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Head: Prof. Dr. Beate R├Âder

Humboldt-Universit├Ąt zu Berlin
Institut f├╝r Physik
AG Photobiophysik
Newtonstra├če 15
12489 Berlin

roeder@physik.hu-berlin.de

Phone: 030 - 2093 82079
Fax: 030 - 2093 7666

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Master Topics

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Untersuchung zur Singulettsauerstoff-Generierung von Photsensibilisatoren auf Oberflächen

Thema für eine Master- / Bachelorarbeit.

Der reaktionsfreudige Singulettsauerstoff (molekularer Sauerstoff im elektronisch angeregten Zustand) spielt in vielen verschiedenen Bereichen eine Rolle, insbesondere bei Stoffwechselprozessen. In grösseren Mengen kann der sehr reaktive Sauerstoff jedoch schädlich sein. Ein wichtiger Prozess, bei dem Singulettsauerstoff aktiviert wird, ist die Photosensibilisierung. Durch Lichteinwirkung wird ein Farbstoff angeregt - der Photosensibilisator. Dieser kann durch Energieübertrag an molekularen Sauerstoff Singulettsauerstoff generieren. Eine moderne (Krebs)-Therapieform, die Photodynamische Therapie (PDT), nutzt dies aus: Ein Photosensibilisator wird in das Tumorgewebe eingebracht. Durch Lichteinwirkung kann dort gezielt Sauerstoff aktiviert werden, wobei Singulett-Sauerstoff als der wesentliche Mediator angesehen wird, der zur Schädigung der Tumorzellen führt. Insbesondere Oberflächentumore auf der Haut, aber auch an endoskopisch zugänglichen Oberflächen, können so behandelt werden.

Im Rahmen der als Bachelor- oder Master-Arbeit durchzuführenden Forschungsaufgabe soll ein Messplatz in Betrieb genommen werden, um die Singulettsauerstoff-Produktion auf Oberflächen ortsaufgelöst zu untersuchen. Dazu steht ein XYZ-Positioniersystem zur Verfügung. Im Rahmen der Arbeit soll dieses mit einer Optik zur Aufnahme der Singulettsauerstoff-Lumineszenz versehen werden.

Es soll eine Software in LabVIEW programmiert werden, die Oberflächen abscannt und die aufgenommen Daten (zeitaufgelöste Singulettauerstoff-Lumineszenzsignale) zu jedem Punkt abspeichert. Dies soll dann sowohl im Bereich biologischer Gewebe (Haut) oder auch auf technischen Oberflächen möglich sein. Vorraussetzung für die Arbeit ist der Wunsch experimentell im Labor zu arbeiten und sich in die graphische Programmiersprache LabVIEW einzuarbeiten. Dabei gibt es Hilfestellung durch zertifizierte LabVIEW Programmierer in der AG PBP. Grundlegende Kenntnisse einer beliebigen Programmiersprache, wie C/C++ sind vorteilhaft.

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Selbst-assemblierende Moleküle mit Energie- und Ladungstransfer

Thema für eine Master- / Bachelorarbeit.

In der AG Photobiophysik wird seit einigen Jahren an artifiziellen Photosynthesesystemen geforscht. Prinzipiell werden hierzu zwei Ansätze untersucht: kovalent gebundene - und selbst-assemblierende Systeme. Ziel dieser Bachelor/Master-Arbeit ist die Selbst-Organisation von Silizium-Phthalocyaninen und Porphyrinen in einer festen Matrix nachzuweisen. Nach erfolgreicher Assemblage wird erwartet, dass unter Einwirkung von Licht Energie- und Elektronentransfer stattfinden, so wie dies in wässricher Lösung bereits nachgewiesen ist. Neben Nachweis der Selbst-Organistation, sollten die verschiedenen Transferprozesse zeitaufgelöst untersucht werden. Unser Kooperationspartner Prof. Dr. Dennis Ng aus Hong Kong hat die Moleküle synthetisiert und das Projekt wird von der DFG gefördert (E. A. E. and B. R.: grant No. ER 588/1-1).

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Molekülsimulation an Silizium-Phthalocyaninen

Thema für eine Masterarbeit.

In der AG Photobiophysik wurden verschiedene Silizium-Phthalocyanine (SiPc) und Porphyrine auf Selbst-Organisation in wässricher L÷sung untersucht. Die SiPcs sind mit einer Art Käfig aus Cyclo-Dextrin (CD) ausgestattet, damit das Porphyrin sich darin nesteln kann. Zeitaufgelöste und stationäre Messungen haben gezeigt, dass man mittels Variation der Kohlenstoff-Kette, die das SiPc an das CD knüpft, Elektronentransfer vom Porphyrin zum SiPc an- und ausschalten kann. Es wurde die These aufgestellt, dass dieses An- und Ausschalten mit verschiedenen Konformationen der SiPc-Ketten zusammenhängen. Ziel dieser Master-Arbeit, ist die Simulation am Rechner des SiPc mit unterschiedlicher Kettenlänge um somit das Experiment theoretisch zu untermauern. Unser Kooperationspartner Prof. Dr. Dennis Ng aus Hong Kong hat die Moleküle synthetisiert und das Projekt wird von der DFG gefördert (E. A. E. and B. R.: grant No. ER 588/1-1).

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Charakterisierung und Optimierung eines Aufbaus zur Messung von Fluoreszenzlebensdauern mittels Fluorescence Up-Conversion Spectroscopy

Thema für eine Master- / Bachelorarbeit.

Die Messung von Lebensdauern sehr kurzlebiger (Femtosekunden) elektronischer Anregungszustände erfordert fortgeschrittene spektroskopische Techniken, welche ein sehr schnelles optisches Schalten des zu detektierenden Fluoreszenzsignals ermöglichen. Bei der Methode der Fluorescence Up-Conversion Spectroscopy wird hierzu ein nichtlinearer optischer Prozess der Dreiwellenmischung, die so genannte Summenfrequenzbildung, eingesetzt. Ziel der Bachelor/Masterarbeit ist die spektroskopische Charakterisierung und Optimierung eines sich im Aufbau befindenden Fluorescence Up-Conversion Systems. Besonderes Augenmerk gilt hierbei der Messung der zeitlichen und spektralen Auflösung des Systems, sowie der Bestimmung des Detektionslimit. Der/die Kandidat/in erhält einen Einblick in die Entwicklung optisch-spektroskopischer Messsysteme, insbesondere in die Methode der nichtlinearen Frequenzmischung sowie den Umgang mit verschiedenen fs-Lasersystemen.

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Neuaufbau und Optimierung eines Messplatzes zur ortsaufgelösten Fluoreszenzmessung und Solarmodulen

Thema für eine Master- / Bachelorarbeit.

Im Rahmen eines BMU-Verbund-Projektes mit der Fraunhofer-Gesellschaft und Industriepartnern werden in der Arbeitsgruppe Photobiophysik Untersuchungen zur Alterung von Photovoltaikmodulen durchgeführt. Die Alterung eines Photovoltaikmoduls führt zur Zerstörung des Einbettungspolymers. Dabei entstehen Abbauprodukte, welche nach Anregung mit UV-Licht fluoreszieren. In unserer Arbeitsgruppe wird weltweit einmalig diese Fluoreszenz genutzt, um das Alterungsverhalten von Solarmodulen zu charakterisieren. Mit einem in unserer Arbeitsgruppe entwickelten, neuartigen Messplatz kann diese Fluoreszenz von ganzen Solarmodulen spektral und ortsaufgelöst aufgenommen werden. Aufgrund der gro├čen Nachfrage seitens der Industrie und zwecks weiterer Forschung muss ein zweiter Messplatz aufgebaut werden.

Ziel der Arbeit ist es den vorhandenen Messplatz mit neuen Komponenten nachzubauen. Dabei ist eine Optimierung des Messplatzes im Rahmen der Arbeit vorgesehen. Insbesondere soll ein neues Spektrometer zum Einsatz kommen. Dafür muss die vorhandene Messsoftware entsprechend angepasst werden. LabView Kenntnisse oder der Wunsch sich in LabView einzuarbeiten sind erforderlich. Der Programmierer der aktuellen Software steht hier als Betreuer dieser Arbeit helfend zu Seite.

Die Fragestellung kann auch im Rahmen eines Forschungspraktikums (mit Perspektive Ba-/Ma-arbeit) bearbeitet werden.

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Charakterisierung der Fluoreszenz des Einbettungspolymers von c-Si- Photovoltaik - Modulen nach Freibewitterung

Thema für eine Master- / Diplomarbeit.

Im Rahmen eines Verbund-Projektes mit der FHG und Industriepartnern werden in unserer Arbeitsgruppe Untersuchungen zur Alterung von Photovoltaikmodulen gemacht. Die Alterung eines Photovoltaikmoduls führt zur Zerstörung des Einbettungspolymers. Dabei entstehen Abbauprodukte, welche nach Anregung mit UV-Licht fluoreszieren. Unsere Arbeitsgruppe ist weltweit die erste, die diese Fluoreszenz nutzt, um das Alterungsverhalten von Solarmodulen zu charakterisieren. Mit einem in dieser Arbeitsgruppe entwickelten, neuartigen Messplatz kann diese Fluoreszenz spektral und ortsaufgelöst von ganzen Solarmodulen aufgenommen werden. Erstmals konnten wir so zeigen, dass die Fluoreszenz in Abhängigkeit von den verschiedenen Alterungsfaktoren deutlich zu unterscheidende Charakteristika aufweist. Eine Vorhersage über die zu erwartenden Lebensdauer eines Solarmoduls zu treffen ist für die Hersteller dabei von grossem Interesse.

Ziel dieser Masterarbeit soll sein, ein Modell zu entwickeln mit dessen Hilfe von Messergebnissen an künstlich (beschleunigt) gealterten Modulen auf das Alterungsverhalten real alternder Module geschlossen werden kann. Die Form des Fluoreszenzspektrums lässt nicht nur Rückschlüsse auf die Dauer sondern auch z.B. auf die Art der Modulalterung zu. Die unterschiedlichen Alterungsfaktoren werden bei der Freibewitterung durch klimatisch verschiedene Standorte eingebracht.

Im Verlauf der Masterarbeit sollen bereits vorhandene Messdaten mit dem zu entwickelnden Modell ausgewertet werden. Im Rahmen des Projektes werden gegenwärtig an vier Standorten (Wüste: Negev; Tropen: Indonesien; Urban Mitteleuropa: Köln; Alpin: Zugspitze) Module bewittert. Während des Verlaufes der Arbeit können weitere Messdaten von diesen Modulen in die Arbeit einfliessen.

Im Ergebnis der Arbeit wird erwartet, dass mit dem Modell eine Unterscheidung der Faktoren UV-Strahlung, Feuchte, Hitze, Kälte in ihrer Auswirkung auf die Polymeralterung (rsp. Fluoreszenzspektrum) möglich sein wird.

Die gesamte Fragestellung kann auch als Diplomarbeit vergeben werden.

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