Fakultätsbericht 2016-2017

Abb. 2. Transiente Absorptionsmikroskopie wurde zur Charakterisierung photoaktiver Moleküle in Zellen genutzt. Die lokale Umgebung beeinflusst die Eigenschaf- ten elektronisch angeregter Zustände in moleku- laren System stark. Dies stellt insbesondere vor dem Hintergrund einer komplexen biologischen Umgebung eine große Herausforderung für die Ableitung von Struktur-Dynamik-Funktionsbe- ziehungen molekularer Licht-aktivierbarer Wirk- stoffe für die photodynamische Therapie dar. In Zusammenarbeit mit Kollegen aus North Caroli- na, Ulm und Mainz konnten wir zeigen, dass spe- zifische Wechselwirkungen zwischen Biomakro- molekülen und photoaktiven Metallkomplexen zu qualitativen Änderungen der angeregten Zu- standseigenschaften führen. Zusätzlich zu Unter- suchungen in Lösung wurden die ultraschnellen Licht-induzierten Prozesse in einem Modellwirk- stoff untersucht, wenn dieser in humane Krebs- zellen eingebracht ist. So konnten wir erstmalig transiente Absorptionsmikroskopie verwenden, um zu zeigen, dass spezifische Packungseffekte die photophysikalischen Eigenschaften eines Metallkomplexes beeinflussen, wenn dieser in den Zellkern von HepG2-Zellen eingelagert ist. FORSCHUNG — 65 Photophysikalische Eigenschaften Licht-aktivierbarer Wirkstoffe in komplexen Umgebungen [4] De la Cadena, A. et al. (2016): Ultrafast in cellulo photoinduced dynamics processes of the paradigm molecular light switch [Ru(bpy) 2 dppz] 2+ Scientific Reports, DOI 10.1038/srep33547. [5] Reichardt, C. et al. (2017): Excited State Dynamics of a Photobiologically Active Ru(II) Dyad Are Altered in Biologically Relevant Environments, J. Phys. Chem. A, 10.1021/ acs.jpca.7604670´. [6] Chakkrabortty, S. et al. (2017): Mitochondria Targeted Protein- Ruthenium Photosensitizer for Efficient Photodynamic Applications, JACS, DOI 10.1021/jacs.6b13399. Dynamik angeregter elektronischer Zustände in verbrückten Donor-Akzeptor-Systemen Elektronisch schwach gekoppelte molekulare Donor-Akzeptor-Systeme finden Anwendungen z. B. in der artifiziellen Photosynthese oder der molekularen Elektronik. In einer Reihe von mole- kularen Verbindungen konnten wir Struktur- Dynamik-Beziehungen ableiten und somit in- tramolekulare Energie- und Elektronentransfer- prozesse im Detail verstehen. Insbesondere konnten wir das Phänomen des kinetisch blo- ckierten Energietransfers ( kinetically hindered energy transfer ) erstmalig in supramolekularen Systemen nachweisen. Obwohl hier detaillierte Struktur-Dynamik-Beziehungen noch nicht unter- sucht sind, öffnet diese Beobachtung neue Per- spektiven auf die Dynamik mehrfach angeregter (multi-exzitonischer) Zustände in supramoleku- laren Systemen. [7] Wächtler, M. et al. (2016): Energy transfer and formation of long- lived triplet states in multimetallic complexes with extended highly conjugated bis-terpyridyl ligands, PCCP, DOI 10.1039/c5cp04447b. Abb. 3. Im Grenzfall hoher Anregungsintensitäten ist der Donor-Akzeptor-Energietransfer kinetisch blockiert. [8] Luo, Y. et al. (2017): Energy versus Electron Transfer: Controlling the Excitation Transfer in Molecular Triads Chem. Eur. J., DOI 10.1002/chem.201700413. [9] Schönweiz, S. et al. (2017): Covalent Photosensitizer- Polyoxometalate-Catalyst Dyads for Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution, Chem. Eur. J., DOI 10.1002/chem.201602850.