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Nanofabricated Functional Architecture of Photosynthetic Light-Harvesting Complexes

Subject Area Experimental Condensed Matter Physics
Term from 2009 to 2014
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 146597209
 
Final Report Year 2014

Final Report Abstract

Ziel des Projektes war es Pigment-Protein Komplexe (PPK), die in der bakteriellen Photosynthese als Antennen zum Sammeln von Sonnenlicht fungieren, mit Goldnanopartikeln (AuNPs) zu koppeln, um die photophysikalischen Eigenschaften der PPKs zu kontrollieren und ggf. zu manipulieren. Hintergrund ist folgendes: In den AuNPs kann man gezielt Schwingungen der (Leitungs-) Elektronen anregen, wodurch in der direkten Umgebung der AuNPs eine Veränderung des elektromagnetischen Feldes bewirkt wird. Bringt man die PPKs in diesen Bereich, so kann sowohl die Absorption als auch die Emission von Licht verstärkt werden, oder, je nach Abstand zwischen AuNP und PPK, kann auch die Emission teilweise oder vollständig unterdrückt werden. In einem "proof-of-principle"-Experiment, bei dem die Abstände zwischen den AuNPs und den PPKs statistisch verteilt waren, haben wir nachgewiesen, dass die resonante Anregung der AuNPs im Mittel zu einer Steigerung der Emissionsintensität der PPKs führt. Leider erwies es sich dann als extrem schwierig, den Abstand zwischen den AuNPs und den PPKs gezielt zu variieren, da i) die Funktionalisierung der PPKs die AuNPs angegriffen hat, und ii) die Länge der Linker die den Abstand zwischen den Teilchen bestimmt nur unzureichend variiert werden konnte. Die weiteren Arbeiten beschränkten sich demnach auf eine Optimierung der Probenpräparation demzufolge bzw. darauf die photophysikalischen Eigenschaften der PPKs besser zu verstehen.

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