Vergleich und Verbesserung der Genauigkeit von Abstandsmessungen mittels EPR und FRET im Bereich von 1 bis 10 nm unter Nutzung formtreuer Oligo(phenylenethinylen)e und verwandter Verbindungen

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Ziel des Projekts ist die vergleichende Evaluierung von Verfahren zur Messung von Abständen im für die Nanotechnologie wichtigen Größenbereich zwischen 1 und 8 nm. Um die Fehlergrenzen solcher Messungen zu bestimmen und Wege zur Verbesserung der Präzision zu finden, sollen Reihen unterschiedlich langer, formtreuer Moleküle wie Oligo(para-phenylenethinylen) mit fluoreszenz- und EPR-aktiven Endgruppen ausgestattet werden, wobei eine definierte Orientierung der Dipolmomente zu erreichen ist. Die End-zu-End-Abstände dieser stäbchenförmigen Verbindungen sowie von Oligoprolinen mit konformativ flexibel angebundenen Sonden sollen mit Hilfe von Fluoreszenz-Energie-Transfer-Experimenten auf Ensemble- und Einzelmolekülebene sowie mit EPRSpektroskopie auf Ensembleebene bestimmt werden. Mittels EPRSpektroskopie soll auch die Breite der Abstandsverteilungen ermittelt werden. Durch Kombination aller Informationen können dann Aussagen darüber getroffen werden, welche Verbreiterung der an Einzelmolekülen gemessenen Abstandsverteilungen aus der flexiblen Sondenanbindung und undefinierten Orientierung der Dipolmomente resultiert. Die Korrelation der experimentellen Resultate mit Ergebnissen molekularer Modellierung soll Aufschluss über die je nach Fragestellung am besten geeignete Technik geben. Durch Vergleich hochgenau gemessener End-zu-EndAbstandsverteilungen von Oligo(para-phenylenethinylen)en und strukturellen Varianten mit einzelnen Butadiinylen-Einheiten soll zudem der Einfluss verschiedener molekularer Baueinheiten auf die Kettensteifigkeit quantifiziert werden.