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Computational Investigation of Förster Resonance Energy Transfer of a Chromophore/Photosensitizer Pair Embedded in a Lipid Bilayer
Richard Wilhelm Jacobi
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Leticia González Herrero
DOI
10.25365/thesis.70954
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13292.06698.847770-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In der Photosythese werden hochoptimierte Energietransfers ermöglicht, indem die Ausrichtung der Farbstoffe in komplexen biologischen Umgebungen, wie zum Beispiel Phospholipidmembranen, eingeschränkt wird. Hier wird ein die Natur nachahmendes System untersucht, das aus einem modifizieren Perylendiimid als Energiedonor und einem
vom Ruthenium(II)tris-bipyridin Photosensibilisator abgeleitetem Akzeptor besteht, die
beide in gegenüberliegenden Seiten einer Lipiddoppelschicht eingebettet sind. Schwerpunkt liegt dabei auf dem Bestimmen der Rate des Energietransfers im Rahmen der
Methodik des Förster-Resonanzenergietransfers (FRET) mit computerbasierten Methoden. Die photophysikalischen Eigenschaften wie etwa Absorptions- und Emissionsspektren sowie Übergangsdipolmomente werden für charakteristische Konformationsensembles mit der Dichtefunktionaltheorie berechnet. Die zeitabhängigen Abstände
und Ausrichtungen der Farbstoffe werden in klassischen Molekulardynamiksimulationen
verfolgt. Die auf den Ergebnissen basierende FRET-Rate für das System zeigt Vorteile
der Immobilisierung in der Membran, wie etwa die räumliche Nähe der Moleküle zueinander, sowie Nachteile wie ungünstige Ausrichtungen auf.
Abstract
(Englisch)
In photosynthesis, highly optimized energy transfers are achieved by constraining the
arrangement of chromophores in complex biological environments such as phospholipid
membranes. Here, a bio-inspired light-harvesting system comprising a modified perylene
diimide chromophore as energy donor and a derivative of the Ruthenium(II) tris-bipyridyl
photosensitizer as energy acceptor embedded into opposite leaflets of a phospholipid
bilayer is computationally investigated. Focus is the energy transfer rate within the
realm of Förster Resonance Energy Transfer (FRET) theory, which is quantified based
on a coherent theoretical approach. Photophysical properties such as absorption and
emission spectra and transition electric dipole moments are computed for representative conformational ensembles by means of density functional theory. Distance and
arrangement of the chromophores are monitored in time through classical molecular
dynamics simulations. The FRET rate for the system, which is quantified based on
these results, highlights advantages of the membrane confinement, such as the spatial
proximity of the chromophores, as well as drawbacks, namely the unfavorable relative
arrangements, and provides valuable insights into optimization strategies.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Förster Resonanzenergietransfer Lipiddoppelschicht Dichtefunktionaltheorie Molekulardynamik
Schlagwörter
(Englisch)
Förster Resonance Energy Transfer lipid bilayer density functional theory molecular dynamics
Autor*innen
Richard Wilhelm Jacobi
Haupttitel (Englisch)
Computational Investigation of Förster Resonance Energy Transfer of a Chromophore/Photosensitizer Pair Embedded in a Lipid Bilayer
Paralleltitel (Deutsch)
Computergestützte Untersuchung des Förster Resonanzenergietransfers eines Farbstoff/Photosensibilisator-Paares in einer Lipiddoppelschicht
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
73 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Leticia González Herrero
AC Nummer
AC16526233
Utheses ID
61794
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |