@phdthesis{Hain2015,
  author    = {Hain, Tilman Christian},
  title     = {Entwicklung eines experimentellen Aufbaus zur Charakterisierung nanoskaliger Systeme mittels Fluoreszenzspektroskopie und -mikroskopie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116618},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zur spektroskopischen Messmethodik nanoskaliger Strukturen. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Entwicklung und Erprobung eines spektrofluorimetrischen Aufbaus, mit dessen Hilfe ein aus Kohlenstoffnanor{\"o}hren und DNA-Oligomeren bestehendes supramolekulares Modellsystem einer optischen Untersuchung zug{\"a}nglich gemacht wird. Die Vielseitigkeit der Messeinheit aus Mikroskop und Spektrometer wird an einer weiteren Substanzklasse untermauert. So wird das Emissionsverhalten von in Siliziumcarbidkristallen induzierten Defektzentren einer r{\"a}umlich, spektral und zeitlich aufgel{\"o}sten Charakterisierung unterzogen. Die zentrale Komponente des Spektrofluorimetrieaufbaus stellt eine Superkontinuumlichtquelle dar. In Verbindung mit einem elektronisch geregelten Filtermodul zur Wellenl{\"a}ngenselektion erlaubt sie die Durchf{\"u}hrung von Photolumineszenz-Anregungsexperimenten. Im Gegensatz zu kommerziell erh{\"a}ltlichen Systemen, die {\"u}berwiegend auf eine spektroskopische Charakterisierung gel{\"o}ster oder kolloidal stabilisierter Substanzen abzielen, erlaubt der hier realisierte Aufbau auch die PL- mikroskopische Untersuchung kondensierter Proben, was durch die Epi-Bauweise auch opake Substrate einschließt. Der Einsatz von InGaAs-Sensoren weitet das Detektionsfenster auf den Nahinfrarotbereich aus, sowohl hinsichtlich des Kamera- als auch des Spektroskopiekanals. Anhand verschiedenartiger Kohlenstoffnanorohrproben, die entweder in fl{\"u}ssiger Phase dispergiert oder in festem Zustand als Film abgeschieden vorliegen, wird die Leistungsf{\"a}higkeit des PLE-Experiments unter Beweis gestellt. Neben der Zuordnung der Chiralit{\"a}ten in polydispersen SWNT-Suspensionen wird dies auch durch die Untersuchung von Energietransferprozessen und die Studie von Umgebungseinfl{\"u}ssen demonstriert. Die Charakterisierung des DNA-SWNT-Modellsystems in mikrofluidischer Umgebung macht von der fluoreszenzmikroskopischen Detektionseinheit Gebrauch. W{\"a}hrend die intrinsische Photolumineszenz der Nanor{\"o}hren sicherstellen soll, dass Letztere in ausreichender Anzahl auf den mikrostrukturierten Substraten vorhanden sind, wird die extrinsische Photolumineszenz der funktionalisierten Oligonukleotide als spektroskopisches Maß f{\"u}r die DNA-Konzentration herangezogen. Das hierbei beobachtete Agglomerationsverhalten der farbstoffmarkierten Oligomere geht mit einer lokal erh{\"o}hten Fluoreszenzintensit{\"a}t einher und erlaubt damit die quantitative Auswertung der auf PL-Einzelbildern basierenden Zeitserien. Zugleich wird damit eine Absch{\"a}tzung der DNA-Belegung auf den Nanor{\"o}hren m{\"o}glich. Im Falle der aus 16 alternierenden Guanin-Thymin-Einheiten bestehenden Basensequenz l{\"o}sen sich nach Initiieren des Desorptionsvorgangs ein Großteil der Oligomere von der Nanorohroberfl{\"a}che ab. Lediglich ein F{\"u}nftel bleibt in adsorbierter Form zur{\"u}ck, was sich jedoch f{\"u}r die Hybridstabilit{\"a}t als ausreichend erweist. Die Freisetzung weiterer Oligomere bleibt bei der Versuchstemperatur von 20 °C trotz der hohen Verd{\"u}nnung aus, da aufgrund des gr{\"o}ßeren Interadsorbatabstands und der damit verbundenen Abnahme repulsiver Wechselwirkungen die Aktivierungsbarriere f{\"u}r ihre Desorption steigt. Die Stabilit{\"a}t der DNA-SWNT-Konjugate liegt demnach in ihrer kinetischen Inertheit begr{\"u}ndet, die sie vor einer Reaggregation bewahrt. Die Studie der in Siliziumcarbid induzierten Fehlstellendefekte kann als Beleg f{\"u}r die breite Anwendbarkeit des spektrofluorimetrischen Aufbaus gelten. PL-Mikroskopaufnahmen zeigen hierbei, dass die Anzahl der Defektzentren mit der Bestrahlungsintensit{\"a}t kontrolliert werden kann - von einer kontinuierlichen Verteilung bei hohen Strahlungsintensit{\"a}ten {\"u}ber heterogene Defektansammlungen bis hin zu Einzeldefektstellen bei niedrigen Strahlungsdosen. Letztere resultieren in beugungsbegrenzten Signaturen und erlauben damit eine Charakterisierung des abbildenden Systems sowie des Anregungsfokus. Anhand der PLE-Analyse l{\"a}sst sich das Absorptionsmaximum absch{\"a}tzen. Aussagen zur zeitlichen Entwicklung des Emissionsverhaltens werden durch TCSPC-Messungen erhalten. Die abschließende Untersuchung des Photonenflusses mit Hilfe von Korrelationsexperimenten nach Hanbury Brown-Twiss zeigt bei Raumtemperatur kein Auftreten von Photonantibunching.},
  subject      = {Fluoreszenzspektroskopie},
  language  = {de}
}