Untersuchungen zum nichtphotochemischen Lochbrennen auf Einzelmolekülebene am Modellsystem Terrylen in p-Terphenyl

Die Arbeit beschreibt Untersuchungen zum nichtphoto- chemischen Lochbrennen, das bei 1.4 Kelvin in Form von rein lichtinduzierten Frequenzsprüngen einzelner in p-Terphenyleingebetteter Terrylenmoleküle beobachtet werden kann. Dabei zeigen alle Chromophore aus der X1-Einbaulage ein exzellent reproduzierbares Verhalten, sowohl im bistabilen primären Photozyklus wie auch in dem daran angegliederten sekundärenPhotozyklus, welcher aus drei weiteren spektralen Positionen besteht. Aus den Ergebnissen der nach der genauen Charakterisierung dieser Eigenschaft des Systems durchgeführten Experimente - Fluoreszenzspektroskopie der Photoprodukte, Stark-Effekt-Messungen und Polarisationsmodulation - wird ein Modell für die den lichtinduzierten Änderungen der Absorptionsfrequenzzugrundeliegenden Konformationsänderungender Wirt/Gast- Struktur abgeleitet und diskutiert. Die mittlerweile verfügbaren Ergebnisse von diesbezüglichen molekular- dynamischen Simulationen einer Theoriegruppe ausBordeaux, die alle grundlegenden Annahmen dieses Modellsbestätigen und eine noch genauere mikroskopische Beschreibung des Systems liefern, werden zur Abrundung der Darstellung ebenfalls vorgestellt. Außerdem geht die Dissertation auf die durchgeführten Einzelmolekül- untersuchungen an Terrylen in p-Terphenyl bei Raumtemperatur ein und stellt das im Rahmen der Arbeit aufgebaute temperaturvariable laserscannende Konfokalmikroskop im Detail vor.

The thesis deals with experiments on nonphotochemicalhole-burning, which can be observed at 1.4 Kelvin as purelylight-induced frequency jumps of single terrylene molecules which have been embedded in crystalline p-terphenyl. All chromophores of the X1 site show an excellently reproducible behavior, both in the bistable primary photo-cycle and in the concomitant secondary photo-cycle consisting of three additional spectral positions. The results of various experiments - fluorescence spectroscopy, Stark effect measurements and polarization modulation, all conducted after the basic characterization of the system - allow the formulation of a model for the conformational rearrangements of the host/guest-structure which are responsible for the light-induced changes in absorption frequency. Results of molecular dynamics simulations conducted recently by a group from Bordeaux, which corroborate the basic assumptions of this model and provide a detailed microscopic description of the system, are also summarized to complete the presentation of the material. The thesis furthermore elaborates on single molecule studies conducted on terrylene in p-terphenyl at room temperature and discusses a temperature-variable laser-scanning confocal microscope which has been designed and built during the course of this work.