Refine
Year of publication
- 2012 (4) (remove)
Document Type
- Article (3)
- Doctoral Thesis (1)
Is part of the Bibliography
- yes (4)
Keywords
- surface chemistry (4) (remove)
Institute
Selective excitation of molecule-surface vibrations in H2 and D2 dissociatively adsorbed on Ru(0001)
(2012)
In this contribution we report about the selective vibrational excitation of H2 and D2 on Ru(0001) as an example for nonadiabatic coupling of an open quantum system to a dissipative environment. We investigate the possibility of achieving state-selective vibrational excitations of H2 and D2 adsorbed on a Ru(0001) surface using picosecond infrared laser pulses. The systems behavior is explored using pulses that are rationally designed and others that are optimized using a time-local variant of Optimal Control Theory. The effects of dissipation on the laser-driven dynamics are studied using the reduced-density matrix formalism. The non-adiabatic couplings between adsorbate and surface are computed perturbatively, for which our recently introduced state-resolved anharmonic rate model is used. It is shown that mode- and state-selective excitation can be achieved in the absence of dissipation when using optimized laser pulses. The inclusion of dissipation in the model reduces the state selectivity and the population transfer yield to highly excited states. In this case, mode activation is most effectively realized by a rational pulse of carefully chosen duration rather than by a locally optimized pulse.
Materials for biomedical applications are often chosen for their bulk properties. Other requirements such as a hemocompatible surface shall be fulfilled by suitable chemical functionalization. Here we show, that linear, side-chain methylated oligoglycerols (OGMe) are more stable to oxidation than oligo(ethylene glycol) (OEG). Poly(ether imide) (PEI) membranes functionalized with OGMes perform at least as good as, and partially better than, OEG functionalized PEI membranes in view of protein resistance as well as thrombocyte adhesion and activation. Therefore, OGMes are highly potent surface functionalizing molecules for improving the hemocompatibility of polymers.
Im Fokus dieser Arbeit stand der Aufbau einer auf DNA basierenden Nanostruktur. Der universelle Vier-Buchstaben-Code der DNA ermöglicht es, Bindungen auf molekularer Ebene zu adressieren. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der DNA prädestinieren dieses Makromolekül für den Einsatz und die Verwendung als Konstruktionselement zum Aufbau von Nanostrukturen. Das Ziel dieser Arbeit war das Aufspannen eines DNA-Stranges zwischen zwei Fixpunkten. Hierfür war es notwendig, eine Methode zu entwickeln, welche es ermöglicht, Funktionsmoleküle als Ankerelemente ortsaufgelöst auf eine Oberfläche zu deponieren. Das Deponieren dieser Moleküle sollte dabei im unteren Mikrometermaßstab erfolgen, um den Abmaßen der DNA und der angestrebten Nanostruktur gerecht zu werden. Das eigens für diese Aufgabe entwickelte Verfahren zum ortsaufgelösten Deponieren von Funktionsmolekülen nutzt das Bindungspaar Biotin-Neutravidin. Mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskops (AFM) wurde eine zu einem „Stift“ umfunktionierte Rasterkraftmikroskopspitze so mit der zu deponierenden „Tinte“ beladen, dass das Absetzen von Neutravidin im unteren Mikrometermaßstab möglich war. Dieses Neutravidinmolekül übernahm die Funktion als Bindeglied zwischen der biotinylierten Glasoberfläche und dem eigentlichen Adressmolekül. Das somit generierte Neutravidin-Feld konnte dann mit einem biotinylierten Adressmolekül durch Inkubation funktionalisiert werden. Namensgebend für dieses Verfahren war die Möglichkeit, Neutravidin mehrmals zu deponieren und zu adressieren. Somit ließ sich sequenziell ein Mehrkomponenten-Feld aufbauen. Die Einschränkung, mit einem AFM nur eine Substanz deponieren zu können, wurde so umgangen. Ferner mußten Ankerelemente geschaffen werden, um die DNA an definierten Punkten immobilisieren zu können. Die Bearbeitung der DNA erfolgte mit molekularbiologischen Methoden und zielte darauf ab, einen DNA-Strang zu generieren, welcher an seinen beiden Enden komplementäre Adressequenzen enthält, um gezielt mit den oberflächenständigen Ankerelementen binden zu können. Entsprechend der Geometrie der mit dem AFM erzeugten Fixpunkte und den oligonukleotidvermittelten Adressen kommt es zur Ausbildung einer definierten DNA-Struktur. Mit Hilfe von fluoreszenzmikroskopischen Methoden wurde die aufgebaute DNA-Nanostruktur nachgewiesen. Der Nachweis der nanoskaligen Interaktion von DNA-bindenden Molekülen mit der generierten DNA-Struktur wurde durch die Bindung von PNA (peptide nucleic acid) an den DNA-Doppelstrang erbracht. Diese PNA-Bindung stellt ihrerseits ein funktionales Strukturelement im Nanometermaßstab dar und wird als Nanostrukturbaustein verstanden.