914 resultados para Metal-to-metal-charge-transfer Band Energy
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A family of phases, CoxTiS2 (0 ≤ x ≤ 0.75) has been prepared and characterised by powder X-ray and neutron diffraction, electrical and thermal transport property measurements, thermal analysis and SQUID magnetometry. With increasing cobalt content, the structure evolves from a disordered arrangement of cobalt ions in octahedral sites located in the van der Waals’ gap (x ≤ 0.2), through three different ordered vacancy phases, to a second disordered phase at x ≥ 0.67. Powder neutron diffraction reveals that both octahedral and tetrahedral inter-layer sites are occupied in Co0.67TiS2. Charge transfer from the cobalt guest to the TiS2 host affords a systematic tuning of the electrical and thermal transport properties. At low levels of cobalt intercalation (x < 0.1), the charge transfer increases the electrical conductivity sufficiently to offset the concomitant reduction in |S|. This, together with a reduction in the overall thermal conductivity leads to thermoelectric figures of merit that are 25 % higher than that of TiS2, ZT reaching 0.30 at 573 K for CoxTiS2 with 0.04 ≤ x ≤ 0.08. Whilst the electrical conductivity is further increased at higher cobalt contents, the reduction in |S| is more marked due to the higher charge carrier concentration. Furthermore both the charge carrier and lattice contributions to the thermal conductivity are increased in the electrically conductive ordered-vacancy phases, with the result that the thermoelectric performance is significantly degraded. These results illustrate the competition between the effects of charge transfer from guest to host and the disorder generated when cobalt cations are incorporated in the inter-layer space.
Optical Properties and Charge-Transfer Excitations in Edge-Functionalized All-Graphene Nanojunctions
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We investigate the optical properties of edge-fiinctionalized graphene nanosystems, focusing on the formation of junctions and charge-transfer excitons. We consider a class of graphene structures that combine the main electronic features of graphene with the wide tunability of large polycyclic aromatic hydrocarbons. By investigating prototypical ribbon-like systems, we show that, upon convenient choice of functional groups, low-energy excitations with remarkable charge-transfer character and large oscillator strength are obtained. These properties can be further modulated through an appropriate width variation, thus spanning a wide range in the low-energy region of the UV-vis spectra. Our results are relevant in view of designing all-graphene optoelectronic nanodevices, which take advantage of the versatility of molecular functionalization, together with the stability and the electronic properties of graphene nanostructures.
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The optical absorption spectra of two samples of grossular have been measured at room temperature. An intense charge transfer band (UVCT) of iron extends to the visible and near infrared region. Some peaks associated to Fe3+ ions in tetrahedral and octahedral positions have been identified and their energy levels were computed. Mn2+ and Fe2+ ions are responsible with some bands and probably these ions occupy dodecahedral positions. No change in the intensity of optical absorption spectra were found after gamma dose, but only the 505 nm band decreases with irradiation. The OH spectra, consisting of OH overtones at 2750nm and asymmetric OH bands in the near infrared region were observed in the two samples. The heat treatment produces Fe2+ -> Fe3+ and Mn2+ -> Mn3+ by oxidation. This last was observed in sample II only. The thermally stimulated luminescence of both grossular samples has been investigated. Due to differences in iron and manganese concentration, not only a large difference has been observed in their optical absorption behavior, but also a striking difference in their thermoluminescent behavior. Actually, it is not clear whether other impurities such as Ti, Na and K that are present in quite different concentration in grossular I and II are also contributing to the thermoluminescenct properties of both samples. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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The dideprotonation of 4-(4-nitrophenylazo)resorcinol generates an anionic species with substantial electronic pi delocalization. As compared to the parent neutral species, the anionic first excited electronic transition, characterized as an intramolecular charge transfer (ICT) from the CO(-) groups to the NO(2) moiety, shows a drastic red shift of ca. 200 nm in the lambda(max) in the UV-vis spectrum, leading to one of the lowest ICT energies observed (lambda(max) = 630 nm in dimethyl sulfoxide (DMSO)) in this class of push-pull molecular systems. Concomitantly, a threefold increase in the molar absorptivity (epsilon(max)) in comparison to the neutral species is observed. The resonance Raman enhancement profiles reveal that in the neutral species the chromophore involves several modes, as nu(C-N), nu(N=N), nu(C=C) and nu(s)(NO(2)), whereas in the dianion, there is a selective enhancement of the NO(2) vibrational modes. The quantum chemical calculations of the electronic transitions and vibrational wavenumbers led to a consistent analysis of the enhancement patterns observed in the resonance Raman spectra. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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A more direct and efficient route to the syntheses of [Ru(NH3)(4)(X-Y)](BF4)(2), where X-Y can be 2-acetylpyridine (2-acpy) or 2-benzoylpyridine (2-bzpy), based on the reactions of [RuCl(NH3)(5)]Cl-2 with these ortho-substituted azines is described. The [Ru(2-acpy)(NH3)(4)](BF4)(2) and [Ru(NH3)(5)(2-bzpy)](BF4)(2) complexes have a molar conductance of 328 and 292 Ohm(-1) cm(2) mol(-1), respectively, corresponding to a 1:2 species in solution. These complexes showed two intense absorption bands around 620-650 and 380 nm, the energies of which are solvent dependent, decreasing with the increase of the Gutman's donor number of the solvent, and were assigned as metal-to-ligand charge transfer (MLCT). The complexes have oxidation potentials (Ru-II/III) of +0.380 V vs. Ag/AgCl (2-acpy) and +0.400 V vs. Ag/AgCl (2-bzpy), and reduction potentials (X-Y0/-) of -1.10 V vs. Ag/AgCl (2-acpy) and -0.950 V vs. Ag/AgCl (2-bzpy) on CF3COOH/NaCF3COO at pH=3.0, scan rate 100 mV s(-1), [Ru]=1.0x10(-3) mol l(-1). Both processes show a coupled chemical reaction. Upon oxidation of the metal center, the MLCT absorption bands are bleached and restored upon subsequent reduction. In order to confirm the structure of the complexes a detailed LH NMR investigation was performed in d(6)-acetone. Further confirmation of the structure was obtained by recording the N-15 NMR spectrum of [Ru(NH3)(4)(2-bzpy)](2+) in d(6)-DMSO using the INEPT pulse sequence improving the sensitivity of N-15 by polarization transfer from the protons to the N-15. The Nuclear Overhauser Effect (NOE) experiments were made qualitatively for [Ru(NH3)(4)(2-acpy)](2+), and showed that H-6 of the pyridine is close to a NH3 proton, which should then be in a cis position, and, hence, confirming that acpy is acting as a bidentate ligand. (C) 1999 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.
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Multiferroics, showing simultaneous ordering of electrical and magnetic degrees of freedom, are remarkable materials as seen from both the academic and technological points of view. A prominent mechanism of multiferroicity is the spin-driven ferroelectricity, often found in frustrated antiferromagnets with helical spin order. There, as for conventional ferroelectrics, the electrical dipoles arise from an off-centre displacement of ions. However, recently a different mechanism, namely purely electronic ferroelectricity, where charge order breaks inversion symmetry, has attracted considerable interest. Here we provide evidence for ferroelectricity, accompanied by antiferromagnetic spin order, in a two-dimensional organic charge-transfer salt, thus representing a new class of multiferroics. We propose a charge-order-driven mechanism leading to electronic ferroelectricity in this material. Quite unexpectedly for electronic ferroelectrics, dipolar and spin order arise nearly simultaneously. This can be ascribed to the loss of spin frustration induced by the ferroelectric ordering. Hence, here the spin order is driven by the ferroelectricity, in marked contrast to the spin-driven ferroelectricity in helical magnets. © 2012 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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A mixed-valence complex, [Fe(III)Fe(II)L1(mu-OAc)(2)]BF4 center dot H2O, where the ligand H(2)L1 = 2-{[[3-[((bis-(pyridin-2-ylmethyl)amino)methyl)-2-hydroxy-5-methylbenzyl](pyridin-2-ylmethyl)amino]methyl]phenol}, has been studied with a range of techniques, and, where possible, its properties have been compared to those of the corresponding enzyme system purple acid phosphatase. The (FeFeII)-Fe-III and Fe-2(III) oxidized species were studied spectroelectrochemically. The temperature-dependent population of the S = 3/2 spin states of the heterovalent system, observed using magnetic circular dichroism, confirmed that the dinuclear center is weakly antiferromagnetically coupled (H = -2JS(1).S-2, where J = -5.6 cm(-1)) in a frozen solution. The ligand-to-metal charge-transfer transitions are correlated with density functional theory calculations. The (FeFeII)-Fe-III complex is electron paramagnetic resonance (EPR)-silent, except at very low temperatures (<2 K), because of the broadening caused by the exchange coupling and zero-field-splitting parameters being of comparable magnitude and rapid spin-lattice relaxation. However, a phosphate-bound Fe-2(III) complex showed an EPR spectrum due to population of the S-tot = 3 state (J= -3.5 cm(-1)). The phosphatase activity of the (FeFeII)-Fe-III complex in hydrolysis of bis(2,4-dinitrophenyl)phosphate (k(cat.) = 1.88 x 10(-3) s(-1); K-m = 4.63 x 10(-3) mol L-1) is similar to that of other bimetallic heterovalent complexes with the same ligand. Analysis of the kinetic data supports a mechanism where the initiating nucleophile in the phosphatase reaction is a hydroxide, terminally bound to Fe-III. It is interesting to note that aqueous solutions of [Fe(III)Fe(II)L1(mu-OAc)(2)](+) are also capable of protein cleavage, at mild temperature and pH conditions, thus further expanding the scope of this complex's catalytic promiscuity.
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In this work we have studied the radiation effects on MOSFET electronic devices. The integrated circuits were exposed to 10 key X-ray radiation and 2.6 MeV energy proton beam. We have irradiated MOSFET devices with two different geometries: rectangular-gate transistor and circular-gate transistor. We have observed the cumulative dose provokes shifts on the threshold voltage and increases or decreases the transistor's off-state and leakage current. The position of the trapped charges in modern CMOS technology devices depends on radiation type, dose rate, total dose, applied bias and is a function of device geometry. We concluded the circular-gate transistor is more tolerant to radiation than the rectangular-gate transistor. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Das Protein Cytochrom c Oxidase (CcO) ist ein Enzym der mitochondrialen Atmungskette. Als letzter Komplex (Komplex IV) einer Elektronentransportkette katalysiert sie die Reduktion von molekularem Sauerstoff zu Wasser. Hierbei werden Elektronen von Cytochrom c (Cc) in das Enzym geleitet. Die durch den Redoxprozess freiwerdende freie Enthalpie wird dazu genutzt, einen Protonengradienten über die innere Mitochondrien-Membran aufzubauen. Die zurückwandernden Protonen treiben in der ATP-Synthase die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) an, dem universellen Energieträger in lebenden Organismen. Gegenstand dieser Dissertation sind zeitaufgelöste ATR-FTIR-Messungen des direkten Elektronentransfers in die CcO. Das Protein wird hierzu orientiert auf einer Goldelektrode immobilisiert und in eine künstliche Membran rekonstituiert (Protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM). Das ptBLM-System wird hinsichtlich einer möglichst hohen Protein-Aktivität optimiert. Elektronen werden durch elektrochemische Anregung von der Elektrode in die CcO injiziert. Die Goldoberfläche wird auf die reflektierende Oberfläche eines Silizium-ATR-Kristalls aufgebracht. Durch die Präparation einer rauen Oberfläche (RMS-Rauigkeit ca. 5 nm) wird eine Verstärkung der IR-Absorption erreicht. Die mit den Ladungstransferprozessen einhergehenden Konformationsänderungen der die Redoxzentren umgebenden Gruppen (CONH-Gerüst und Aminosäure-Seitenketten) können durch Infrarot-Spektroskopie nachgewiesen werden. Phasensensitive Detektion (PSD) wird zur Rauschminderung eingesetzt, um Geschwindigkeitskonstanten für die Redox-Übergänge zu bestimmen. Im Bereich der Amid-I-Bande werden etliche Peaks identifiziert, die sich mit dem Redoxzustand des Proteins ändern. Für das CuA-Zentrum, welches als erstes der vier Redoxzentren der CcO reduziert wird, wird die schnellste Geschwindigkeitskonstante ks=4870/s ermittelt. Für das Häm a3-Zentrum wird eine Geschwindigkeitskonstante von ks=13,8/s ermittelt. Die Ergebnisse sind konsistent zu elektrochemischen und Raman-Spektroskopie-Experimenten, welche ebenfalls in unserer Gruppe durchgeführt wurden. Weitere Themen dieser Dissertation sind der Nachweis der Anwendbarkeit des ptBLM-Systems für andere Membranproteine (Beispiel: bakterielles photosynthetisches Reaktionszentrum) und der Einsatz des ATR-FTIR-Setups für verschiedene künstliche Membransysteme (Aktivitätsnachweis des OR5-Geruchsrezeptors in einer peptidgestützten Membran, Eigenschaften eines Oligoethylenglycol-Spacers).
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Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen: Im ersten Teil der Arbeit werden supramolekulare Strukturen betrachtet, die durch unterschiedliche Fällungsbedingungen von Polyethylenoxid-block-oligo-p-benzamid-copolymeren erhalten wurden. Durch tropfenweise Zugabe des gelösten Polymers zu Chloroform, ein für Polyethylenoxid selektives Lösemittel, konnten verschiedenste Aggregate hergestellt werden. Von großen Hohlkugel mit einem Durchmesser von mehreren Mikrometern, bis zu kleinen Stäbchen mit den Abmessungen von zehn Nanometern in der Breite und einigen hundert Nanometern Länge, konnten beobachtet werden.rnDer Hauptteil der Arbeit handelt von der Synthese und Charakterisierung eines neuen, konjugierten Oligomers: Oligothiophencarbonsäureamid. Das hierfür nötige Monomer, eine 2-Aminothiophen-5-carbonsäure konnte mittels Gewald-Synthese, eine multikomponenten Ringschlussreaktion dargestellt werden. Diese Methode erlaubt die Herstellung von vierfach substituierten Thiophenen, wobei 3- und 4-Position meist Alkylketten und Ester sind. Das so hergestellte Material konnte in der stufenweise Synthese von Oligothiophencarbonsäureamiden genutzt werden. Die neuen Oligomere zeigten interessante Absorptions- und Fluoreszenzeigenschaften. In Dichlormethan wurde eine bathochrome Verschiebung der Absorptionsbande in Abhängigkeit der Oligomerlänge beobachtet. Das Pentamer erreichte eine Absorptionsenergie, die der Bande des Polythiophencarbonsäureamids entspricht, was bedeutetet, dass die effektive Konjugationslänge erreicht wurde. Im Gegensatz zu den Messungen in Dichlormethan, zeigten die Oligomere Aggregationstendenzen ab dem Trimer in N,N-Dimethylformamid. Die auftretende Charge-Transfer Bande verschwand mit steigenden Konzentrationen. Eine mögliche hypsochrome Verschiebung dieser Bande, deutet auf eine Bildung von H Aggregaten hin. Fluoreszenz und zeitaufgelöste Fluoreszenzmessungen ergaben die für konjugierte Systeme zu erwartenden Effekte. Die Konjugation entlang des Amids konnte ebenfalls mittels quantenmechanischer Berechnung nachgewiesen werden.
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Organische Ladungstransfersysteme weisen eine Vielfalt von konkurrierenden Wechselwirkungen zwischen Ladungs-, Spin- und Gitterfreiheitsgraden auf. Dies führt zu interessanten physikalischen Eigenschaften, wie metallische Leitfähigkeit, Supraleitung und Magnetismus. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der elektronischen Struktur von organischen Ladungstransfersalzen aus drei Material-Familien. Dabei kamen unterschiedliche Photoemissions- und Röntgenspektroskopietechniken zum Einsatz. Die untersuchten Moleküle wurden z.T. im MPI für Polymerforschung synthetisiert. Sie stammen aus der Familie der Coronene (Donor Hexamethoxycoronen HMC und Akzeptor Coronen-hexaon COHON) und Pyrene (Donor Tetra- und Hexamethoxypyren TMP und HMP) im Komplex mit dem klassischen starken Akzeptor Tetracyanoquinodimethan (TCNQ). Als dritte Familie wurden Ladungstransfersalze der k-(BEDT-TTF)2X Familie (X ist ein monovalentes Anion) untersucht. Diese Materialien liegen nahe bei einem Bandbreite-kontrollierten Mottübergang im Phasendiagramm.rnFür Untersuchungen mittels Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (UPS) wurden UHV-deponierte dünne Filme erzeugt. Dabei kam ein neuer Doppelverdampfer zum Einsatz, welcher speziell für Milligramm-Materialmengen entwickelt wurde. Diese Methode wies im Ladungstransferkomplex im Vergleich mit der reinen Donor- und Akzeptorspezies energetische Verschiebungen von Valenzzuständen im Bereich weniger 100meV nach. Ein wichtiger Aspekt der UPS-Messungen lag im direkten Vergleich mit ab-initio Rechnungen.rnDas Problem der unvermeidbaren Oberflächenverunreinigungen von lösungsgezüchteten 3D-Kristallen wurde durch die Methode Hard-X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES) bei Photonenenergien um 6 keV (am Elektronenspeicherring PETRA III in Hamburg) überwunden. Die große mittlere freie Weglänge der Photoelektronen im Bereich von 15 nm resultiert in echter Volumensensitivität. Die ersten HAXPES Experimente an Ladungstransferkomplexen weltweit zeigten große chemische Verschiebungen (mehrere eV). In der Verbindung HMPx-TCNQy ist die N1s-Linie ein Fingerabdruck der Cyanogruppe im TCNQ und zeigt eine Aufspaltung und einen Shift zu höheren Bindungsenergien von bis zu 6 eV mit zunehmendem HMP-Gehalt. Umgekehrt ist die O1s-Linie ein Fingerabdruck der Methoxygruppe in HMP und zeigt eine markante Aufspaltung und eine Verschiebung zu geringeren Bindungsenergien (bis zu etwa 2,5eV chemischer Verschiebung), d.h. eine Größenordnung größer als die im Valenzbereich.rnAls weitere synchrotronstrahlungsbasierte Technik wurde Near-Edge-X-ray-Absorption Fine Structure (NEXAFS) Spektroskopie am Speicherring ANKA Karlsruhe intensiv genutzt. Die mittlere freie Weglänge der niederenergetischen Sekundärelektronen (um 5 nm). Starke Intensitätsvariationen von bestimmten Vorkanten-Resonanzen (als Signatur der unbesetzte Zustandsdichte) zeigen unmittelbar die Änderung der Besetzungszahlen der beteiligten Orbitale in der unmittelbaren Umgebung des angeregten Atoms. Damit war es möglich, präzise die Beteiligung spezifischer Orbitale im Ladungstransfermechanismus nachzuweisen. Im genannten Komplex wird Ladung von den Methoxy-Orbitalen 2e(Pi*) und 6a1(σ*) zu den Cyano-Orbitalen b3g und au(Pi*) und – in geringerem Maße – zum b1g und b2u(σ*) der Cyanogruppe transferiert. Zusätzlich treten kleine energetische Shifts mit unterschiedlichem Vorzeichen für die Donor- und Akzeptor-Resonanzen auf, vergleichbar mit den in UPS beobachteten Shifts.rn
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Zusammenfassung rnrnIn dieser Arbeit wurden Untersuchungen an zwei verschiedenen multimeren Proteinkomplexen durchgeführt: Zum einen am Hämocyanin aus Homarus americanus mittels Röntgen-L-Kantenspektroskopie und zum anderen am α-Toxin aus Staphylococcus aureus, hinsichtlich der Interaktion an speziellen Raft-artigen Membranabschnitten, mittels AFM.rnFür das Hämocyanin aus Homarus americanus konnte ein neuer Aspekt bezüglich der Bindung von Sauerstoff aufgezeigt werden. Ein zuvor nicht in Betracht gezogener und diskutierter Einfluss von Wassermolekülen auf diesen Vorgang konnte mittels der Methode der Röntgen-L-Kantenspektroskopie dargestellt werden. Erstmals war es möglich die beiden verschiedenen Beladungszustände (Oxy-, Deoxy-Zustand) des Hämocyanin mittels dieser Methode in physiologisch ähnlicher Umgebung zu untersuchen. Vergleiche der erhaltenen L-Kanten-Spektren mit denen anorganischer Vergleichslösungen ließen auf eine Interaktion von Wassermolekülen mit den beiden Kupferatomen des aktiven Zentrums schließen. Dadurch wurde erstmals ein möglicher Einfluss des Wassers auf den Oxygenierungsprozess des Hämocyanins auf elektronischer Ebene aufgezeigt. Vergleichende Betrachtungen von Röntgenkristallstrukturen verschiedener Typ-3-Kupferproteine bestätigten, dass auch hier ein Einfluss von Wassermolekülen auf die aktiven Zentren möglich ist. Vorgeschlagen wird dabei, dass an Stelle der Überlappung der 3d-Orbitale des Kupfers mit den 2p-Orbitalen des Sauerstoffs, wie sie im sauerstoffbeladenen Zustand auftritt, im sauerstoffunbeladenen Zustand eine Wechselwirkung der 3d-Orbitale des Kupfers mit den LUMOS der Wassermoleküle möglich wird, und ein Elektronen- bzw. Ladungstransfer von den Kupfern auf die Wassermoleküle erfolgen kann. rnAFM-Untersuchungen hinsichtlich der Interaktion des α-Toxins aus Staphylococcus aureus mit oberflächenunterstützten Modellmembranen wiesen darauf hin, dass eine bevorzugte Anbindung und zumindest teilweise Integration der α-Toxine in Raft-artige Membranbereiche stattfindet. Für verschiedene ternäre Lipidsysteme konnten phasenseparierte Modellmembranen abgebildet und die unterschiedlichen Domänenformen zugeordnet werden. Der Anbindungsprozess der Toxine an diese oberflächenunterstützte Modellmembranen erfolgte dann wahrscheinlich vornehmlich an den speziellen Raft-artigen Domänen, wohingegen die Insertion der Poren vorrangig an den Grenzbereichen zwischen den Domänen auftrat. Mögliche Ursache dafür sind die räumlichen Besonderheiten dieser Grenzflächen. Membranen weisen an den Schnittstellen zwischen zwei Domänenformen eine erhöhte Unordnung auf, was sich u.a. in einer geringeren Packungsdichte der Phospholipide und dem erhöhten Freiheitsgrad ihrer Kopfgruppen bemerkbar macht. Außerdem kommt es auf Grund der Interaktion der beteiligten Membranbestandteile Sphingomyelin und Cholesterol untereinander zu einer speziellen Ausrichtung der Phosphocholin-Kopfgruppen und innerhalb der Raft-artigen Domänen zu einer erhöhten Packungsdichte der Phospholipide. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse unterstützten demnach die in der Literatur postulierte Vermutung der bevorzugten Interaktion und Integration der Toxin-Moleküle mit Raft-artigen Membrandomänen. Die Insertion der Pore erfolgt aber wahrscheinlich bevorzugt an den Grenzbereichen zwischen den auftretenden Domänen.rn