Thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz (TADF) als Selbstheilungsmechanismus in ultra-stabilen Luminophoren für Bioimaging

• Antragsteller: Dr. Rafal Czerwieniec
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Biomaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389797483

Das Hauptziel dieses Projektes besteht darin, den Mechanismus der thermisch aktivierten verzögerten Fluoreszenz (TADF) für die Selbstheilung (self healing) Triplett-angeregter Bioprobe-Moleküle zu nutzen. Eine Selbstheilung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Luminophormolekül aus dem normalerweise extrem langlebigen, nicht emittierenden (dunklen) und oft reaktiven angeregten Triplett-Zustand zurück in den elektronischen Grundzustand (strahlend) überführen wird. Eine effiziente und schnelle Relaxation ist extrem wichtig, um das Photobleichen und Photoblinken zu reduzieren und dadurch die Photostabilität der Bioproben zu erhöhen. Im Unterschied zu den bis jetzt untersuchten Selbstregenerierungsstrategien, die auf den chemischen Reaktionen (Redox und/oder Protontransfer) beruhen, ist TADF ein rein physikalischer Mechanismus. Darüber hinaus ist TADF ein strahlender Prozess. Daher ermöglicht er, die Anregungsenergie als Lichtsignal zur Detektion der Probemoleküle auszunutzen. Der zukünftige Einsatz neuartiger TADF-basierter Materialien wird eine größere Bandbreite potenzieller biologisch-medizinischer Anwendungen von den Techniken der Lumineszenz-Mikroskopie ermöglichen. Im Fokus dieses Projektes stehen photophysikalische Eigenschaften ausgewählter organischer Moleküle sowie Kupfer(I)- und Silber(I)-Komplexe mit einem ausgeprägten TADF-Verhalten. Es ist u.a. geplant, wasser- und lipid-lösliche TADF-Verbindungen herzustellen und in unterschiedlichen Matrizen photophysikalisch zu untersuchen. Mithilfe speziell konstruierter Modellverbindungen sollen die Wechselwirkungen zwischen den Emitter-Molekülen und der lokalen Umgebung (Elektrostatik, Rigidität, Sterik), die maßgebend für TADF sind, untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen