Dissertation/Thesis Abstract

Photodynamics of a Fluorescent Tetrazolium Salt and Shaping of Femtosecond Laguerre-Gaussian Laser Modes in Time and Space
by Bolze, Tom, Ph.D., Bayerische Julius-Maximilians-Universitaet Wuerzburg (Germany), 2018, 121; 10948508
Abstract (Summary)

Die vorliegende Arbeit wird eine Ubersicht ¨ uber die durchgef ¨ uhrten Studien, die die Fluo- ¨ reszenzdynamiken von Phenyl-Beno-[c]-Tetrazolo-Cinnolinum Chlorid (PTC) in alkoholischen L¨osungsmitteln verschiedener Viskosit¨at mit Hilfe von zeitaufgel¨oster Fluoreszenzspektroskopie untersuchen, liefern. Des weiteren werden die Eigenschaften von Laserpulsen mit Laguerre-Gauss (LG) strahlprofilen in Hinblick auf ihre r¨aumlichen und zeitlichen Charakteristika beleuchtet und ein Ansatz entwickelt, die r¨aumliche Intensit¨atsverteilung zu messen und auf der Zeitskala der Pulse zu kontrollieren.

Tetrazoliumsalze sind aufgrund ihrer niedrigen Oxidations- und Reduktionspotentiale und ihrere spektroskopischen Eigenschaften weit verbreitet in biologischen Assays. Allerdings wird in diesen Anwendungen der Vorteil, den Messungen der Lichtesmission gegenuber ¨ der Lichtabsorption haben, vernachl¨assigt. Um das zu ergrunden wurde PTC, als eines ¨ der wenigen bekannten Tetrazoliumsalze welches fluoresziert, im Hinblick auf seine lichtemittierenden Eigenschaften untersucht. Statische Spektroskopie wies nach, wie PTC aus einer Photoreaktion aus 2,3,5-Triphenyl-Tetrazoliumchlorid (TTC) erzeugt werden konnte und wie sich die Fluoreszenzquantenausbeute in alkoholischen L¨osungsmitteln mit unterschiedlicher Viskosit¨at verh¨alt. In den geichen L¨osungsmitteln wurden zeitkorreliertes Einzelphotonen Z¨ahlen (TCSPC) durchgefuhrt und der Fluoreszenzzerfall untersucht. ¨ Die globale Analyse der Ergebnisse hat gezeigt, das die Dynamiken sich in den verschiedenen L¨osungsmitteln unterscheiden, die Konstante, welche die Hauptemission beschreibt, sich in den unterschiedlichen L¨osungsmitteln zwar ver¨andert, aber wenn die Fluoreszenzquantenausbeute auch berucksichtigt wird, zu Raten der Lichtemission f ¨ uhrte, die un- ¨ abh¨angig vom L¨osungsmittel sind. Die nichststrahlende Rate allerdings h¨angt stark vom L¨osungsmittel ab und ist auch verantwortlich fur die unterschiedlichen Dynamiken in den ¨ verschiedenen L¨osungen. Weitere Studien, die mit der h¨oheren zeitlichen Aufl¨osung der Fluoreszenzaufkonversionsmethode durchgefuhrt wurden, ergaben, dass die Hauptfluores- ¨ zenz unabh¨angig von der Anregungsenergie ist, aber die Relaxationsprozesse, welche vor der Lichtaussendung stattfinden, mit h¨oherer Anregungsenergie l¨anger dauern. Die Ergebnisse mundeten in ein denkbares Photoreaktionsschema, das durch e ¨ inen strahlenden Zustand gekennzeichnet ist und einen konkurrierenden nichtstrahlenden Zerfallspfad besitzt, welcher einen kurzlebigen Zwischenzustand besitzen k¨onnte.

Laguerre-Gauss Laserstrahlen und ihre Eigensachften haben in den letzten zwei Jahrzehnten viel wissenschaftliche Aufmerksamkeit erhalten. Auch im Hinblick auf neue Methoden, die die technologische Machbarkeitsgrenze verschieben, um neue Ph¨anomene zu erforschen, ist es notwendig, das Verst¨andnis uber diese Strahlklasse zu erweitern und die ¨ Konsistenz der Resultate mit dem theoretischen Wissen abzugleichen und in Einklang zu bringen. Die Konversion einer Hermite-Gauss (HG) Mode in eine LG Mode, mit Hilfe einer spiralen Phasenplatte (SPP), wurde im Hinblick auf ihre r¨aumlich-zeitlichen Charakteristika untersucht. Es wurde herausgefunden, dass Femtosekunden HG und LG Pulse einer bestimmten zeitlichen Dauer das gleiche Spektrum besitzen und durch die gleichen etablierten Methoden charakterisiert werden k¨onnen. Es stellte sich heraus, dass die Modenkonversion nur die gewunschte LG Mode mit ihrem charakeristischen orbitalen Dre- ¨ himpuls (OAM), der bei Frequenzverdopplung erhalten bleibt, erzeugt. Außerdem wurde demonstriert, dass ein zeitlich geformter Femtosekunden HG Puls nicht das Resultat der Modenkonversion beeinflusst, da zeitlich v¨ollig verschieden strukturierte Pulse die gleiche LG Mode erzeugen. Des weiteren wurde die Summenfrequenz von fs LG Strahlen und die Dynamik der Interferenz eines HG und eines LG Pulses beleuchtet. Es wurde gefunden, dass wenn beide entgegengesetzt gechirpt sind, die r¨aumliche Intensit¨atsverteilung auf der Zeitskala der Pulse um die Strahlachse rotiert. Theoretisch wurde ein Vorgehen entwickelt, das eine Messung dieser Dynamik, durch die Aufkonversion der Interferenz mit einem dritten Gate-Puls, erm¨oglicht. Die Ergebnisse dieser Methode wurden auf theoretischer Ebende diskutiert und ein Versuch einer experimentellen Realisierung wurde unternommen. Allerdings konnten die gemessenen Resultate, aufgrund experimenteller Limitierungen insbesondere der interferometrischen Stabilit¨at, die theoretischen Erwartungen nur bedingt demonstrieren.

Indexing (document details)
Advisor: Nürnberger, Patrick, Brixner, Tobias, Hertel, Tobias
Commitee:
School: Bayerische Julius-Maximilians-Universitaet Wuerzburg (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/1(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Fluid mechanics
Keywords: Tetrazolium salts
Publication Number: 10948508
ISBN: 9781392431276
Copyright © 2020 ProQuest LLC. All rights reserved. Terms and Conditions Privacy Policy Cookie Policy
ProQuest