Elektronenspin-Resonanz von Übergangsmetallen mit kohärenter Ramanstreuung

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Die Elektronenspinresonanz ist eine weitverbreitete, nichtdestruktive Methode für die Untersuchung von Materialien, die ungepaarte Elektronen enthalten. Die Messung der Kopplungsstärke dieser paramagnetischen Zentren mit externen Magnetfeldern und benachbarten Kernspins elaubt Rückschlüsse auf die elektronische Struktur des Systems, die Symmetrie und die Geometrie sowie über dynamische Prozesse in der Umgebung der ungepaarten Elektronen. Übergänge zwischen unterschiedlichen Spinzuständen des Elektrons werden meist durch Mikrowellenfelder induziert und über die Absorption oder eine Phasenverschiebung des Mikrowellenfeldes nachgewiesen. In vielen Fällen kann man aber die ESR Übergänge auch optisch nachweisen. Wir verwenden dafür die kohärente Ramanstreuung, welche in kondensierten Materie bisher vor allem für den Nachweis von Kernspinübergängen verwendet wurde. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, mit dieser Methode Metalloproteine in gefrorener Lösung zu untersuchen. Die RamanHeterodyn ESR bietet für die Untersuchungen dieser Systeme wichtige Vorteile gegenüber anderen Methoden. So bietet der optische Nachweis eine höhere Selektivität, da Signalbeiträge unterschiedlicher Moleküle, welche in biologischen Proben immer als Verunreinigungen vorhanden sind, aufgrund ihrer optischen Eigenschaften getrennt werden können. Außerdem erlaubt die Abhängigkeit des Signals von der Polarisation und Einfallsrichtung des Lichtes eine Orientierungsselektion in nicht orientierten Proben. Da Proteine häufig nicht als Einkristalle darstellbar sind, erwarten wir von dieser Technik einen wertvollen Beitrag zur Aufklärung von Strukturen und Funktionen von Metalloproteinen.