Empfindlichkeitssteigerung variabler Höchstfrequenz-EPR für Anwendungen in der Photokatalyse und Proteinforschung

• Antragsteller: Dr. Alexander Schnegg
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221296626

Hoch-Spin Übergangsmetallionen (TMIs), die eine wichtige Rolle in Proteinen oder katalytische aktiven Komplexen spielen, werden mit neuartigen Methoden der variablen Höchstfrequenz-EPR untersucht. TMI Komplexe enthalten häufig paramagnetische Übergansmetallkomplexes in denen mehrere ungepaarte Elektronen zu Hoch-Spin Zuständen beitragen. Aufgrund von instrumentellen Einschränkungen waren Untersuchungen an Hoch-Spin-Elektronensystemen mit großer Nullfeldaufspaltung bisher nur in engen Grenzen möglich. Um diese Einschränkung zu beseitigen, werden dedizierte Höchstfrequenz-EPR (263 GHz) und Frequenzdomänen Fourier-Transform THz-EPR (FD-FT THz-EPR) Methoden mit erhöhter Detektionsempfindlichkeit und Anwendungsreichweite ausgebaut und angewendet. Durch die Weiterentwicklung eines synchrotron-basierten FD-FT THz-EPR Spektrometers, sowie der Entwicklung neuartiger Messköpfe für die FD-FT THz-EPR und 263 GHz-EPR werden EPR-Untersuchungen an kurzleben lichtinduzierten TMI Zuständen sowie die in-situ Charakterisierung katalytischer Reaktionen in Abhängigkeit von Spannung und Licht möglich gemacht. Schließlich werden numerische EPR Routinen basierend auf dem öffentlich verfügbaren EPR Simulationspaket EasySpin entwickelt, um FD-EPR Spektren zu simulieren. Das Ziel ist der Einsatz der FD-FT THz-EPR und 263 GHz EPR, um die elektronische Struktur von Hoch-Spin TMI Komplexe in Proteinen und katalytischen Komplexen zu untersuchen und damit zum weiteren Verständnis ihres Struktur-Funktionszusammenhanges beizutragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1601: New Frontiers in Sensitivity for EPR Spectroscopy: from Biological Cells to Nano Materials
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Robert Bittl
• Kooperationspartner: Professor Dr. Stefan Stoll; Professor Dr. Joshua A. Telser