TY  - THES
A1  - Jahn, Andreas
T1  - Zerebrale Nahinfrarotspektroskopie bei Neugeborenen : Eine Untersuchung mit dem "CRITIKON 2020 Cerebral RedOx Monitor"
T1  - Nearinfrared spectroscopy in newborn infants: A study with the "CRITIKON 2020 Cerebral RedOx Monitor"
N2  - Frühgeborene und schwerkranke Neugeborene haben ein hohes Risiko für eine zerebrale Schädigung durch Hypoxie und Ischämie. Mit der Entwicklung der Nahinfrarotspektroskopie kam die Hoffnung auf, eine nicht-invasive, kontinuierliche Überwachungsmethode der zerebralen Perfusion und Oxygenierung zu erhalten. Der „CRITIKON™ 2020 Cerebral RedOx Monitor“ wurde als ein Nahinfrarot-spektroskopie-Gerät für den klinischen Einsatz zugelassen, welches erstmals die Möglichkeit einer Quantifizierung der Messparameter regionale Sauerstoffsättigung, sowie reduziertes und oxygeniertes Hämoglobin garantieren sollte. Letztere sollten die Bestimmung der Konzentration des gesamten Hämoglobins als Perfusionsparameter ermöglichen. In der vorliegenden Studie wurde an 103 Früh- und Neugeborenen mit einem Gestationsalter von 24 bis 42 Wochen und einem Geburtsgewicht zwischen 380 und 4990 Gramm untersucht, ob sich Signalqualität und Messwerte bei unterschiedlichen Sensorpositionen am kindlichen Kopf unterscheiden und welche Einflüsse das Lebensalter bei den Verlaufsuntersuchungen zwischen dem 1. und 30. Lebenstag sowie die sich verändernden Bilirubin- und Hämoglobinkonzentrationen auf die Messergebnisse haben. Hierzu wurden insgesamt 1893 Messungen ausgewertet. Die Position des Sensors war entscheidend für eine erfolgreiche Messung. Die Ableitung der Messwerte auf der Stirn führte zu signifikant weniger gescheiterten Messversuchen als bei parietaler Sensorposition (2,3 % vs. 25,3 %; p<0,001). Das Anbringen des Sensors seitlich der Mittellinie der Stirn (Sagittallinie) ca. 2 cm über den Augenbrauen erwies sich am geeignetesten um nicht Gefässstrukturen beider Hemisphären zu erfassen. In den ersten dreissig Lebenstagen wurden bei frontal-seitlicher Sensorposition, vor allem für die Hämoglobinparameter, signifikant niedrigere Messwerte ermittelt als zentral oder parietal (p<0,001). Als Hauptursache ist der relativ grosse Abstand sowohl zu den grossen intrakraniellen Blutgefässen der temporo-parietalen Region als auch zur Arteria cerebri anterior und dem venösen Sinus sagittalis im Frontalkortexbereich anzusehen. Die optischen Eigenschaften des zerebralen und extrazerebralen Gewebes differieren zwischen den Kopfregionen und beeinträchtigten vor allem parietal signifikant die Signalqualität. Der Einfluss des extrazerebralen Gewebes auf das NIRS-Signal scheint bei Neugeborenen, im Gegensatz zu erwachsenen Patienten, vor allem im Stirnbereich vernachlässigbar. Es zeigte sich eine signifikante positive Korrelation zwischen dem Gestationsalter und den Messergebnissen für die NIRS-Hämoglobinparameter (0,54 = r = 0,82; p<0,01). Hierfür könnten Verschiebungen zwischen den unterschiedlich vaskularisierten Gewebeklassen im Gehirn des Neugeborenen zwischen der 25. und 42. postkonzeptionellen Woche und ihre Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften mitverantwortlich sein. Sowohl das totale Hämoglobin als auch die regionale Sauerstoffsättigung zeigten einen tendenziellen Rückgang im Verlauf des ersten Lebensmonats. Gruppen- und parameterspezifisch konnten signifikante Abnahmen zum 5. und 30. Lebenstag (p<0,05) dargestellt werden. Die im Verlauf abfallende Hämoglobinkonzentration im Blut könnte dazu beitragen. Sie korreliert signifikant mit der Abnahme der NIRS-Messwerte für die regionale Sauerstoffsättigung (r = 0,81; p<0,05). Die Bilirubinkonzentration im Blutplasma hat bei Neugeborenen allenfalls geringen Einfluss auf das NIRS-Signal. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass in den meisten Fällen Messungen des totalen Hämoglobins und der regionalen Sauerstoffsättigung bei Früh- und Neugeborenen mit dem „CRITIKON™ 2020 Cerebral RedOx Monitor“ bereits in den ersten Lebenstagen zu reproduzierbaren Ergebnissen führen, ohne dabei die Patienten zu beeinträchtigen. Klinische Folgerungen aus den quantifizierten Angaben sollten jedoch derzeit mit Vorsicht gezogen werden, da die Ergebnisse neben möglichen weiteren nicht untersuchten Einflüssen bereits alleine durch die Sensorposition, das Gestations- und Lebensalter, sowie den individuellen Hämoglobinwert nicht unerheblich beeinflusst werden. Weiterführende Studien und die Erarbeitung von Normwerttabellen sind notwendig. Bis dahin empfehlen sich für die klinischen Anwendungen nur Messungen relativer Unterschiede wie beispielsweise bei Verlaufsstudien einzelner Patienten unter Einfluss therapeutischer Massnahmen.
N2  - Disturbed cerebral hemodynamics and oxygen supply are major causes of brain injury in newborn, especially preterm infants. Near infrared spectroscopy (NIRS) is able to detect changes in cerebral tissue hemoglobin concentration and oxygen saturation. In the past, absolute quantification of tissue chromophores has not been possible. The now commercially available "CRITIKON™ 2020 Redox Monitor" provides realtime cerebral oxygen saturation and quantified values for oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin and total hemoglobin concentration.The aim of this study in a group of 103 newborn infants (gestational age 24 - 42 weeks) was to evaluate the influence of the position of the NIRS probe, the gestational age, the postnatal age and the blood hemoglobin and bilirubin concentration on the "CRITIKON 2020 Redox Monitor" measurements. The measurement failure rate was significantly higher when the NIRS probe was fixed on the parietal region of the scalp compared with the probe fixed on the frontal region. There were significant differences in the cerebral hemoglobin concentration in different regions of the head. The cerebral hemoglobin concentration correlated significantly with the gestational age. The blood bilirubin concentration did not influence the NIRS measurements. Both the cerebral hemoglobin concentration and the cerebral oxygen saturation showed a tendency to decrease within 1 month after birth. This study demonstrates that quantified NIRS measurements are influenced by the position of the probe, the gestational age, the postnatal age and the blood hemoglobin concentration.
KW  - Nahinfrarotspektroskopie
KW  - Neugeborenes
KW  - zerebrale Oxygenierung
KW  - zerebrale Hämoglobinkonzentration
KW  - nearinfrared
KW  - spectroscopy
KW  - newborn
KW  - cerebral oxygenation
KW  - cerebral hemoglobin concentration
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8772
ER  - 
TY  - THES
A1  - Moigno, Damien
T1  - Study of the ligand effects on the metal-ligand bond in some new organometallic complexes using FT-Raman and -IR spectroscopy, isotopic substitution and density functional theory techniques
T1  - Untersuchung der Wirkung von Liganden auf die Metall-Ligand Bindungen einiger neuer organometallischer Komplexe mit Hilfe der FT-Raman und -IR Spektroskopie, isotopischen Substitution und DFT Techniken
N2  - The present studies which have been performed in the work-group C-2 (Prof. W. Kiefer) within the program of the Sonderforschungsbereichs 347, deal with the FT-Raman and –IR spectroscopy on new organometallic complexes, synthesized in the work-groups B-2 (Prof. W. Malisch), B-3 (Prof. W. A. Schenk), D-1 (Prof. H. Werner) and D-4 (Prof. D. Stalke). The FT-Raman spectra recorded at 1064 nm led to very useful and interesting information. Furthermore, the DFT calculations which are known to offer promise of obtaining accurate vibrational wavenumbers, were successfully used for the assignment of the vibrational spectra. For the first time it has been possible to ascribe exactly the n(RhC) stretching mode in the vinylidene rhodium(I) complex trans-[RhF(=C=CH2)(PiPr3)2] by using isotopic substitution, in conjunction with theoretical calculations. This is also true for the complexes trans-[RhF(CO)(PiPr3)2], trans-[RhF(C2H4)(PiPr3)2], trans-[RhX(=C=CHPh)(PiPr3)2] (X = F, Cl, Br, I, Me, PhCºC) and trans-[RhX(CN-2,6-xylyl)(PiPr3)2] (X = F, Cl, Br, I, CºCPh). In addition, the comparison between the n(RhC) wavenumbers of the complexes trans-[RhF(=13C=13CH2)(PiPr3)2] and trans-[RhF(CO)(PiPr3)2], containing the isoelectronic ligands 13C=13CH2 and CO, which have the same reduced mass, indicated that the Rh-C bond is stronger in the carbonyl than in the vinylidene complex. Besides, the n(RhF) stretching mode, which has been observed at higher wavenumbers in the FT-Raman and -IR spectra of trans-[RhF(CO)(PiPr3)2], showed that the carbonyl ligand is a better p-acceptor and a less effective s-donor than the vinylidene one. Moreover, the comparison of the n(CºC) and n(Rh-C) modes from the FT-Raman spectrum of the complexes trans-[Rh(CºCPh)(L)(PiPr3)2] (L = C=CHPh, CO, CN-2,6-xylyl) point out that the p-acceptor ability of the ligand trans to CºCPh should rise in the order C=CH2 < CO < CN-2,6-xylyl £ C=CHPh. The investigated sensitivity of the n(RhC), n(CC), n(CO) and n(CN) vibrational modes to the electronic modifications occuring in the vinylidene, carbonyl, ethylene and isonitrile complexes, should allow in the future the examination of the p-acceptor or p-donor properties of further ligands. Likewise, we were able to characterize the influence of various X ligands on the RhC bond by using the n(RhC) stretching mode as a probe for the weakening of this. The calculated wavenumbers of the n(RhC) for the vinylidene complexes trans-[RhX(=C=CHR)(PiPr3)2], where R = H or Ph, suggested that the strength of the Rh=C bond increases along the sequence X = CºCPh < CH3 < I < Br < Cl < F. For the series of carbonyl compounds trans-[RhX(CO)(PiPr3)2], where X = F, Cl, Br and I, analogous results have been obtained and confirmed from the model compounds trans-[RhX(CO)(PMe3)2]. Since, the calculated vibrational modes for the ethylene complex trans-[RhF(C2H4)(PiPr3)2] were in good agreement with the experimental results and supported the description of this complex as a metallacyclopropane, we were interested in getting more information upon this class of compounds. In this context, we have recorded the FT-Raman and -IR spectra of the thioaldehyde complexes mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CH2)] and mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CD2)] which have been synthezised by B-3. The positions of the different WL vibrational modes anticipated by the DFT calculations, were consistent with the experimental results. Indeed, the analysis of the band shifts in the FT-Raman and –IR spectra of the isotopomer mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CD2)] confirmed our assignment. The different stereoisomers of complex mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CH2)] were investigated too, since RMN and IR-data have shown that complex mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CH2)] lead in solution to an equilibrium. Since the information on the vibrational spectra of the molybdenum and tungsten complexes Cp(CO)2M-PR2-X (M = Mo, W; R = Me, tBu, Ph; X = S, Se) is very scarce, we extended our research work to this class of compounds. We have tried to elucidate the bonding properties in these chalcogenoheterocycle complexes by taking advantage of the mass effect on the different metal atoms (W vs. Mo). Thus, the observed band shifts allowed to assign most of the ML fundamental modes of these complexes. This project and the following one were a cooperation within the work-group B-2. The Raman and IR spectra of the matrix isolated photoproducts expected by the UV irradiation of the iron silyl complex Cp(CO)2FeSiH2CH3 have been already reported by Claudia Fickert and Volker Nagel in their PhD-thesis. Since no exact assignment was feasible for these spectra, we were interested in the study of the reaction products created by irradiation of the carbonyl iron silyl complex Cp(CO)2FeCH2SiH3. Although the calculated characteristic vibrational modes of the metal ligand unit for the various photoproducts are significantly different in constitution, they are very similar in wavenumbers, which did not simplify their identification. However, the theoretical results have been found to be consistent with the earlier experimental results. Finally, the last part of this thesis has been devoted to the (2-Py)2E- anions which exhibit a high selectivity toward metal-coordination. All di(2-pyridyl) amides and -phosphides which were synthesized by D-4, coordinate the R2Al+ fragment via both ring nitrogen atoms. This already suggests that the charge density in the anions is coupled into the rings and accumulated at the ring nitrogen atoms, but the Lewis basicity of the central nitrogen atom in Et2Al(2-Py)2N is still high enough to coordinate a second equivalent AlEt3 to form the Lewis acid base adduct Et2Al(2-Py)2NAlEt3. Due to the higher electronegativity of the central nitrogen atom in Me2Al(2-Py)2N, Et2Al(2-Py)2N and Et2Al(2-Py)2NAlEt3, compared to the bridging two coordinated phosphorus atom in Me2Al(2-Py)2P and Et2Al(2-Py)2P, the di(2-pyridyl)amide is the hardest Lewis base. In the phosphides merely all charge density couples into the rings leaving the central phosphorus atom only attractive for soft metals. These results were confirmed by using DFT and MP2 calculations. Moreover, a similar behaviour has been observed and described for the benzothiazolyl complex [Me2Al{Py(Bth)P}], where complementary investigations are to be continued. The DFT calculations carried out on the model compounds analysed in these studies supply very accurate wavenumbers and molecular geometries, these being in excellent agreement with the experimental results obtained from the corresponding isolated complexes.
N2  - Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 347 „Selektive Reaktionen Metall-aktivierter Moleküle“ im Teilprojekt C-2 (Prof. W. Kiefer) „Laserspektroskopie zur Charakterisierung der Struktur und Dynamik Metall-gebundener Moleküle“ durchgeführt. Diese befaßt sich mit den Infrarot- und Raman-spektroskopischen Untersuchungen an Übergangsmetallverbindungen, die in den Teilprojekten B-2 (Prof. W. Malisch), B-3 (Prof. W. A. Schenk), D-1 (Prof. H. Werner), D-4 (Prof. D. Stalke) synthetisiert wurden. Durch den Einsatz der FT-Raman-Spektroskopie mit langwelliger Laseranregung im NIR-Bereich und zum Teil von isotopenmarkierten Molekülen konnten aussagekräftige Spektren erhalten werden. Die Dichtefunktionnaltheorie stellte sich als geeignetes Mittel zur Vorhersage und Interpretation der Schwingungsspektren heraus. Abhängig von der Größe der betrachteten Komplexe waren jeweils Rechnungen nötig, die auf sehr unterschiedlichen theoretischen Niveaus basierten. Zum ersten Mal wurde mit Hilfe der Isotopenmarkierung und der Dichtefunktionaltheorie die Valenzschwingung n(Rh=C) in trans-[RhF(L)(PiPr3)2] (L = C=CH2, 13C=13CH2) charakterisiert. Diese zeigte sich als eine starke Raman-Bande und konnte ebenfalls im trans-[RhF(CO)(PiPr3)2] identifiziert werden. Darüber hinhaus erkannte man beim Vergleich von trans-[RhF(13C=13CH2)(PiPr3)2] und trans-[RhF(CO)(PiPr3)2] eine Verschiebung nach höheren Wellenzahlen der Valenzschwingung n(RhC) für den Carbonyl-Komplex. Einerseits haben beide Liganden 13C=13CH2 und CO die gleiche reduzierte Masse, was die elektronische Natur der n(RhC)-Verschiebung zeigt, welche eine Verstärkung der RhC-Valenzkraftkonstanten im Fall des Carbonyls belegt. Anderseits weist die Verschiebung der n(RhF)-Streckschwingung nach höheren Wellenzahlen im Carbonyl-Komplex für deren Ligand bessere p-Akzeptor- und schlechtere s-Donor-Eigenschaften gegenüber dem Vinyliden auf. Durch die aus solchen Untersuchungen gewonnenen n(RhC)- und n(CºC)-Verschiebungen in den verschiedenen untersuchten Komplexen ergibt sich die folgende Reihe abnehmender p-Akzeptorstärke: C=CHPh ³ CN-2,6-xylyl > CO > C=CH2. Die Empfindlichkeit der Valenzschwingungen n(RhC), n(CC), n(CO) und n(CN) gegenüber Veränderungen der elektronischen Verhältnisse in Vinylidene-, Carbonyl-, Ethylene- und Isonitrile-Komplexen läßt sich ihrerseits als „Sonde“ zur Untersuchung der p-Akzeptor-bzw. p-Donor-Eigenschaften anderer Liganden nutzen. Die Beeinflussung, vor allem die Schwächung der RhC-Bindung durch einen trans-ständigen Liganden konnte dadurch an den Komplexen trans-[RhX(13C=13CH2)(PiPr3)2] (X = F, Cl, Br, I), trans-[RhX(C=CHPh)(PiPr3)2] (X = F, Cl, Br, I, Me, PhCºC), trans-[RhX(CO)(PiPr3)2] (X = F, Cl, Br, I, PhCºC) und trans-[RhX(CN-2,6-xylyl)(PiPr3)2] (X = F, Cl, Br, I, PhCºC) untersucht werden. Die FT-Raman Spektroskopie zeigte sich als eine nützliche Methode zur Untersuchung des Trans-Einflusses. MO- und NBO-Berechnungen waren dabei sehr hilfreich, um diesen Effekt zu charakterisieren. Eine weitere Substanzklasse der hier untersuchten Übergangsmetallverbindungen stellen die verschiedenen Molybden- und Wolframkomplexe dar, die in den Teilprojekten B-3 und B-2 synthetisiert wurden. In diesem Zusammenhang wurden die FT-Raman- und –IR-Spektren von den polykristallinen Thioaldehyd-Komplexen mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CR2)] (R = H, D) aufgenommen und mit Dichtefunktionalrechnungen verglichen. Die Isotopenmarkierung lieferte eine klare Zuordnung der n(WC) und n(CS) Valenzstreckschwingungen, welche den partialen CS-Doppelbindungscharakter in diesen Verbindungen zeigte. Zudem konnte eine vollständige Analyse dieser Komplexe mit Hilfe der DFT-Rechnungen erlangt werden. NMR- und IR-Daten zeigten, daß bei einer Lösung von mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CH2)] ein Gleichgewicht stattfindet. Infolgedessen wurden die Energien der unterschiedlichen Stereo-Isomere von mer-[W(CO)3(dmpe)(h2-S=CH2)] untersucht, welche in sehr guter Übereinstimmung mit dem experimentellen Befund standen. Die Umsetzung der Phosphenium-Komplexe Cp(CO)2M=PR2 (M = W, Mo; R = tBu, Ph) mit Schwefel oder Selen lieferte entsprechende stabile [2+1]-Cycloaddukte in guten bis sehr guten Ausbeuten. FT-Ramanspektren von solchen Verbindungen wurden auf der Basis von Dichtefunktionalrechnungen aufgenommen und diskutiert. Diese Untersuchungen fanden in Zusammenarbeit mit Teilprojekt B-2 statt und hatten die Aufklärung der Bindungseigenschaften des Dreirings in diesen Komplexen zum Ziel. Die wichtigsten n(M-L) Valenzschwingungen konnten ebenso charakterisiert werden. Bei der UV-Bestrahlung von Cp(CO)2FeSiH2Me und Cp(CO)2FeCH2SiH3 sind verschiedene Photoprodukte bzw. Intermediate zu erwarten. In den Dissertationen von Claudia Fickert und Volker Nagel sind Veränderungen an den Raman- bzw. IR-Spektren der UV-Bestrahlungexperimente der matrixisolierten Substanzen vorgestellt und diskutiert worden. Dabei wurde die a-H-Umlagerung nach photochemischer Decarbonylierung als stabilstes Intermediat postuliert. Jedoch konnten keine eindeutigen Aussagen getroffen werden. Aufgrund dessen wurde die theoretische photochemisch induzierte Decarbonylierung und anschließenden Umlagerungen von Cp(CO)2FeSiH2Me und Cp(CO)2FeCH2SiH3 mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie behandelt und in einem Kapitel der vorliegenden Dissertation dargestellt. Im letzten Teil dieser Arbeit wurden Raman-Spektren und quantenchemische Rechnungen an Di(2-Pyridyl)systemen durchgeführt, die im Teilprojekt D-4 synthetisiert wurden. Die Py2E--Anionen weisen eine außergewöhnliche Selektivität bezüglich der Metallkoordination auf. Um geeignete Vorläufermoleküle zur Darstellung dünner III/V-Schichten mittels MOCVD-Experimente darzustellen, wurde Py2NH und Py2PH mit Et3Al bzw. Me3Al umgesetzt. Ein deutlicher Unterschied zwischen Amid und Phosphid ist in der Reaktivität gegenüber einem weiteren Lewis-säuren Äquivalent Et3Al bzw. Me3Al zu erkennen. Das bivalente amidische Stickstoffatom ist im Gegensatz zum Phosphoratom zu einer weiteren Koordination befähigt, was mittels DFT- und MP2-Rechnungen belegt wurde. Der Py(Bth)P--Ligand in [Me2Al{Py(Bth)P}] kann als doppelter Hart/Weich-Chelatligand bezeichnet werden. Das Me2Al+-Fragment koordiniert über die „harte Seite“ des Liganden (den Pyridylstickstoffatomen), während die „weiche Seite“ als P-S-Chelatligand weiterhin in der Lage sein sollte, weiche Übergangsmetallkomplexfragmente [M] zu stabilisieren. Diese Verbindung wurde zum Teil mit den obengenannten Methoden charakterisiert und sollte in weiter untersucht werden. Die durchgeführten DFT-Rechnungen lieferten nicht nur eine Möglichkeit der Interpretation von Schwingungsspektren, sondern erlaubten auch den Vergleich berechneter Molekülgeometrien mit Daten von Kristallstrukturanalysen und lieferten wichtige Antworten zu verschiedenen Problemstellungen.
KW  - Übergangsmetallkomplexe
KW  - Ligand
KW  - Fourier-Spektroskopie
KW  - Isotopieeffekt
KW  - Dichtefunktionalformalismus
KW  - FT-Raman
KW  - Infrarot
KW  - Spektroskopie
KW  - DFT
KW  - Vinyliden-
KW  - Ethylen-
KW  - Isonitril-
KW  - Carbonyl-
KW  - Thioaldehyd-
KW  - Silyl-Komplexen
KW  - Rhodium
KW  - Wolfram
KW  - Eisen
KW  - FT-Raman
KW  - infrared
KW  - spectroscopy
KW  - DFT calculations
KW  - vinylidene complexes
KW  - carbonyl complexes
KW  - ethylene complexes
KW  - isonitrile complexes
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3101
ER  - 
TY  - THES
A1  - Al-Baidhani, Mohammed
T1  - Spectroscopy as a tool to investigate the high energy optical properties of nanostructured magnetically doped topological insulator
T1  - Spektroskopie als Methode zur Untersuchung der optischen Eigenschaften nanostrukturierter, magnetisch dotierter Topologischer Isolatoren bei hohen Energien
N2  - In this dissertation the electronic and high-energy optical properties of thin nanoscale
films of the magnetic topological insulator (MTI) (V,Cr)y(BixSb1-x)2-yTe3 are studied
by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electron energy-loss
spectroscopy (EELS). Magnetic topological insulators are presently of broad interest
as the combination of ferromagnetism and spin-orbit coupling in these materials
leads to a new topological phase, the quantum anomalous Hall state (QAHS), with
dissipation less conduction channels. Determining and controlling the physical
properties of these complex materials is therefore desirable for a fundamental understanding
of the QAHS and for their possible application in spintronics. EELS can
directly probe the electron energy-loss function of a material from which one can
obtain the complex dynamic dielectric function by means of the Kramers-Kronig
transformation and the Drude-Lindhard model of plasmon oscillations.
The XPS core-level spectra in (V,Cr)y(BixSb1-x)2-yTe3 are analyzed in detail with
regards to inelastic background contributions. It is shown that the spectra can be
accurately described based on the electron energy-loss function obtained from an
independent EELS measurement. This allows for a comprehensive and quantitative
analysis of the XPS data, which will facilitate future core-level spectroscopy studies
in this class of topological materials. From the EELS data, furthermore, the bulk and
surface optical properties were estimated, and compared to ab initio calculations
based on density functional theory (DFT) performed in the GW approximation
for Sb2Te3. The experimental results show a good agreement with the calculated
complex dielectric function and the calculated energy-loss function. The positions of
the main plasmon modes reported here are expected to be generally similar in other
materials in this class of nanoscale TI films. Hence, the present work introduces
EELS as a powerful method to access the high-energy optical properties of TI
thin films. Based on the presented results it will be interesting to explore more
systematically the effects of stoichiometry, magnetic doping, film thickness and
surface morphology on the electron-loss function, potentially leading to a better
understanding of the complex interplay of structural, electronic, magnetic and
optical properties in MTI nanostructures.
N2  - Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit den elektronischen und hochen- ergetischen optischen Eigenschaften von auf der Nanoskala dünnen Filmen des magnetischen topologischen Isolators (MTI) (V,Cr)y(BixSb1−x)2−yTe3 mithilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (engl.: X-ray photoelectron spectroscopy, XPS), sowie Elektronenenergieverlustspektroskopie (engl.: electron energy-loss spectroscopy, EELS). Magnetische topologische Isolatoren sind gegenwärtig von großem Interesse, da die Kombination von Ferromagnetismus und Spin-Bahn- Kopplung in diesen Materialien zu einer neuen topologischen Phase führt, der Quanten-Anomalen-Hall-Phase (engl.: quantum anomalous Hall state, QAHS), die sich durch verlustfreie Leitungskanäle auszeichnet. Bestimmung und Kontrolle der physikalischen Eigenschaften dieser komplexen Materialien ist somit erstrebenswert für ein fundamentales Verständnis des QAHS sowie für Anwendungen in der Spin- tronik. EELS erlaubt die direkte Untersuchung der Elektronenenergieverlustfunk- tion eines Materials, aus der man, mithilfe der Kramers-Kronig-Transformation und des Drude-Lindhard-Modells von Plasmonenoszillationen, die komplexe dynamis- che dielektrische Funktion des Materials erhält.
In den XPS-Spektren der Rumpfniveaus in (V,Cr)y(BixSb1−x)2−yTe3 wird detail- liert insbesondere der Beitrag des inelastischen Untergrunds analysiert. Es kann gezeigt werden, dass, basierend auf der in einem unabhängigen EELS-Experiment gewonnenen Elektronenenergieverlustfunktion, die Rumpfniveauspektren präzise beschrieben werden können. Dies erlaubt eine umfangreiche und quantitative Anal- yse der Daten, was zukünftige Rumpfniveaustudien dieser Klasse topologischer Materialien erleichtern wird. Die mit EELS gewonnenen Daten ermöglichen weiter- hin eine Abschätzung der optischen Eigenschaften von Volumen und Oberfläche der Materialien, die in der vorliegenden Arbeit mit ab initio Berechnungen aus der Literatur für Sb2Te3 verglichen werden, welche auf Basis der Dichtefunktionaltheo- rie (DFT) in GW-näherung durchgeführt wurden. Die experimentellen Ergebnisse zeigen gute Übereinstimmungen mit der berechneten komplexen dielektrischen Funktion, sowie mit der Energieverlustfunktion. Es wird erwartet, dass die hier beschriebenen Positionen der Hauptplasmonenmoden im Allgemeinen ähnlich zu denen anderer Materialien dieser Klasse auf der Nanoskala dünner topologischer Isolatoren sind. Somit stellt die vorliegende Arbeit das EELS Experiment als eine mächtige Methode vor, die einen Zugang zu den hochenergetischen optischen Eigen- schaften dünner TIs schafft. Basierend auf den hier vorgestellten Ergebnissen bleibt es interessant sein die Auswirkungen von Stöchiometrie, magnetischer Dotierung, Filmdicke, sowie Oberflächenmorphologie auf die Energieverlustfunktion system- atischer zu untersuchen, um damit ein besseres Verständnis für das komplexe Zusammenspiel aus strukturellen, elektronischen und optischen Eigenschaften in MTI-Nanostrukturen zu erlangen.
KW  - spectroscopy
KW  - XPS
KW  - REELS
KW  - topological insulator
KW  - QAHE
KW  - Topologischer Isolator
KW  - Optische Eigenschaft
KW  - Elektronenspektroskopie
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-157221
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Wolter, Steffen
A1  - Aizezers, Janis
A1  - Fennel, Franziska
A1  - Seidel, Marcus
A1  - Würthner, Frank
A1  - Kühn, Oliver
A1  - Lochbrunner, Stefan
T1  - Size-dependent exciton dynamics in one-dimensional perylene bisimide aggregates
JF  - New Journal of Physics
N2  - The size-dependent exciton dynamics of one-dimensional aggregates of substituted perylene bisimides are studied by ultrafast transient absorption spectroscopy and kinetic Monte-Carlo simulations as a function of the excitation density and the temperature in the range of 25-90 degrees C. For low temperatures, the aggregates can be treated as infinite chains and the dynamics is dominated by diffusion-driven exciton-exciton annihilation. With increasing temperature the aggregates dissociate into small fragments consisting of very few monomers. This scenario is also supported by the time-dependent anisotropy deduced from polarization-dependent experiments.
KW  - rotational diffusion
KW  - spectroscopy
KW  - dyes
KW  - annihilation
KW  - migration
KW  - films
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-135190
VL  - 14
IS  - 105027
ER  - 
TY  - THES
A1  - Buchner, Stefan
T1  - Quantitative 31P-MR-Spektroskopie am menschlichen Herzen und Etablierung von SLOOP am Skelettmuskel
T1  - Quantitative 31P-MR-Spectroscopy of the human myocardium and establishment of SLOOP on skeletal muscle
N2  - Die vorliegende Arbeit setzt sich mit dem Einsatz der 31P-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) zur Untersuchung des menschlichen Herz- und Skelettmuskelstoffwechsels auseinander: [1] Mit der Anwendung und Implementierung der akquisitionsgewichteten CSI (AW-CSI) am menschlichen Herzen konnten wir den Einsatz dieser neuen Methode zur 31P-MR-Bildgebung am klinischen MR-Gerät etablieren. [2] Mit dem erstmaligen Einsatz von SLOOP am Skelettmuskel zur nicht-invasiven Quantifizierung des Energiestoffwechsels mit 31P-MRS erarbeiteten wir neue Untersuchungsprotokolle und konnten sie erfolgreich bei Probanden anwenden. [3] Mit der 31P-MRs konnten wir durch Bestimmung des PCr/ATP Verhältnisses Einflüsse und Veränderungen im Energiestoffwechsel sowohl im infarzierten als auch im nicht-infarzierten Myokard bei Patienten mit vitalem und avitalem anterioren Infarkt nachweisen (FAST). [4] Mit der klinischen Anwendung von SLOOP wurden subklinische Stoffwechselveränderungen bei Patienten mit multipler Sklerose (MS) und bei mit Mitoxantron (MX) therapierten MS-Patienten eruiert. [5] Mit dem erstmalig kombinierten Einsatz von SLOOP bei neuromuskulären Erkrankungen wie myotoner Dystrophie (DM1) und proximaler myotoner Myopathie (PROMM/DM2) wurden Zusammenhänge zwischen Krankheitsdauer, Krankheitsverlauf, Muskelschwäche und dem kardialen und skelettmuskulären Energiestoffwechsel untersucht, um zusätzliche Informationen zum Verständnis der Pathogenese und Entwicklung von DM1 und PROMM/DM2 zu gewinnen.
N2  - The purpose of the study was
KW  - SLOOP
KW  - PROMM
KW  - DM
KW  - MS
KW  - Mitoxantron
KW  - AW-CSI
KW  - 31P
KW  - MR
KW  - Spektroskopie
KW  - PCr
KW  - ATP
KW  - Myokardinfarkt
KW  - SLOOP
KW  - PROMM
KW  - DM
KW  - MS
KW  - Mitoxantrone
KW  - AW-CSI
KW  - 31P
KW  - MR
KW  - spectroscopy
KW  - PCr
KW  - ATP
KW  - myocardial infarction
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-9071
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schöppler, Friedrich Eugen
T1  - Photolumineszenzmikroskopie und-spektroskopie halbleitender Kohlenstoffnanoröhren
T1  - Photoluminescence microscopy and spectroscopy of semiconducting nanotubes
N2  - Im Rahmen dieser Dissertation wurden optische Eigenschaften von halbleitenden, einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWNTs) der (6,5)-Chiralität untersucht. Dies gelang durch Ensemblemessungen aber vor allem durch den Aufbau eines Mikroskops zur Messung an einzelnen SWNTs. Dieses Einzel- SWNT-Mikroskop ermöglichte nebst „normaler“ Bildgebung durch Sammlung und Abbildung der nahinfraroten Photolumineszenz (PL) der (6,5)-SWNTs auch die spektral- und zeitaufgelöste Untersuchung der PL. Durch Verwendung von Dichtegradientenultrazentrifugation (DGU) zur chiralen Aufreinigung des SWNT-Rohmaterials konnten alle Messungen unter Minimierung des störenden Einflusses von Aggregaten oder SWNTs anderer Chiralität durchgeführt werden. Untersucht und bestimmt wurde der Absorptionsquerschnitt und die Exzitonengröße, die PL-Eigenschaften aggregierter SWNTs und der Einfluß der Permittivität auf die PL einzelner SWNTs.
N2  - Within the course of this work fundamental optical properties of semiconducting single-walled carbon nanotubes (SWNTs) of the (6,5)-chirality were examined by utilizing ensemble measurements and in particular a home-built microscope setup for measurements of individual SWNTs. This single-SWNTmicroscope allowed for „standard“ imaging of the near infrared photoluminescence (PL) signal of the (6,5)-SWNTs as well as for spectrally and timeresolved PL measurements. Facilitating density gradient ultracentrifugation (DGU) for chiral enrichment of the SWNT soot, all measurements were carried out with minimum influence of aggregates or minority species of other SWNT chiralities. The absorption cross section, the exciton size, PL-features of aggregated SWNTs and the influence of permittivity on SWNT-PL have been investigated.
KW  - Mikroskopie
KW  - Photolumineszenz
KW  - Photolumineszenzspektroskopie
KW  - Kohlenstoff-Nanoröhre
KW  - Halbleiter
KW  - Spektroskopie
KW  - NIR-Spektroskopie
KW  - Lebensdauer
KW  - Laserinduzierte Fluoreszenz
KW  - Aggregation
KW  - Exziton
KW  - Dielektrizitätszahl
KW  - microscopy
KW  - spectroscopy
KW  - carbon nanotubes
KW  - fluorescence
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73329
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wagner, Joachim
T1  - Optische Charakterisierung von II-VI-Halbleiter-Oberflächen in Kombination mit First-Principles-Rechnungen
T1  - Optical Characterisation of II-VI Semiconductor Surfaces in Combination with First Principles Calculations
N2  - In dieser Arbeit sind Methoden der optischen Spektroskopie, insbesondere die Ramanspektroskopie (RS) und die Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie (RAS), angewandt worden, um die Oberflächen von II-VI Halbleitern zu charakterisieren. Für die experimentellen Untersuchungen wurde eine eigens für diesen Zweck entwickelte UHV-Optikkammer benutzt. Diese einzigartige Möglichkeit, II-VI Halbleiterproben aus einer state-of-the-art MBE-Anlage mit einer UHV-Optikanlage zu kombinieren hat gezeigt, dass optische Spektroskopie sehr gut dafür geeignet ist, strukturelle Eigenschaften, z.B. Rekonstruktionen, und chemische Bindungen an Oberflächen, sowie die damit verbundene Schwingungsdynamik zu analysieren. Neben den experimentellen Arbeiten wurden u. a. first principles Rechnungen mittels der Dichtefunktionaltheorie im Rahmen der Lokalen-Dichte-Approximation durchgeführt. Damit konnten für die Oberflächen einerseits ihre geometrischen Eigenschaften, d.h die atomare Anordnung der Oberflächenatome, und andererseits auch ihre Dynamik, d.h. die Schwingungsfrequenzen und die Auslenkungsmuster der an der Rekonstruktion beteiligten Atome der Oberfläche und der oberflächennahen Schichten, im Rahmen der Frozen-Phonon-Näherung bestimmt werden. Die Kombination von experimenteller und theoretischer Vibrationsbestimmung von Oberflächen bietet also, neben den klassischen Oberflächen-Analysemethoden wie RHEED, LEED, XPS, Auger und SXRD, ein zusätzliches Werkzeug zur Charakterisierung von Oberflächen. Da die Frozen-Phonon-Näherung nicht elementarer Bestandteil des hier benutzten DFT-Programmcodes fhi96md ist, wurde diese Erweiterung im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt. Die theoretische Berechnung von Schwingungsfrequenzen mit dynamischen Matrizen ist in einem Unterkapitel dargestellt. Die so berechneten Schwingungsfrequenzen für verschiedene Oberflächen-Rekonstruktionen konnten erfolgreich am Beispiel der reinen BeTe(100)-Oberfläche mit den experimentell mit der UHV-Ramanspektroskopie beobachteten Frequenzen verglichen werden. So gelang erstmalig die optische identifizierung von rekonstruktionsinduzierten Eigenschwingungen einer Oberfläche. Nach detaillierter Kenntnis der BeTe(100)-Oberfläche wurde die Ramanspektroskopie als Sonde benutzt, um die Entwicklung der BeTe-Oberfläche bei unterschiedlichen Behandlungen (Modifikation) zu verfolgen. Dabei dienten die früheren Ergebnisse als Referenzpunkte, um die modifizierten Spektren zu erklären. Zusätzlich wurde ein Konzept zur Passivierung der Te-reichen BeTe(100)-Oberfläche entwickelt, um diese Proben ohne einen technisch aufwendigen UHV-Transportbehälter über grössere Entfernungen transportieren zu können (z.B. zu Experimenten an einem Synchrotron). Mit der RAS wurden auch die Oberflächen von weiteren Gruppe II-Telluriden, nämlich die Te-reiche (2x1) CdTe(100)-Oberfläche, die Te-reiche (2x1) MnTe(100)-Oberfläche und die Hg-reiche c(2x2) HgTe(100)-Oberfläche untersucht. Schließlich wurde der Wachstumsstart von CdSe auf der BeTe(100)-Oberfläche im Bereich weniger Monolagen (1-5 ML) CdSe analysiert, wobei die hohe Empfindlichkeit der Ramanspektroskopie bereits den Nachweis einer Monolage CdSe erlaubte.
N2  - In this thesis optical spectroscopy, especially Raman spectroscopy (RS) and reflection anisotropy spectroscopy (RAS), was used for characterisation of II-VI-semiconductor surfaces. For the experimental studies a specially designed UHV-optical chamber was applied. The unique combination of a state of the art molecular beam epitaxy (MBE) facility with this UHV-optical chamber distinctly proved that optical spectroscopy is a powerfull tool for analyzing the structural properties (e.g. reconstructions) and the chemical bindings at a surface, as well as its dynamical properties. Beside the experimental activities, first principles calculations within the framework of density functional theory (DFT) and local density approximation (LDA) were performed. Therefore the geometrical, statical properties (e.g. atomic positions) of the surface and near-surface atoms could be determined. Additionally, their dynamical properties (e.g. displacement patterns and vibrational frequencies) were calculated with the frozen phonon approximation. This combination of experimental and theoretical determination of the surface dynamics offers an additional tool for surface characterisation beside the classical methods for surface analysis like RHEED, LEED, XPS, Auger and SXRD. Because frozen phonon calculations do not constitute an integral part of the available DFT programm code fhi96md, the extension was performed as a part of this thesis. The theoretical calculation of vibration frequencies with dynamical matrices is described in one of the subsections. The frequencies calculated in this way for different surface reconstructions were successfully compared with the experimentally observed frequencies in the case of pure BeTe(100) surfaces. Thus, the first optical identification of reconstruction-induced surface eigenvibration modes was realized. After this detailed knowledge of the BeTe(100) surface Raman spectroscopy was used as a probe to track the changes of the BeTe surface under different modifications. In doing so the previous result on the pure BeTe surfaces served as references to explain the modified spectra. Besides a concept for passivation of the tellurium rich BeTe(100) surface was developed to ease the transport to far away laboratories without using extensive UHV facilities. Additionally the surfaces of further group II-tellurides (e.g. Te-rich (2x1) CdTe(100), Te-rich (2x1) MnTe(100) and Hg-rich c(2x2) HgTe) has been investigated with the RAS. Finally the start of the CdSe growth on the BeTe(100) surface was analyzed in the region of 1-5 monolayers of CdSe. Within these experiments a high sensitivity for detecting even one monolayer of CdSe was achieved by Raman spectroscopy.
KW  - Zwei-Sechs-Halbleiter
KW  - Halbleiteroberfläche
KW  - Optische Eigenschaft
KW  - optisch
KW  - spektroskopie
KW  - Halbleiter
KW  - Oberfläche
KW  - DFT
KW  - optical
KW  - spectroscopy
KW  - semiconductor
KW  - surface
KW  - DFT
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8722
ER  - 
TY  - THES
A1  - Andrei, Horia-Sorin
T1  - Infrared photodissociation spectroscopy of ionic hydrocarbons : microsolvation and protonation sites
T1  - Infrarot Photodissoziation Spektroskopie der ionisierten Kohlenwasserstoffen: Mikrosolvatations- und Protonierungsstellen
N2  - This work has presented a spectroscopic analysis of three types of hydrocarbon cations: two ionized aromatic hydrocarbons, two protonated aromatic hydrocarbons and the cation of a fundamental radical hydrocarbon. The experiments were centered on the proton stretch vibrations of mass-selected complexes of these systems and polar (H2O) and non polar (Ar, N2, CO2) ligands. The experiments have been done in a tandem mass spectrometer coupled with an electron impact ionization ion source; an OPO laser system was used as tunable IR light source. All the proposed dimer structures have been also modeled using quantum chemical calculations (QCC). These calculations have consistently been matched with the experimental results and have enabled clear identification of the spectral features observed. This has enabled the evaluation of thermochemical properties which could not be extracted directly from experiment. The experiments done on complexes of 1-Np+ and Im+ have allowed for the acidity of their various groups to be probed: the shifts in the frequency as well as the enhancement in the intensity of the OH and NH stretch vibrations resulting from the complexation have yielded dependences on both the species (L) and the number (n) of the ligands. OH bound 1-Np+···Ar has been detected for the first time, showing that the REMPI-IRPD method is severely limited with respect to the production of the most stable isomer of a given cationic complex. The detection of c-1-Np+···(N2)n corresponds to the first observation of c-1-Np+ complexes and enables thus direct comparison of both 1-Np+ rotamers. The shift of the NH vibration of Im+···N2(H) yielded the first experimental estimate for the PA of the imidazyl radical. It was also found that the most stable 1-Np+···Ar and Im+···Ar structures differ qualitatively from that of the corresponding neutral dimers (H-bound vs pi-bound), emphasizing the large impact of ionization on the interaction potential and the preferred recognition motif between acidic aromatic molecules (A) and nonpolar ligands. The IRPD spectra of 1-Np+···Ln and Im+···Ln yielded spectroscopic information about the CH, NH and OH stretch vibrations of bare 1-Np+ and Im+. The dependence of the shifts in the frequency of the OH and NH stretch vibrations allows for creating microsolvation models. The spectroscopic results obtained on size-selected 1-NpH+···Ln show that, in the output of the presently used ion source, three classes of 1-NpH+ isomers can be identified: oxonium ions (1-Np protonated at the O atom); carbenium ions obtained by protonation in the para and ortho positions with respect to the OH functional group; carbenium ions obtained by the addition of a proton to well-defined sites on the second naphthalene ring. The spectral identification of these three classes of protonation sites is supported by their different photofragmentation patterns. It was demonstrated that the spectroscopic monitoring of the microsolvation of ImH+ in Ar and N2 together with the QCCs paint a very detailed picture of the microsolvation process, evidencing clear differences between the microsolvation models as function of the PA of the ligands. Important differences have also been identified between the various binding sites, enabling the creation of a clear scale of priorities for occupation of the binding sites during microsolvation. The application of IRPD to the study of microhydrated ImH+ provided for the first time direct spectroscopic information on the properties of the N-H bonds of this biomolecular building block under controlled microhydration. It was demonstrated that, as protonation enhances the acidity of the NH groups, the ability for proton conductivity of ImH+ increases. A very important result is derived from the IRPD spectroscopy of C2H5+···L (L = Ar, N2, CO2, CH4) dimers. The equilibrium geometry of the C2H5+ has long been debated. Now, IRPD spectra were recorded over the range of the CH stretch fundamentals (covering possible sp3 and sp2 hybridization of C). Depending on the ligand species, the spectra are found to be dominated by the fingerprint of two largely different dimer geometries. Using the experimental C2H5+···Ar spectrum and the corresponding QCCs, the structure of the (weakly perturbed) C2H5+ was found to be the nonclassical one, with one proton straddling across the C=C bond of the H2C=CH2. On the other hand, ligands like N2 and CH4 are strongly influencing the geometry, as seen in the spectral signatures of the C2H5+···N2 and C2H5+···CH4, which correspond to the classical [H2CCH3]+. It was thus demonstrated that while the nonclassical C2H5+ is the global minimum on the PES of the free [C2,H5]+, the structure of the C2H5+ can be strongly influenced by the chemical properties of the environment.
N2  - Gegenstand dieser Arbeit ist die Spektralanalyse von drei Arten von Kohlenwasserstoffkationen: zwei ionisierten aromatische Kohlenwasserstoffen (1-Np+, Im+), zwei protonierten aromatischen Kohlenwasserstoffen (1-NpH+, ImH+) und vom eines Radikal-Kohlenwasserstoff-Kation (C2H5+). Die experimentellen Untersuchungen wurden auf die Proton-Streckschwingungen der massenselektierten Komplexe dieser Systeme mit angehängtem polaren (H2O) und unpolaren (Ar, N2, CO2) Liganden fokussiert. Die experimentellen Resultate wurden in einem Tandem-Massenspektrometer, das mit einer Elektronstoßionisationsquelle verbunden ist, erzielt. Als abstimmbare IR-Lichtquelle wurde ein OPO-Laser-System benutzt. Alle vorgeschlagenen Dimerstrukturen sind auch mit Quantenchemieberechnungen modelliert worden. Diese Berechnungen stimmen mit den experimentellen Ergebnisse überein und haben die eindeutige Identifizierung der beobachteten Schwingungsstrukturen erlaubt. Die Übereinstimmung mit den experimentellen Resultaten ermöglichte auch die Auswertung der thermochemischen Eigenschaften, die nicht direkt aus dem Experiment zugänglich waren. Die Experimente, die an Komplexen der ionisierten Kohlenwasserstoffe durchgeführt wurden (1-Np+ und Im+), haben die Untersuchung der Azidität der verschiedenen Gruppen (CH, NH, OH) erlaubt. Frequenzverschiebung sowie die Erhöhung der Intensität der OH- und der NH-Streckschwingungen, als Folge der Komplexbildung hängen sowohl von der Sorte (L) und der Zahl (n) der Liganden ab. Zum ersten Mal wurde das OH gebundene 1-Np+···Ar detektiert. Es wurde auch gefunden, dass die stabilsten 1-Np+···Ar und Im+···Ar Strukturen (H-gebundene Isomere) sich qualitativ vom entsprechenden neutralen Dimer (pi-gebundene Struktur) unterscheiden. Dies zeigt den großen Einfluss der Ionisierung auf das Wechselwirkungspotential und das bevorzugte Erkennungsmotiv zwischen sauren aromatischen Molekülen (A) und nichtpolaren Liganden. Die IRPD-Spektren von 1-Np+···Ln und Im+···Ln erbrachten spektralanalytische Hinweise über die CH-, NH- und OH- Streckschwingungen des isolierten 1-Np+ und Im+. Die Frequenzverschiebungsabhängigkeit der OH- und NH-Streckschwingungen konnte zur Aufstellung von Microsolvationsmodellen genutzt werden. Die spektralanalytischen Resultate an größenselektierten 1-NpH+···Ln-Kationen zeigen dass, mit der hier verwendeten Ionenquelle, drei 1-NpH+-Isomere entstehen: Oxonium-Ionen (1-Np protoniert am O Atom); Carbenium-Ionen, die durch Protonierung in para- und ortho-Position bezüglich der OH-Gruppe und Carbenium-Ionen, die durch die Protonierung an einer definierten Position am zweiten Naphthalinring gebildet werden. Die spektrale Identifizierung dieser drei Kategorien von Protonierungsstellen wird durch ihre unterschiedlichen Photofragmentationsmuster gestützt. Es wurde gezeigt, dass die spektralanalytische "Abfrage" der Mikrosolvatation von ImH+ in Ar und N2 zusammen mit den Quantenchemischen Berechnungen ein sehr detailliertes Bild des Solvatationsprozesses beschreibt und belegt deutliche Unterschiede zwischen Mikrosolvationsmodellen als Funktion der PA der Liganden. Wichtige Unterschiede sind auch zwischen den verschiedenen Bindungsstellen identifiziert worden unter Ermöglichung der Schaffung einer klaren Prioritäten-Skala für die Besetzung der Bindungsposition während der Mikrosolvatation. Die Anwendung von IRPD zur Studie von mikrohydratisiertem ImH+ verschafft zum ersten Mal direkte spektralanalytische Informationen über die Eigenschaften der NH Bindungen dieses biomolekularen Bausteins unter kontrollierter Mikrohydratisierung. Es wurde gezeigt, dass, mit der Protonierung die Azidität der NH Gruppen erhöht wird und damit die Fähigkeit für die Protonleitfähigkeit in ImH+ steigt. Ein sehr wichtiges Resultat wird von der IRPD-Spektroskopie des Dimers C2H5+···L, mit L = Ar, N2, CO2, CH4 abgeleitet. Die Gleichgewichtgeometrie des Ethylkations ist lange Zeit diskutiert worden. Jetzt wurden IRPD-Spektren über den Bereich der C-H-Streckschwingungen aufgenommen (Abdeckung sp3 und sp2 Hybridisierung von C). Abhängig von der Ligandenart wurde gefunden, dass die Spektren durch den Fingerabdruck von zwei sehr unterschiedlichen Dimergeometrien dominiert werden. Mit dem experimentellen C2H5+···Ar Spektrum und den entsprechenden quantenchemischen Berechnungen konnte bewiesen werden, dass das schwach gestörte C2H5+ in der nicht-klassischen H-überbrückten Struktur vorliegt. Andererseits beeinflussen Liganden wie N2 stark die Geometrie, wie die spektralen Signaturen des C2H5+···N2 zeigen, die dem klassischen [H2CCH3]+ entsprechen. Es wurde auch gezeigt, dass während das nicht-klassische C2H5+ das globale Minimum auf der PES vom freien [C2,H5]+ repräsentiert, die tatsächliche Struktur des C2H5+ durch die chemischen Eigenschaften des Umgebung stark beeinflußt werden kann.
KW  - Infrarot
KW  - Photodissoziation
KW  - Spektroskopie
KW  - Kohlenwasserstoffen
KW  - Mikrosolvatation
KW  - Protonierung
KW  - photodissociation
KW  - spectroscopy
KW  - hydrocarbon
KW  - microsolvation
KW  - protonation
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24652
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Auerhammer, Dominic
A1  - Arrowsmith, Merle
A1  - Bissinger, Philipp
A1  - Braunschweig, Holger
A1  - Dellermann, Theresa
A1  - Kupfer, Thomas
A1  - Lenczyk, Carsten
A1  - Roy, Dipak
A1  - Schäfer, Marius
A1  - Schneider, Christoph
T1  - Increasing the Reactivity of Diborenes: Derivatization of NHC- Supported Dithienyldiborenes with Electron-Donor Groups
T2  - Chemistry, A European Journal
N2  - A series of NHC-supported 1,2-dithienyldiborenes was synthesized from the corresponding (dihalo)thienylborane NHC precursors. NMR and UV-vis spectroscopic data, as well as X-ray crystallographic analyses, were used to assess the electronic and steric influences on the B=B double bond of various NHCs and electron-donating substituents on the thienyl ligands. Crystallographic data showed that the degree of coplanarity of the diborene core and thienyl groups is highly dependent on the sterics of the substituents. Furthermore, any increase in the electron- donating ability of the substituents resulted in the destabilization of the HOMO and greater instability of the resulting diborenes.
KW  - diborenes
KW  - N-heterocyclic carbenes
KW  - electron donors
KW  - structural analysis
KW  - spectroscopy
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-155419
N1  - This is the pre-peer reviewed version of the following article: Auerhammer, D., Arrowsmith, M., Bissinger, P., Braunschweig, H., Dellermann, T., Kupfer, T., Lenczyk, C., Roy, D. K., Schäfer, M. and Schneider, C. (2017), Increasing the Reactivity of Diborenes: Derivatization of NHC-Supported Dithienyldiborenes with Electron-Donor Groups. Chem. Eur. J.. doi:10.1002/chem.201704669, which has been published in final form at doi:10.1002/chem.201704669. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-Archiving.
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schöll, Achim
T1  - High-resolution investigation of the electronic structure of organic thin films
T1  - Hoch-aufgelöste Untersuchung der elektronischen Struktur organischer Dünnschichten
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der elektronischen Struktur organischer Dünnfilme. Eine zentrale Frage dabei ist der Einfluss der Wechselwirkung zwischen den Molekülen in der kondensierten Phase und der Wechselwirkung an metall-organischen Grenzflächen auf die elektronischen Eigenschaften. Dazu wurden die experimentellen Methoden Photoelektronenspektroskopie (PES) und Röntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) mit höchster Energieauflösung angewandt. Zusätzlich wurden ab initio Rechnungen zur theoretischen Simulation von NEXAFS Spektren durchgeführt. Hauptsächlich wurden dünne, vakuumsublimierte Filme aromatischer Modellmoleküle mit sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen (NTCDA, PTCDA, NDCA, BPDCA und ANQ) auf Ag(111) Oberflächen untersucht. Die ausgewählten Moleküle besitzen wegen ihrer großen delokalisierten p-Elektronensysteme sehr interessante Eigenschaften für die Anwendung in elektronischen Bauelementen. Dank der hohen Energieauflösung von Synchrotronstrahlungsquellen der dritten Generation war es erstmals möglich, die Schwingungsfeinstruktur in den NEXAFS Spektren dieser kondensierten großen Moleküle sichtbar zu machen. Der Vergleich der Daten verschiedener Moleküle liefert dabei interessante Einblicke in den Kopplungmechanismus zwischen dem elektronischen Übergang und der Schwingungsanregung. Obwohl die Moleküle eine Vielzahl verschiedener Schwingungsmoden besitzen, kann man in deren NEXAFS Spektren beobachten, dass die elektronischen Übergänge jeweils an hauptsächlich eine Schwingungsmode koppeln. Die hochaufgelösten XPS Spektren der Moleküle NTCDA, PTCDA, NDCA, BPDCA und ANQ zeigen bestimmte systematische Unterschiede, so dass diese Spektren als Fingerabdruck für die jeweilige Substanz verwendet werden können. Durch die vergleichende Auswertung der Spektren konnten die 1s Bindungsenergien aller chemisch unterschiedlichen Kohlenstoff- und Sauerstoffatome bestimmt werden. Zusätzliche Strukturen in den Spektren können shake-up Satelliten zugeschrieben werden. Die fünf Moleküle stellen ein ideales Modellsystem dar, um fundamentale Aspekte der Rumpfelektronenspektroskopie zu untersuchen, wie Anfangs- und Endzustandseffekte und Satelliten, die durch die intramolekulare und intermolekulare Elektronendichteverteilung im Grund- und rumpfionisierten Zustand beeinflusst werden. Ein wichtiger Punkt dieser Dissertation sind spektroskopische Untersuchungen strukturell unterschiedlicher NTCDA Monolagenphasen auf Ag(111), deren Existenz aus vorangegangenen Arbeiten bekannt ist. Deutliche Unterschiede in der elektronischen Struktur der verschiedenen Phasen, die auf die Metall-Adsorbat Wechselwirkung zurückzuführen sind, konnten sowohl mittels XPS als auch mittels NEXAFS aufgezeigt werden. Sowohl für die komprimierte also auch für die relaxierte NTCDA Monolage kann die Bindung ans Substrat als schwach chemisorptiv charakterisiert werden, was eindeutig aus der Analyse der Satellitenstrukturen in den O 1s und C 1s XPS Spektren hervorgeht, die durch die dynamische Abschirmung durch Ladungstransfer vom Substrat erzeugt werden. Die NEXAFS Daten zeigen konsistent eine teilweise Besetzung des NTCDA LUMOs. Sowohl für die komprimierte als auch für die relaxierte NTCDA Monolage finden hochinteressante Phasenübergänge in ungeordnete Tieftemperaturphasen beim Abkühlen auf 160 K statt. Dabei wird die Adsorbat-Substrat Wechselwirkung stärker und das LUMO wird vollständig besetzt. Dies kann in den NEXAFS Spektren anhand des Verschwindens der zughörigen Übergänge beobachtet werden. Die XPS Spektren zeigen gleichzeitig eine deutliche Abnahme der Intensität schlecht abgeschirmter Photoemissionszustände, was auf die nun effektivere Ladungstransferabschirmung zurückzuführen ist. Für den Phasenübergang der relaxierten Monolage konnte mittels temperaturabhängiger NEXAFS Messungen eindeutig ein Hystereseverhalten gezeigt und die Hysteresekurve bestimmt werden. Die Hysterese beträgt etwa 20 K. Des weiteren wurde aus SPA-LEED Messungen die Aktivierungsenergie für den Phasenübergang der relaxierten Monolage beim Abkühlen auf ca. 60 meV bestimmt. Schließlich wurden NEXAFS Untersuchungen an Polyäthylenproben mit verschiedenem Komonomergehalt durchgeführt. Unterschiede in den Absorptionsspektren von Proben mit unterschiedlichem Komonomeranteil konnten eindeutig auf die unterschiedliche Kristallinität der Proben zurückgeführt werden, indem eine hochkristalline Probe in situ bis zur Schmelztemperatur geheizt wurde. Ab initio Rechnungen an einer Modelmatrix aus Butanmolekülen zeigen, dass die Spektren von kristallinem und amorphem Polyäthylen aufgrund der intermolekularen Wechselwirkung deutliche Unterschiede hauptsächlich für Resonanzen mit starkem Rydberg Charakter aufweisen. Damit lassen sich die Unterschiede in den Polyäthylenspektren durch die Überlagerung der Signaturen der kristallinen und amorphen Anteile erklären, die je nach Kristallinität der Probe in unterschiedlichen Verhältnissen vorliegen.
N2  - This work is investigating the electronic structure of organic thin films. A central question in this respect is the influence of the interaction between the molecules in the condensed phase and the interaction at metal-organic interfaces on the electronic properties. For this purpose the experimental methods Photoelectron Spectroscopy (PES) and Near Edge X-ray Absorption Finestructure Spectroscopy (NEXAFS) were applied with highest energy resolution. In addition, ab initio calculations were performed for the theoretical simulation of NEXFAS spectra. The investigation is mainly focussing on thin, vacuum sublimated films of aromatic model molecules with oxygen-containing functional groups (NTCDA, PTCDA, NDCA, BPDCA and ANQ) and Ag(111) surfaces. Due to their large, delocalised p-systems these molecules have very interesting properties for their application in electronic devices. Due to the high energy resolution of third generation synchrotron sources the vibronic fine structure in the NEXAFS spectra of these large molecules could be resolved for the first time in the condensed phase. A comparison of the data of the different molecules provides interesting insight into the coupling between electronic transition and vibronic excitation. Although for these molecules a variety of different vibronic modes exist, the NEXAFS data show that preferentially only on mode couples to each electronic transition. The high-resolution PES spectra of the molecules NTCDA, PTCDA, NDCA, BPDCA and ANQ show distinct differences thus providing a fingerprint for each investigated substance. A comparative analysis of the spectra enabled us to define the 1s binding energies of all chemically different carbon and oxygen atoms. Additional structures in the spectra can be assigned as shake-up satellites. The five molecules are an ideal model system for the investigation of fundamental aspects of core electron spectroscopy, such as initial and final state effects and satellites, that are influenced by the intra- and intermolecular electron distribution in the ground and core ionized state. An important aspect in this thesis is the spectroscopic investigation of structurally different NTCDA monolayer phases on the Ag(111) surface. Marked differences in the electronic structures of the different phases, that can be assigned to differences in the metal-adsorbate interaction, could be demonstrated by XPS and NEXAFS. The substrate bonding can be characterized as chemisorptive for both, the compressed as well as the relaxed NTCDA monolayer, which can be unambiguously deduced from the analysis of satellite structures in the O 1s and C 1s XPS spectra. These satellites are due to dynamic screening by charge transfer from the substrate. The NEXAFS data show consistently, that the NTCDA LUMO becomes partly occupied upon adsorption. Highly interesting phase transitions into disordered low-temperature phases occur upon cooling to 160 K for both, the compressed and the relaxed NTCDA monolayer. Thereby, the adsorbate-substrate bonding is increased and the NTCDA LUMO becomes completely occupied. This can be observed in the NEXAFS data, where transitions involving LUMO final states are quenched. Simultaneously, the XPS data show a distinctly decreased intensity of unscreened photoemission states due to enhanced charge transfer screening. In addition, a hysteresis behaviour could be demonstrated for the phase transition of the relaxed monolayer by temperature dependent NEXAFS experiments and the hysteresis curve was determined. The hysteresis could be quantified to approx. 20 K. From SPA-LEED experiments the activating energy for the phase transition of the relaxed monolayer upon cooling could be determined to 60 meV. Finally, a NEXAFS investigation of polyethylene samples with different comonomer content is presented. Differences in the absorption spectra between samples with different comonomer content could be unambiguously assigned to the different crystallinities of the samples by heating a highly crystalline sample in situ close to the melting temperature. Ab initio calculations on a model matrix of butane molecules show, that the spectra of crystalline and amorphous polyethylene differ distinctly due to the intermolecular interaction, which can be observed best for resonances with strong Rydberg character. Thus, the differences in the PE spectra can be explained by the superposition of the signatures of crystalline and amorphous moieties, that are mixed according to the respective crystallinity.
KW  - Dünne Schicht
KW  - Organische Verbindungen
KW  - Elektronenstruktur
KW  - Organische Dünnschichten
KW  - elektronische Struktur
KW  - NEXAFS
KW  - XPS
KW  - Spektroskopie
KW  - organic thin films
KW  - electronic structure
KW  - NEXAFS
KW  - XPS
KW  - spectroscopy
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-10809
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Gilbert, F.
A1  - Meffert, R. H.
A1  - Schmalzl, J.
A1  - Weng, A. M.
A1  - Köstler, H.
A1  - Eden, L.
T1  - Grade of retraction and tendon thickness correlates with MR-spectroscopically measured amount of fatty degeneration in full thickness supraspinatus tears
JF  - BMC Musculoskeletal Disorders
N2  - Background:
The amount of fatty degeneration (FD) has major impact on the clinical result and cuff integrity after rotator cuff repair. A quantitative analysis with magnet resonance imaging (MRI) spectroscopy was employed to analyze possible correlation of FD with tendon retraction, tendon thickness and patients’ characteristics in full thickness supraspinatus tears.

Methods:
Forty-two patients with full-thickness supraspinatus tears underwent shoulder MRI including an experimental spectroscopic sequence allowing quantification of the fat fraction in the supraspinatus muscle belly. The amount of fatty degeneration was correlated with tendon retraction, tendon thickness, patients’ age, gender, smoker status, symptom duration and body mass index (BMI). Patients were divided in to three groups of retraction (A) 0-10 mm (n=), (B) 11-20 mm (n=) and (C) < 21 mm (n=) and the means of FD for each group were calculated.

Results:
Tendon retraction (R = 0.6) and symptom duration (R = 0.6) correlated positively, whereas tendon thickness correlated negatively (R = − 0.6) with the amount of FD. The fat fraction increased significantly with tendon retraction: Group (A) showed a mean fat mount of 3.7% (±4%), group (B) of 16.7% (±8.2%) and group (C) of 37.5% (±19%). BMI, age and smoker-status only showed weak to moderate correlation with the amount of FD in this cohort.

Conclusion:
MRI spectroscopy revealed significantly higher amount of fat with increasing grade of retraction, symptom duration and decreased tendon thickness. Thus, these parameters may indirectly be associated with the severity of tendon disease.
KW  - rotator cuff
KW  - MRI
KW  - spectroscopy
KW  - muscle degeneration
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-176116
VL  - 19
IS  - 197
ER  - 
TY  - THES
A1  - Noller, Bastian
T1  - Excited-State Dynamics of Organic Intermediates
T1  - Dynamik Angeregter Zustände von Organischen Intermediaten
N2  - This thesis gives insights into the real-time dynamics of several free carbenes and radicals on a femtosecond and nanosecond time scale. The experiments were performed with radicals, singlet carbenes and triplet carbenes of various sizes. Several neutral excited states as well as the ionic ground state were characterized. Despite the relevance of such reactive intermediates in almost all chemical reactions, only relatively little experimental information on such systems is found in the literature. This is linked to the experimental challenge of producing such species under isolated conditions. The intermediates are formed from precursor molecules under interaction- free conditions by supersonic jet flash pyrolysis. The precursor molecules were synthetically designed to show clean thermal dissociation into one specific intermediate. A large variety of spectroscopic techniques was applied to study the intermediates. Each method augments the results of the other methods. This enabled to successfully approach the main goal of this thesis: to understand the excited-state dynamics of organic intermediates. The excited states were found to deactivate rapidly to the hot ground state. The observed fast decay is presumably linked to coupled electronically excited states and relaxation takes place by internal conversion or conical intersections. Further reactions then take place on the ground state surface. Absorption spectra, photodissociation dynamics, photoelectron spectra, ionization potentials, excited-state lifetimes and dissociative photoionization were elucidated by the measurements. Pulsed and continuous light sources were used over a large spectral range (UV, Vis, VUV). A well-defined amount of energy was deposited into the molecule. After internal conversion has taken place, a microcanonical ensemble of reactive intermediates can be studied. This data helps to understand the energetics and reaction channels of intermediates. Velocity map imaging enabled to monitor the pyrolysis efficiency in real time by analyzing photoion images. This observation facilitates clean intermediate generation. Experimental results were compared to quantum chemical calculations to aid the interpretation as well as to test the performance of theoretical approaches. Hydrocarbon radicals and carbenes are regarded as benchmark systems for computational methods due to their several low-lying electronic states and open-shell electronic configuration. The experimental data can help to identify and understand the contributions of the examined intermediates to the chemistry of high energy environments (e. g., hydrocarbon cracking reactors, interstellar space and combustion chambers). Here increased numbers of hydrocarbon intermediates are often present and usually have a strong impact on the overall reaction mechanism. Such environments contain in general a complex mixture of several different intermediates. The more spectroscopic and dynamic properties of each isolated intermediate are known, the easier it is to identify it among multiple components and to understand how it contributes to the overall reaction mechanism. Electronic excitation can take place by radiation, particle collisions or thermally at very high temperatures. How excited states influence the reaction mechanisms is still a matter of currant research.
N2  - Diese Arbeit gibt Einblicke in die Dynamik angeregter Zustände von mehreren isolierten Carbenen und Radikalen. Experimente wurden an verschieden großen Radikalen, singlet Carbenen und triplet Carbenen durchgeführt. Angeregte elektronische Zustände, Grundzustände von Radikal-Kationen und die Photodissoziations-Dynamik des Grundzustandes wurden charakterisiert. Obwohl beinahe alle chemischen Reaktionen über reaktive Intermediate ablaufen, ihnen Schlüsselrollen bei Verbrennungsprozessen zugesprochen werden und sie in hohen Konzentrationen in interstellaren Medien vorkommen, sind viele dieser Spezies unzureichend charakterisiert. Dies liegt hauptsächlich am hohen experimentellen Aufwand, der zur sauberen Herstellung und Untersuchung von Intermediaten nötig ist. Die Intermediate in dieser Arbeit wurden mittels Supersonic-Jet- Flash-Pyrolysis generiert. Mit dieser Technik konnten die hoch reaktiven Moleküle konserviert und unter isolierten Bedingungen spektroskopisch untersucht werden. Hierfür wurden spezielle Vorläufermoleküle synthetisch hergestellt und auf ihre saubere thermische Zersetzung hin getestet und optimiert. Die Intermediate wurden mit einer Reihe von spektroskopischen Methoden untersucht, die sich auf eine hervorragende Art und Weise ergänzten. Das Hauptziel der Dissertation konnte somit erfolgreich abgeschlossen werden und das Verhalten angeregten Zustände einiger wichtiger Intermediate verstanden werden. Die Zustände relaxieren auf einer Femtosekunden-Zeitskala zum heißen Grundzustand. Die schnelle Deaktivierung ist allerWahrscheinlichkeit nach auf eine Kopplung der elektronisch angeregten Zustände zurückzuführen. Die Relaxation erfolgt über interne Konversion und konische Durchschneidungen. Photochemische Reaktionen laufen anschließend vom heißen Grundzustand aus ab. Zusätzlich konnten viele Charakteristika der Intermediate untersucht werden: Absorptionsspektren, Photochemie, Photoelektronenspektren, Ionisierungsenergien und dissoziative Photoionisation. Für die Untersuchungen wurde, über einen breiten spektralen Bereich (UV,Vis,VUV), hauptsächlich frequenz- und zeitaufgelöste Laser-Spektroskopie eingesetzt. Nachdem die Moleküle zum Grundzustand relaxiert waren, konnte die Dynamik eines mikrokanonischen Ensembles von reaktiven Intermediaten untersucht werden. Diese Untersuchungen helfen die Energetik und Reaktionskanäle der Intermediate zu verstehen. Zusätzlich wurden Messungen mit Synchrotron- Strahlung und TPEPICO-Spektroskopie durchgeführt; vorwiegend um die IPs der Spezies zu bestimmen wurde diese Technik angewandt. Velocity-Map-Imaging wurde zusammen mit der Radikalquelle erprobt. Ergänzend zu zeitaufgelösten Photoelektronenspektren konnten mit dieser Methode neue Wege zur Optimierung der Radikalerzeugung aufgezeigt werden. Die Effizienz der Pyrolyse konnte anhand der Photoionen-Images in Echtzeit verfolgt werden. Dies vereinfacht die Darstellung reaktiver Intermediate. Die experimentellen Daten wurden mit quantenchemischen Rechnungen verglichen, um die Interpretation zu erleichtern. Des Weiteren weisen Intermediate häufig eine komplexe elektronische Struktur auf und können somit zum evaluieren quantenmechanischer Methoden verwendet werden. Die erarbeiteten experimentellen Daten können helfen die spektroskopisch untersuchten Intermediate in komplexen Reaktionsgemischen zu erkennen und ihre dynamische Rolle darin besser zu verstehen. Je mehr Information über einzelne isolierte Intermediate bekannt ist, desto einfacher können ihre Beiträge differenziert aufgeschlüsselt werden. Eine erhöhte Anzahl von Intermediaten wird vor allem an Orten mit hoher Energiedichte beobachtet (z.B. im interstellaren Raum und in Motoren). Elektronisch angeregte Zustände der Moleküle können hier durch Teilchenstöße, Strahlung oder sogar thermisch bei sehr hohen Temperaturen angeregt werden. Wie elektronisch angeregte Zustände Reaktionsmechanismen beeinflussen können, ist noch Stand aktueller Forschung.
KW  - Excited-State Dynamics of Organic Intermediates
KW  - Intermediate
KW  - Gas-Phase
KW  - Femtosekunden
KW  - Spektroskopie
KW  - electronisch
KW  - intermediate
KW  - gas phase
KW  - femtosecond
KW  - laser
KW  - spectroscopy
KW  - electronic
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-36075
N1  - Cotutelle: Institut für Physikalische Chemie/Universität Würzburg and Laboratoire Francis Perrin/CEA Saclay
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Reichmuth, Anne
A1  - Henning, Lea
A1  - Pinnel, Nicole
A1  - Bachmann, Martin
A1  - Rogge, Derek
T1  - Early detection of vitality changes of multi-temporal Norway spruce laboratory needle measurements—the ring-barking experiment
JF  - Remote Sensing
N2  - The focus of this analysis is on the early detection of forest health changes, specifically that of Norway spruce (Picea abies L. Karst.). In this analysis, we planned to examine the time (degree of early detection), spectral wavelengths and appropriate method for detecting vitality changes. To accomplish this, a ring-barking experiment with seven subsequent laboratory needle measurements was carried out in 2013 and 2014 in an area in southeastern Germany near Altötting. The experiment was also accompanied by visual crown condition assessment. In total, 140 spruce trees in groups of five were ring-barked with the same number of control trees in groups of five that were selected as reference trees in order to compare their development. The laboratory measurements were analysed regarding the separability of ring-barked and control samples using spectral reflectance, vegetation indices and derivative analysis. Subsequently, a random forest classifier for determining important spectral wavelength regions was applied. Results from the methods are consistent and showed a high importance of the visible (VIS) spectral region, very low importance of the near-infrared (NIR) and minor importance of the shortwave infrared (SWIR) spectral region. Using spectral reflectance data as well as indices, the earliest separation time was found to be 292 days after ring-barking. The derivative analysis showed that a significant separation was observed 152 days after ring-barking for six spectral features spread through VIS and SWIR. A significant separation was detected using a random forest classifier 292 days after ring-barking with 58% separability. The visual crown condition assessment was analysed regarding obvious changes of vitality and the first indication was observed 302 days after ring-barking as bark beetle infestation and yellowing of foliage in the ring-barked trees only. This experiment shows that an early detection, compared with visual crown assessment, is possible using the proposed methods for this specific data set. This study will contribute to ongoing research for early detection of vitality changes that will support foresters and decision makers.
KW  - laboratory measurements
KW  - derivatives
KW  - spectroscopy
KW  - forest health
KW  - ring-barking
KW  - random forest
KW  - index analysis
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-159253
VL  - 10
IS  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Sung, Jooyoung
A1  - Kim, Pyosang
A1  - Fimmel, Benjamin
A1  - Würthner, Frank
A1  - Kim, Dongho
T1  - Direct observation of ultrafast coherent exciton dynamics in helical π-stacks of self-assembled perylene bisimides
JF  - Nature Communications
N2  - Ever since the discovery of dye self-assemblies in nature, there have been tremendous efforts to exploit biomimetic supramolecular assemblies for tailored artificial photon processing materials. This feature necessarily has resulted in an increasing demand for understanding exciton dynamics in the dye self-assemblies. In a sharp contrast with pi-type aggregates, however, the detailed observation of exciton dynamics in H-type aggregates has remained challenging. In this study, as we succeed in measuring transient fluorescence from Frenkel state of π-stacked perylene tetracarboxylic acid bisimide dimer and oligomer aggregates, we present an experimental demonstration on Frenkel exciton dynamics of archetypal columnar π-π stacks of dyes. The analysis of the vibronic peak ratio of the transient fluorescence spectra reveals that unlike the simple π-stacked dimer, the photoexcitation energy in the columnar π-stacked oligomer aggregates is initially delocalized over at least three molecular units and moves coherently along the chain in tens of femtoseconds, preceding excimer formation process.
KW  - systems
KW  - molecules
KW  - J-aggregate behavior
KW  - absorption
KW  - spectroscopy
KW  - photoluminescence
KW  - diffusion
KW  - fluorescence
KW  - excimer formation
KW  - organic semiconductors
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-148157
VL  - 6
IS  - 8646
ER  - 
TY  - THES
A1  - Shen, Chia-An
T1  - Dicyanomethylene Squaraines: Aggregation and G-Quadruplex Complexation
T1  - Dicyanomethylen-Squaraine: Aggregation und G-Quadruplex-Komplexierung
N2  - Squaraine dyes have attracted more attention in the past decade due to their strong and narrow absorption and fluorescence along with the easily functionalized molecular structure. One successful approach of core functionalization is to replace one oxygen of the squaric carbonyl group with a dicyanomethylene group, which shifts the absorption and emission into the near infrared (NIR) region and at the same time leads to a rigid, planar structure with C2v symmetry.  However, such squaraines tend to aggregate cofacially in solution due to dispersion forces and dipole-dipole interactions, usually leading to H-type exciton coupling with undesired blue-shifted spectrum and quenched fluorescence. Therefore, the goal of my research was the design of dicyanomethylene-substituted squaraine dyes that self-assemble into extended aggregates in solution with J-type coupling, in order to retain or even enhance their outstanding optical properties. Toward this goal, bis(squaraine) dyes were envisioned with two squaraine units covalently linked to trigger a slip-stacked packing motif within the aggregates to enable J-type coupling. 
In my first project, bis(squaraine) dye BisSQ1 was synthesized, in which two dicyanomethylene squaraine chromophores are covalently linked. Concentration and temperature-dependent UV/Vis/NIR spectroscopy experiments reveal that BisSQ1 undergoes cooperative self-assembly resulting in J-type aggregates in a solvent mixture of toluene/1,1,2,2-tetrachloroethane (TCE) (98:2, v/v). The J type exciton coupling is evident from the significantly red shifted absorption maximum at 886 nm and the fluorescence peak at 904 nm. In conclusion, this was a first example to direct squaraine dye aggregation in solution to the more desired slip-stacked packing leading to J-type exciton coupling by simply connecting two dyes in a head-to-tail bis chromophore structure.

Connecting two squaraine dyes with an additional phenylene spacer (BisSQ2) leads to two different polymorphs with very distinct absorption spectra upon cooling down a solution of BisSQ2 in a solvent mixture of toluene/TCE (98:2, v/v) with different rates.  Accordingly, rapid cooling resulted in rigid helical nanorods with an absorption spectrum showing a panchromatic feature, while slow cooling led to a sheet-like structure with a significant bathochromic shift in the absorption spectrum. 
It was discovered that the conventional molecular exciton model failed to explain the panchromatic absorption features of the nanorods for the given packing arrangement, therefore more profound theoretical investigations based on the Essential States Model (ESM) were applied to unveil the importance of intermolecular charge transfer (ICT) to adequately describe the panchromatic absorption spectrum. Moreover, the red-shift observed in the spectrum for the sheet-like structure can be assigned to the interplay of Coulomb coupling and ICT-mediated coupling.
Furthermore, the same bis-chromophore strategy was adopted for constructing an NIR-II emitter with a bathochromically-shifted spectrum.  In chloroform, BisSQ3 exhibits an absorption maximum at 961 nm with a significant bathochromic shift (1020 cm−1) compared to the reference mono-squaraine SQ, indicating intramolecular J-type coupling via head-to-tail arrangement of two squaraine dyes. Moreover, BisSQ3 shows a fluorescence peak at 971 nm with a decent quantum yield of 0.33%. In less polar toluene, BisSQ3 self-assembles into nanofibers with additional intermolecular J-type coupling, causing a pronounced bathochromic shift with absorption maximum at 1095 nm and a fluorescence peak at 1116 nm. Thus, connecting two quinoline-based squaraines in a head-to-tail fashion leads to not only intra-, but also intermolecular J-type exciton coupling, which serves as a promising strategy to shift the absorption and emission of organic fluorophores into the NIR-II window while retaining decent quantum yields. 
In conclusion, my research illustrates based on squaraine dyes how a simple modification of the molecular structure can significantly affect the aggregation behavior and further alter the optical properties of dye aggregates. Elongated supramolecular structures based on dicyanomethylene substituted squaraine dyes were successfully established by covalently linking two squaraine units to form a bis-chromophore structure. Then, a simple but efficient general approach was established to direct squaraine dye aggregation in solution to the more desired slip-stacked packing leading to J-type exciton coupling by directly connecting two squaraine dyes in a head-to-tail fashion without spacer units. Moreover, the additional spacer between the squaraine dyes in BisSQ2 allowed different molecular conformations, which leads to two different morphologies depending on the cooling rates for a hot solution. Hence, this is a promising strategy to realize supramolecular polymorphism. 
In general, it is expected that the concept of constructing J-aggregates by the bis-chromophore approach can be extended to entirely different classes of dyes since J-aggregates possess a variety of features such as spectral shifts into the NIR window, fluorescence enhancement, and light harvesting, which are commonly observed and utilized for numerous fundamental studies and applications. Moreover, the insights on short-range charge transfer coupling for squaraine dyes is considered of relevance for all materials based on alternating donor-acceptor π-systems. The panchromatic spectral feature is in particular crucial for acceptor-donor-acceptor (ADA) dyes, which are currently considered as very promising materials for the development of bulk heterojunction solar cells.
N2  - Squarainfarbstoffe haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer hervorragenden optischen Eigenschaften, zu denen ein Cyanin-ähnliches Absorptions- und Fluoreszenzverhalten zählt, in Kombination mit einer leicht funktionalisierbaren Molekülstruktur immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen.22 Ein erfolgreicher Ansatz der Kernfunktionalisierung besteht darin, ein Sauerstoffatom der Quadratsäure-Carbonylgruppe durch eine Dicyanomethyleneinheit zu ersetzen, was die Absorption und Emission in den nahen infraroten (NIR-) Bereich verschiebt und gleichzeitig zu einer starren planaren Struktur mit C2v Symmetrie und einem Grundzustandsdipolmoment führt.27 Diese Eigenschaften haben sich als vorteilhaft für die π-π-Aggregation von diesen Squarainen auf G-Quadruplex (G4) Strukturen erwiesen, wie in Kapitel 6 beschrieben. Solche Squaraine neigen jedoch zur Bildung von Dimeren oder kleinen Aggregaten in Lösung mit kofazialen Chromophoranordnungen aufgrund Dispersionskräften und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen. Dies resultiert in der Regel zu einer H-artigen exzitonischen Kopplung mit unerwünschten, blauverschobenen Absorptionsbanden und gelöschter Fluoreszenz.28 Daher war das Ziel dieser Dissertation, Dicyanomethylen-substituierte Squarainfarbstoffe zu entwickeln, die sich in Lösung zu verlängerten Aggregaten mit J-artiger Kopplung selbst organisieren. Auf diese Weise sollten die ausgezeichneten optischen Eigenschaften der Squarainfarbstoffe erhalten oder sogar verbessert werden. Zu diesem Zweck, wurden Bis(squarain)-Farbstoffe synthetisiert, in denen zwei Squarain-Einheiten kovalent verbunden sind, was zu einer gestapelten Anordnung mit longitudinalem Versatz innerhalb der Aggregate und damit zu einer J-artigen Kopplung führt. ...
KW  - Squaraine
KW  - Selbstorganisation
KW  - Farbstoff
KW  - Supramolekulare Chemie
KW  - Quadruplex-DNS
KW  - Self-assembly
KW  - Aggregation
KW  - exciton coupling
KW  - cooperative
KW  - spectroscopy
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-243599
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Gilbert, Fabian
A1  - Böhm, Dirk
A1  - Eden, Lars
A1  - Schmalzl, Jonas
A1  - Meffert, Rainer H.
A1  - Köstler, Herbert
A1  - Weng, Andreas M.
A1  - Ziegler, Dirk
T1  - Comparing the MRI-based Goutallier Classification to an experimental quantitative MR spectroscopic fat measurement of the supraspinatus muscle
JF  - BMC Musculoskeletal Disorders
N2  - Background

The Goutallier Classification is a semi quantitative classification system to determine the amount of fatty degeneration in rotator cuff muscles. Although initially proposed for axial computer tomography scans it is currently applied to magnet-resonance-imaging-scans. The role for its clinical use is controversial, as the reliability of the classification has been shown to be inconsistent. The purpose of this study was to compare the semi quantitative MRI-based Goutallier Classification applied by 5 different raters to experimental MR spectroscopic quantitative fat measurement in order to determine the correlation between this classification system and the true extent of fatty degeneration shown by spectroscopy.

Methods

MRI-scans of 42 patients with rotator cuff tears were examined by 5 shoulder surgeons and were graduated according to the MRI-based Goutallier Classification proposed by Fuchs et al. Additionally the fat/water ratio was measured with MR spectroscopy using the experimental SPLASH technique. The semi quantitative grading according to the Goutallier Classification was statistically correlated with the quantitative measured fat/water ratio using Spearman’s rank correlation.

Results

Statistical analysis of the data revealed only fair correlation of the Goutallier Classification system and the quantitative fat/water ratio with R = 0.35 (p < 0.05). By dichotomizing the scale the correlation was 0.72. The interobserver and intraobserver reliabilities were substantial with R = 0.62 and R = 0.74 (p < 0.01).

Conclusion

The correlation between the semi quantitative MRI based Goutallier Classification system and MR spectroscopic fat measurement is weak. As an adequate estimation of fatty degeneration based on standard MRI may not be possible, quantitative methods need to be considered in order to increase diagnostic safety and thus provide patients with ideal care in regard to the amount of fatty degeneration. Spectroscopic MR measurement may increase the accuracy of the Goutallier classification and thus improve the prediction of clinical results after rotator cuff repair. However, these techniques are currently only available in an experimental setting.
KW  - rotator cuff
KW  - MRI
KW  - spectroscopy
KW  - goutallier
KW  - classification
KW  - shoulder surgery
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-147788
VL  - 17
IS  - 355
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kasprzak, J.
A1  - Sivalertporn, K.
A1  - Albert, F.
A1  - Schneider, C.
A1  - Höfling, S.
A1  - Kamp, M.
A1  - Forchel, A.
A1  - Muljarov, E. A.
A1  - Langbein, W.
T1  - Coherence dynamics and quantum-to-classical crossover in an exciton-cavity system in the quantum strong coupling regime
JF  - New Journal of Physics
N2  - Interaction between light and matter generates optical nonlinearities, which are particularly pronounced in the quantum strong coupling regime. When a single bosonic mode couples to a single fermionic mode, a Jaynes-Cummings (JC) ladder is formed, which we realize here using cavity photons and quantum dot excitons. We measure and model the coherent anharmonic response of this strongly coupled exciton-cavity system at resonance. Injecting two photons into the cavity, we demonstrate a \(\sqrt 2\) larger polariton splitting with respect to the vacuum Rabi splitting. This is achieved using coherent nonlinear spectroscopy, specifically four-wave mixing, where the coherence between the ground state and the first (second) rung of the JC ladder can be interrogated for positive (negative) delays. With increasing excitation intensity and thus rising average number of injected photons, we observe spectral signatures of the quantum-to-classical crossover of the strong coupling regime.
KW  - Jaynes-Cummings ladder
KW  - spectral interferometry
KW  - photon
KW  - dot
KW  - spectroscopy
KW  - oscillations
KW  - microcavity
KW  - resonance
KW  - light
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-123005
SN  - 1367-2630
VL  - 15
IS  - 045013
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Dauth, M.
A1  - Wiessner, M.
A1  - Feyer, V.
A1  - Schöll, A.
A1  - Puschnig, P.
A1  - Reinert, F.
A1  - Kuemmel, S.
T1  - Angle resolved photoemission from organic semiconductors: orbital imaging beyond the molecular orbital interpretation
JF  - New Journal of Physics
N2  - Fascinating pictures that can be interpreted as showing molecular orbitals have been obtained with various imaging techniques. Among these, angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES) has emerged as a particularly powerful method. Orbital images have been used to underline the physical credibility of the molecular orbital concept. However, from the theory of the photoemission process it is evident that imaging experiments do not show molecular orbitals, but Dyson orbitals. The latter are not eigenstates of a single-particle Hamiltonian and thus do not fit into the usual simple interpretation of electronic structure in terms of molecular orbitals. In a combined theoretical and experimental study we thus check whether a Dyson-orbital and a molecular-orbital based interpretation of ARPES lead to differences that are relevant on the experimentally observable scale. We discuss a scheme that allows for approximately calculating Dyson orbitals with moderate computational effort. Electronic relaxation is taken into account explicitly. The comparison reveals that while molecular orbitals are frequently good approximations to Dyson orbitals, a detailed understanding of photoemission intensities may require one to go beyond the molecular orbital picture. In particular we clearly observe signatures of the Dyson-orbital character for an adsorbed semiconductor molecule in ARPES spectra when these are recorded over a larger momentum range than in earlier experiments.
KW  - Dyson orbitals
KW  - electronic structure
KW  - PTCDA
KW  - AG(110)
KW  - density-functional theory
KW  - approximation
KW  - energies
KW  - monolayers
KW  - spectroscopy
KW  - NTCDA
KW  - ARPES
KW  - orbital imaging
KW  - photoemission spectroscopy
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-115180
SN  - 1367-2630
VL  - 16
ER  -