the simplicity of the model, our calculations support the switching of adsorbed COD, by inelastic electron tunneling at low temperatures.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Doering2011,
  author    = {D{\"o}ring, Sebastian},
  title     = {Oberfl{\"a}chengitter in azobenzenhaltigen Schichten f{\"u}r organische DFB-Laser},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-59211},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Ein neuentwickeltes azobenzenhaltiges Material, das auf einem supramolekularen Konzept basiert, wird bez{\"u}glich seiner Strukturbildung w{\"a}hrend einer holografischen Belichtung bei 488 nm untersucht. Im Mittelpunkt stehen dabei eindimensionale, sinusf{\"o}rmige Reliefs mit Periodizit{\"a}ten kleiner 500 nm. Es wird gezeigt, wie der Grad der Vernetzung der photosensitiven Schicht die Strukturbildung in diesem Gr{\"o}ßenbereich beeinflusst. Zur Maximierung der Strukturtiefe werden gezielt Prozessparameter der Belichtung sowie Materialparameter variiert. Unter Standardbedingungen und moderaten Belichtungsintensit{\"a}ten von ca. 200 mW/cm² bilden sich innerhalb weniger Minuten bei einer Periode von 400 nm Strukturtiefen von bis zu 80nm aus. Durch die Beeinflussung von Materialparametern, wie Oberfl{\"a}chenspannung und Viskosit{\"a}t, wird die maximale Strukturtiefe auf 160nm verdoppelt. Durch Mehrfachbelichtungen wird auch die Bildung von zweidimensionalen Gittern untersucht. Die Originalstrukturen werden in einem Abformverfahren kopiert und in Schichten von unter UV-Licht aush{\"a}rtenden Polymeren {\"u}bertragen. Durch das Abformen kommt es zu einer geringf{\"u}gigen Verschlechterung der Oberfl{\"a}chenqualit{\"a}t sowie Abnahme der Strukturtiefe. Dieser Verlust wird durch eine Verringerung der Prozesstemperatur verringert. Mithilfe kopierter Oberfl{\"a}chengitter werden organische Distributed Feedback-(DFB)-Laser zweiter Ordnung hergestellt, um den Einfluss von Gitterparametern auf die Emissionseigenschaften dieser Laser zu untersuchen. Dazu erfolgt zun{\"a}chst die Charakterisierung der optischen Verst{\"a}rkungseigenschaften ausgew{\"a}hlter organischer Emittermaterialien mittels der Variablen Strichl{\"a}ngenmethode. Das mit dem Laserfarbstoff Pyrromthen567 (PM567) dotierte Polystyrol (PS) zeigt dabei trotz konzentrationsbedingter geringer Absorption eine vergleichsweise geringe Gewinnschwelle von 50µJ/cm² bei ca. 575 nm. Das aktive Gast-Wirt-System der konjugierten Polymere MEH-PPV und F8BT* weist eine hohe Absorption und eine kleine Gewinnschwelle von 2,5 µJ/cm² bei 630 nm auf. Dieses Verhalten spiegelt sich auch in den Emissionseigenschaften der damit hergestellten DFB-Laser wieder. Die Dicke der aktiven Schichten liegen im Bereich hunderter Nanometer und wird so eingestellt, dass sich nur die transversalen Grundmoden im Wellenleiter ausbreiten k{\"o}nnen. Die Gitterperiode sind so gew{\"a}hlt, dass ein Lichtmode im Verst{\"a}rkungsbereich des Emittermaterials liegt. Die Emissionslinien der Laser sind mit FWHM-Werten von bis zu 0,3 nm spektral sehr schmalbandig und weisen auf eine sehr gute Gitterqualit{\"a}t hin. Die Untersuchungen liefern minimale Laserschwellen und maximale differentielle Effizienzen von 4,0µJ/cm² und 8,4\% f{\"u}r MEH-PPV in F8BT* (bei ca. 640nm) sowie 80 µJ/cm² und 0,9\% f{\"u}r PM567 in PS (bei ca. 575 nm). Die Vergr{\"o}ßerung der Strukturtiefe von 40nm auf 80nm in mit MEH-PPV dotierten F8BT*-Lasern zu einem deutlichen Anstieg der ausgekoppelten Energie sowie der differentiellen Effizienz und einem geringen Absinken der Laserschwelle. Dies ist ein Resultat der erh{\"o}hten Kopplung von Lasermode und Gitter. Die Emission von DFB-Lasern mit zweidimensionalen Oberfl{\"a}chengittern zeigen eine Verringerung der Divergenz aber kein Einfluss auf die Laserschwelle. Abschließend erfolgt eine Vermessung der Photostabilit{\"a}t von DFB-Lasern unter verschiedenen Bedingungen. Das Einbringen eines konjugierten Polymers in eine aktive Matrix sowie der Betrieb in einer Stickstoffatmosph{\"a}re f{\"u}hren dabei zu einer Erh{\"o}hung der Lebensdauer auf {\"u}ber eine Million Pulse. Durch die Kombination von Oberfl{\"a}chengittern in PDMS-Filmen mit elektroaktiven Substraten wird eine elektrisch steuerbare Deformation des Beugungsgitters erreicht und auf einen DFB-Laser {\"u}bertragen. Die spannungsinduzierte Verformung wird zun{\"a}chst in Beugungsexperimenten charakterisiert und ein optimaler Arbeitspunkt bestimmt. Mit den beiden Elastomeren SEBS12 und VHB4910 werden in den Gittern maximale Perioden{\"a}nderungen von 1,3\% bzw. 3,4\% bei einer Steuerspannung von 2 kV erreicht. Der Unterschied resultiert aus den verschiedenen Elastizit{\"a}tsmoduln der Materialien. {\"U}bertragen auf DFB-Laser resultiert eine Variation der Gitterperiode senkrecht zu den Gitterlinien in einer kontinuierlichen Verschiebung der Emissionswellenl{\"a}nge. Mit einem Spannungssignal von 3,25 kV wird die schmalbandige Emission eines elastischen DFB-Lasers kontinuierlich um fast 50nm von 604 nm zu 557 nm hin verschoben. Aus dem Deformationsverhalten sowohl der reinen Beugungsgitter als auch der Laser werden R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Elastizit{\"a}t der verwendeten Materialien gezogen und erlauben Verbesserungen der Bauteile.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pavlenko2016,
  author    = {Pavlenko, Elena},
  title     = {Hybrid nanolayer architectures for ultrafast acousto-plasmonics in soft matter},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99544},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {85},
  year      = {2016},
  abstract  = {The goal of the presented work is to explore the interaction between gold nanorods (GNRs) and hyper-sound waves. For the generation of the hyper-sound I have used Azobenzene-containing polymer transducers. Multilayer polymer structures with well-defined thicknesses and smooth interfaces were built via layer-by-layer deposition. Anionic polyelectrolytes with Azobenzene side groups (PAzo) were alternated with cationic polymer PAH, for the creation of transducer films. PSS/PAH multilayer were built for spacer layers, which do not absorb in the visible light range. The properties of the PAzo/PAH film as a transducer are carefully characterized by static and transient optical spectroscopy. The optical and mechanical properties of the transducer are studied on the picosecond time scale. In particular the relative change of the refractive index of the photo-excited and expanded PAH/PAzo is Δn/n = - 2.6*10-4. Calibration of the generated strain is performed by ultrafast X-ray diffraction calibrated the strain in a Mica substrate, into which the hyper-sound is transduced. By simulating the X-ray data with a linear-chain-model the strain in the transducer under the excitation is derived to be Δd/d ~ 5*10-4. Additional to the investigation of the properties of the transducer itself, I have performed a series of experiments to study the penetration of the generated strain into various adjacent materials. By depositing the PAzo/PAH film onto a PAH/PSS structure with gold nanorods incorporated in it, I have shown that nanoscale impurities can be detected via the scattering of hyper-sound. Prior to the investigation of complex structures containing GNRs and the transducer, I have performed several sets of experiments on GNRs deposited on a small buffer of PSS/PAH. The static and transient response of GNRs is investigated for different fluence of the pump beam and for different dielectric environments (GNRs covered by PSS/PAH). A systematic analysis of sample architectures is performed in order to construct a sample with the desired effect of GNRs responding to the hyper-sound strain wave. The observed shift of a feature related to the longitudinal plasmon resonance in the transient reflection spectra is interpreted as the event of GNRs sensing the strain wave. We argue that the shift of the longitudinal plasmon resonance is caused by the viscoelastic deformation of the polymer around the nanoparticle. The deformation is induced by the out of plane difference in strain in the area directly under a particle and next to it. Simulations based on the linear chain model support this assumption. Experimentally this assumption is proven by investigating the same structure, with GNRs embedded in a PSS/PAH polymer layer. The response of GNRs to the hyper-sound wave is also observed for the sample structure with GNRs embedded in PAzo/PAH films. The response of GNRs in this case is explained to be driven by the change of the refractive index of PAzo during the strain propagation.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Titov2017,
  author    = {Titov, Evgenii},
  title     = {Quantum chemistry and surface hopping dynamics of azobenzenes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394610},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {205},
  year      = {2017},
  abstract  = {This cumulative doctoral dissertation, based on three publications, is devoted to the investigation of several aspects of azobenzene molecular switches, with the aid of computational chemistry. In the first paper, the isomerization rates of a thermal cis → trans isomerization of azobenzenes for species formed upon an integer electron transfer, i.e., with added or removed electron, are calculated from Eyring's transition state theory and activation energy barriers, computed by means of density functional theory. The obtained results are discussed in connection with an experimental study of the thermal cis → trans isomerization of azobenzene derivatives in the presence of gold nanoparticles, which is demonstrated to be greatly accelerated in comparison to the same isomerization reaction in the absence of nanoparticles. The second paper is concerned with electronically excited states of (i) dimers, composed of two photoswitchable units placed closely side-by-side, as well as (ii) monomers and dimers adsorbed on a silicon cluster. A variety of quantum chemistry methods, capable of calculating molecular electronic absorption spectra, based on density functional and wave function theories, is employed to quantify changes in optical absorption upon dimerization and covalent grafting to a surface. Specifically, the exciton (Davydov) splitting between states of interest is determined from first-principles calculations with the help of natural transition orbital analysis, allowing for insight into the nature of excited states. In the third paper, nonadiabatic molecular dynamics with trajectory surface hopping is applied to model the photoisomerization of azobenzene dimers, (i) for the isolated case (exhibiting the exciton coupling between two molecules) as well as (ii) for the constrained case (providing the van der Waals interaction with environment in addition to the exciton coupling between two monomers). For the latter, the additional azobenzene molecules, surrounding the dimer, are introduced, mimicking a densely packed self-assembled monolayer. From obtained results it is concluded that the isolated dimer is capable of isomerization likewise the monomer, whereas the steric hindrance considerably suppresses trans → cis photoisomerization. Furthermore, the present dissertation comprises the general introduction describing the main features of the azobenzene photoswitch and objectives of this work, theoretical basis of the employed methods, and discussion of gained findings in the light of existing literature. Also, additional results on (i) activation parameters of the thermal cis → trans isomerization of azobenzenes, (ii) an approximate scheme to account for anharmonicity of molecular vibrations in calculation of the activation entropy, as well as (iii) absorption spectra of photoswitch-silicon composites obtained from time-demanding wave function-based methods are presented.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sharma2023,
  author    = {Sharma, Anjali},
  title     = {Optical manipulation of multi-responsive microgels},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {207},
  year      = {2023},
  abstract  = {This dissertation focuses on the understanding of the optical manipulation of microgels dispersed in aqueous solution of azobenzene containing surfactant. The work consists of three parts where each part is a systematic investigation of the (1) photo-isomerization kinetics of the surfactant in complex with the microgel polymer matrix, (2) light driven diffusiosmosis (LDDO) in microgels and (3) photo-responsivity of microgel on complexation with spiropyran. The first part comprises three publications where the first one [P1] investigates the photo-isomerization kinetics and corresponding isomer composition at a photo-stationary state of the photo-sensitive surfactant conjugated with charged polymers or micro sized polymer networks to understand the structural response of such photo-sensitive complexes. We report that the photo-isomerization of the azobenzene-containing cationic surfactant is slower in a polymer complex compared to being purely dissolved in an aqueous solution. The surfactant aggregates near the polyelectrolyte chains at concentrations much lower than the bulk critical micelle concentration. This, along with the inhibition of the photo-isomerization kinetics due to steric hindrance within the densely packed aggregates, pushes the isomer-ratio to a higher trans-isomer concentration for all irradiation wavelengths. The second publication [P2] combines experimental results and non-adiabatic dynamic simulations for the same surfactant molecules embedded in the micelles with absorption spectroscopy measurements of micellar solutions to uncover the reasons responsible for the slowdown in photo induced trans → cis azobenzene isomerization at concentrations higher than the critical micelle concentration (CMC). The simulations reveal a decrease of isomerization quantum yields for molecules inside the micelles and observes a reduction of extinction coefficients upon micellization. These findings explain the deceleration of the trans → cis switching in micelles of the azobenzene-containing surfactants. Finally, the third publication [P3] focusses on the kinetics of adsorption and desorption of the same surfactant within anionic microgels in the dark and under continuous irradiation. Experimental data demonstrate, that microgels can serve as a selective absorber of the trans isomers. The interaction of the isomers with the gel matrix induces a remotely controllable collapse or swelling on appropriate irradiation wavelengths. Measuring the kinetics of the microgel size response and knowing the exact isomer composition under light exposure, we calculate the adsorption rate of the trans-isomers. The second part comprises two publications. The first publication [P4] reports on the phenomenon of light-driven diffusioosmotic (DO) long-range attractive and repulsive interactions between micro-sized objects, whose range extends several times the size of microparticles and can be adjusted to point towards or away from the particle by varying irradiation parameters such as intensity or wavelength of light. The phenomenon is fueled by the aforementioned photosensitive surfactant. The complex interaction of dynamic exchange of isomers and photo-isomerization rate yields to relative concentrations gradients of the isomers in the vicinity of micro-sized object inducing a local diffusioosmotic (DO) flow thereby making a surface act as a micropump. The second publication [P5] exclusively aims the visualization and investigation of the DO flows generated from microgels by using small tracer particles. Similar to micro sized objects, the flow is able to push adjacent tracers over distances several times larger than microgel size. Here we report that the direction and the strength of the l-LDDO depends on the intensity, irradiation wavelength and the amount of surfactant adsorbed by the microgel. For example, the flow pattern around a microgel is directed radially outward and can be maintained quasi-indefinitely under exposure at 455 nm when the trans:cis ratio is 2:1, whereas irradiation at 365 nm, generates a radially transient flow pattern, which inverts at lower intensities. Lastly, the third part consists of one publication [P6] which, unlike the previous works, reports on the study of the kinetics of photo- and thermo-switching of a new surfactant namely, spiropyran, upon exposure with light of different wavelengths and its interaction with p(NIPAM-AA) microgels. The surfactant being an amphiphile, switches between its ring closed spiropyran (SP) form and ring open merocyanine (MC) form which results in a change in the hydrophilic-hydrophobic balance of the surfactant as MC being a zwitterionic form along with the charged head group, generates three charges on the molecule. Therefore, the MC form of the surfactant is more hydrophilic than in the case of the neutral SP state. Here, we investigate the initial shrinkage of the gel particles via charge compensation on first exposure to SP molecules which results from the complex formation of the molecules with the gel matrix, triggering them to become photo responsive. The size and VPTT of the microgels during irradiation is shown to be a combination of heating up of the solution during light absorption by the surfactant (more pronounced in the case of UV irradiation) and the change in the hydrophobicity of the surfactant.},
  language  = {en}
}