Photo-physical characterization of flavin-pyrene-phenothiazine molecular photonic complexes

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	18 July 2007
Referee:	Prof. Dr. Alfons Penzkofer
Date of exam:	15 May 2007
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors > Group Alfons Penzkofer
Keywords:	UV-VIS-Spektroskopie , Single electron transfer , Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer , Photorezeptor , Flavine , Pyrenderivate , Absorptions- und Emissionsspektroskopie , Flavin-Phenothiazine-Pyrene dyad-triad , Quantenausbeute , Photodegradation , absorption emission spectroscopy , flavin-phenothiazine-pyrene dyad-triad , fluorescence upconversion , photoreceptor , photodegradation
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10568

Abstract (English)

In this thesis a pyrene-flavin dyad, a phenothiazine-flavin dyad, a pyrene-flavin-phenothiazine triad, and their constituents -the phenyl-isoalloxazine, bromo-phenyl-isoalloxazine, pyrene and 1-methylpyrene, heptyl-phenothiazine and heptyl-phenyl-phenothiazine- dissolved in either dichloromethane or acetonitrile have been characterized by absorption and emission spectroscopy. These dyads are ...

Abstract (English)

In this thesis a pyrene-flavin dyad, a phenothiazine-flavin dyad, a pyrene-flavin-phenothiazine triad, and their constituents -the phenyl-isoalloxazine, bromo-phenyl-isoalloxazine, pyrene and 1-methylpyrene, heptyl-phenothiazine and heptyl-phenyl-phenothiazine- dissolved in either dichloromethane or acetonitrile have been characterized by absorption and emission spectroscopy. These dyads are model compounds for the flavin based blue-light photoreceptors phototropin and BLUF proteins. The triad was designed to mimic the dye-based functions of cryptochromes. Absorption cross-section spectra, fluorescence quantum distributions, fluorescence quantum yields, degrees of fluorescence polarisation, and fluorescence lifetimes of dyes were determined. The photo-stability of the dyes has been investigated by observation of absorption spectral changes due to prolonged blue-light excitation. The absorption spectra of the dyads and the triad resemble the superposition of the absorption spectra of their constituents. Photo-excitation of the flavin moiety causes fluorescence quenching by reductive electron transfer in thermodynamic equilibrium with the exited flavin subunit. The charge-separated states recover by charge recombination. Photo-excitation of the pyrene or phenothiazine moiety causes oxidative electron transfer with successive recombination.

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wurden ein Pyrene-Flavin-dyad, Phenothiazine-Flavin-dyad und ein Pyrene-Flavin-Phenothiazine-triad zusammen mit ihren Bausteinen Phenyl-Isoalloxazine, Bromo-Phenyl-Isoalloxazine, Pyrene and 1-Methylpyrene, Heptyl-Phenothiazine and Heptyl-Phenyl-Phenothiazine (in Acetonitril oder dichloromethan) durch Absorptions- und Emissionsspektroskopie untersucht und charakterisiert. Diese ...

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wurden ein Pyrene-Flavin-dyad, Phenothiazine-Flavin-dyad und ein Pyrene-Flavin-Phenothiazine-triad zusammen mit ihren Bausteinen Phenyl-Isoalloxazine, Bromo-Phenyl-Isoalloxazine, Pyrene and 1-Methylpyrene, Heptyl-Phenothiazine and Heptyl-Phenyl-Phenothiazine (in Acetonitril oder dichloromethan) durch Absorptions- und Emissionsspektroskopie untersucht und charakterisiert. Diese Farbsstoffe können als Modelkomponenten für einen flavin-basierten Blaulichtphotorezeptor in Phototropin und BLUF-Proteinen dienen und das Triadsystem soll die Funktionen des Cryptochromes nachahmen. Das Absorptionsquerschnittspektrum, die Fluoreszenzquantenausbeute, der Fluoreszenspolarisationsfreiheitgrad und die Fluoreszenzlebensdauer wurden bestimmt.
Die Photostabilität der Farbstoffe wurde durch Beobachtung der spektralen Änderung der Absorption nach Blaulichtanregung untersucht. Die Absorptionsspektra der Dyadsysteme und das Triad ähneln der Superposition der Spektra deren Bestandteile. Die Photoanregung des Flavins dämpft das Fluoreszenzspektrum durch den reduktiven Elektrontransfer im thermodynamischen Gleichgewicht mit dem angeregten Flavin. Der ladungsgetrennte Zustand kehrt durch Ladungsrekombination zum Grundzustand zurück. Die Anregung der Pyrene oder Phenothiazine führt zum oxidativen Elektrontransfer mit sukzessiver Rekombination.

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