Photolumineszenz und Photochromie in Lösungen und in Feststoffmatrices - Interaktionsbox Photo-Mol / von Nico Meuter, geb. in Mettmann. Wuppertal, 2018
Content
1 Einleitung und Zielsetzung
2 Fachliche Grundlagen
2.1 Grundzustand und elektronisch angeregter Zustand
2.1.1 Angeregter Zustand durch Lichtabsorption
2.1.2 Der angeregte Triplett-Zustand
2.1.3 Desaktivierung des angeregten Zustands
2.1.3.1 Strahlungslose Desaktivierung
2.1.3.2 Fluoreszenz
2.1.3.3 Phosphoreszenz
2.1.3.4 Verzögerte Fluoreszenz
2.1.4 Energietransfer
2.1.4.1 Förster-Resonanzenergietransfer
2.1.4.2 Dexter-Energietransfer
2.1.4.3 Exciplex und Excimer
2.1.4.4 Aggregation Caused Quenching
2.1.5 Elektronentransfer
2.1.6 Stokes-Shift
2.1.7 Photon Upconversion
2.1.8 Aggregation Induced Emission
2.1.9 Fluoreszenz Quantenausbeuten
2.2 Photochromie durch Photoisomerisierung
2.3 Solvatochromie
2.4 STED- und RESOLFT-Mikroskopie
3 Ergebnisse experimenteller Arbeiten
3.1 Fluorophore in verschiedenen Umgebungen
3.1.1 Phosphoreszenzproben
3.1.2 Fluoreszenzquantenausbeuten
3.1.3 Esculin-Weinsäure-Kristall
3.1.4 Die verwendeten Matrices
3.1.4.1 Erstarrte Weinsäure-Schmelze
3.1.4.2 Weinsäure-Kristall
3.1.4.3 Polyvinylalkohol PVA
3.1.4.4 Gelatine
3.1.5 Einfluss der Temperatur auf die Phosphoreszenz
3.2 Aufwärtskonvertierung durch Triplett-Triplett-Annihilation
3.3 Photoprotektion von Chlorophyll durch β-Carotin
3.4 Photochromie von Spiropyran in rigiden Medien
3.5 Das „Hell“-Experiment – RESOLFT im Modell
4 Design eines Experimentierkoffers
4.1 Existierende Experimentiersets
4.2 Allgemeines zum Inhalt eines Experimentiersets
4.3 Didaktische Aufarbeitung
4.4 Auswahl der Experimente und Materialien
4.5 Erstellung und Auswahl des Begleitmaterials
4.6 Distribution und Vorstellung des Koffers
4.7 Fazit zur Erstellung des Experimentierkoffers „Photo-Mol“
4.8 Ausblick für die Zukunft von „Photo-Mol“
5 Zusammenfassung
6 Experimenteller Teil
6.1 Stokes-Shift von Fluorophoren in wässriger Lösung
6.2 Einbringen von Fluorophoren in verschiedene Matrices
6.2.1 Einbringen der Fluorophore in Metaweinsäure
6.2.2 Einbringen der Fluorophore in Polyvinylalkohol
6.2.3 Einbringen der Fluorophore in Gelatine
6.2.4 Züchten von Weinsäure-Esculin-Co-Kristallen
6.2.5 Einfluss der Temperatur auf die Halbwertszeit der Phosphoreszenz
6.3 Photon-Upconversion mittels Triplett-Triplett-Annihilation
6.4 Photoprotektion von Chlorophyll durch β-Carotin
6.4.1 Extraktion von Chlorophyll aus Blattgrün
6.4.2 Emissionsverhalten von Chlorophyll und β-Carotin
6.4.3 Photoprotektion bei Bestrahlung mit einem Diaprojektor
6.4.4 Photoprotektion bei Bestrahlung mit einer UV-Taschenlampe
6.4.5 Paprikagewürz als Carotinquelle
6.5 Synthese von Spiropyran und Züchtung von Kristallen
6.6 Photochromie von Spiropyran in Feststoff-Matrices
6.6.1 Spiropyran in Polystyrol-Matrix
6.6.1.1 Variation der Spiropyran-Menge
6.6.1.2 Variation der Trocknungsdauer
6.6.1.3 Bestimmung der Photostabilität
6.6.2 Spiropyran in Polylactat-Matrix
6.6.3 Spiropyran in Polymethylmethacrylat-Matrix
6.6.4 Fluoreszenzspektren von Merocyanin in Polymer-Matrices
6.7 RESOLFT-Modellexperimente
6.7.1 Machbarkeitsnachweis / Proof of Concept
6.7.2 Waagerechter Aufbau
6.7.3 RESOLFT-Modellexperiment
6.8 „BOSS-Bären“
7 Verzeichnisse
7.1 Abkürzungsverzeichnis
7.2 Literaturverzeichnis
7.3 Abbildungsverzeichnis
7.4 Diagrammverzeichnis
7.5 Tabellenverzeichnis
8 Anhang
8.1 Spezifikation der Lichtquellen
8.1.1 Sahlmann LED-Lichtquelle, λ = 365 nm
8.1.2 Sahlmann LED-Lichtquelle, λ = 405 nm
8.1.3 Sahlmann LED-Lichtquelle, λ = 450 nm
8.1.4 Sahlmann LED-Lichtquelle, λ = 530 nm
8.1.5 UV-LED-Taschenlampe WF-501b
8.1.6 Mehrfarben LED-Taschenlampe T 9029S
8.2 Messergebnisse
8.2.1 Absorptions- und Fluoreszenzspektren von Lösungen
8.2.2 Fluoreszenz- und Phosphoreszenzspektren in Metaweinsäure-Matrix
8.2.3 Fluoreszenz- und Phosphoreszenzspektren in PVA-Matrix
8.2.4 Fluoreszenz- und Phosphoreszenzspektren in Gelatine
8.2.5 Ergänzendes Diagramm zum RESOLFT-Modellexperiment
8.3 Arbeitsblätter Photo-Mol