Gepulste Elektronenspinresonanz an Radikalpaaren der Photosynthese: Nachweis von photochemisch induzierten Kernkohärenzen

In der vorliegenden Arbeit wird über gepulste X-Band-EPR-Untersuchungen am <br>sekundären Radikalpaar berichtet, das im Photosystem I als kurzlebiges <br>Intermediat auftritt. Hauptziel der Untersuchungen war der experimentelle <br>Nachweis photochemisch induzierter Kernkohärenzen. <br>Im ausgewählten EPR-Experiment startet ein Laserimpuls die photosynthetische <br>Ladungstrennung. Nach einer variablen Evolutionszeit wird ein <br>Mikrowellenimpuls appliziert und das Integral des resultierenden FIDs in <br>Abhängigkeit von der Zeit zwischen Laser- und Mikrowellenimpuls registriert. <br>Die erhaltenen FID-Modulationskurven zeigen ausgeprägte Oszillationen. Man <br>beobachtet schnelle Anfangsoszillationen, die nach 200ns abgeklungen sind. <br>Sie werden von Nullquantenkohärenzen der Elektronen hervorgerufen. Außerdem <br>findet man langsamere Oszillationen, die einige Mikrosekunden andauern. <br>Untersuchungen an Proben mit unterschiedlicher Isotopensubstitution zeigen, <br>dass es sich dabei um Einquatenkernkohärenzen handelt. <br>Um den neuen Mechanismus der Kohärenzerzeugung aufzuklären, wird ein <br>analytisches EPR-Modell entwickelt. Dieses Modell führt die photochemische <br>Erzeugung der Kernkohärenzen auf eine Elektron-Elektron-Kern-Dreispinmischung <br>zurück. Die spezielle Art der Kohärenzerzeugung steigert die <br>Nachweisempfindlichkeit erheblich. Diese Tatsache hängt eng mit der optischen <br>Spinpolarisation der Kernspinzustände durch die lichtinduzierte <br>Ladungstrennung zusammen. <br>Das neue Verfahren wird zur Analyse der 15N-Hyperfeinkopplungen des primären <br>Donators herangezogen. Aus dem analytischen EPR-Modell geht hervor, dass es <br>für jede feste Orientierung des Radikalpaars zwei 15N-Hyperfeinlinien gibt. <br>Aus dem Abstand dieser Linien kann die effektive Hyperfeinkopplungskonstante <br>bestimmt werden. Numerische Modellrechnungen zeigen, dass dies auch bei <br>Pulverproben möglich ist, sofern die Geometrie des Radikalpaars <br>bekannt ist. Diese Geometrie wird durch die Analyse von 2D-EPR-Experimenten bestimmt.

Author dc:creator

• Bechtold, Michael

Contributors dc:contributor

• Kothe, Gerd

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