Time-resolved studies on the dynamics of electronic charge transfer processes in bioinorganic complexes - development of technological foundations

• Applicants: Professor Dr. Matthias Bauer; Professor Henry N. Chapman, Ph.D.; Professor Dr. Gerald Henkel; Professor Dr. Michael Rübhausen
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2011 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 159419156

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Zielsetzung war die Neuentwicklung experimenteller Techniken im Bereich der Forschung mit Photonen. Dabei sollten sowohl laborbasierte als auch moderne Röntgenquellen entwickelt werden. Zusammenfassend kann man festhalten, dass dies in weiten Bereichen sehr gut gelungen ist. Das Wechselspiel zwischen X-Ray und laborbasierten Quellen läßt sich sehr gut zeigen. Die aktuelle physikalische Forschung befasst sich heutzutage mehr denn je mit der Frage der Funktion statt nur noch mit der Frage der Struktur. Hierfür müssen die experimentellen Rahmenbedingungen gerade bei komplexeren Probensystem aus der aktuellen chemischen Forschung geschaffen werden. Oftmals hängt dies mit der Probenmenge zusammen, so dass nur kleinste Mengen überhaupt zur Verfügung stehen, oder eben mit der inhärenten katalytischen Aktivität vieler Komplexe, die ja „aktiv“ bzw. funktional sein sollen. Eine positive Überraschung waren die äußerst intensiven Ramansignale im Jet, mit denen wir so nicht gerechnet hätten. Effektiv nutzt man bei Messungen in einer (Durchfluss-)Küvette relativ wenig Probenvolumen. Der Wegfall der Glaswände und die Optimierung des Probenvolumens auf die Spoteigenschaften des einfallenden Laserstrahls sorgen hier für eine nahezu perfekte Situation. Ebenfalls sehr zufrieden sind wir mit dem Kryostaten. Wissenschaftliches Highlight ist unserer Ansicht nach bislang der kombinatorische Ansatz, um die Dynamik und Photochemie entatischer Zustände zu verstehen. Von ersten Messungen im Jahr 2013 bis zur finalen Publikation im Jahr 2017 konnte hier ein Datensatz zusammengetragen werden, der die wesentlichen Schritte der Photochemie eines Kupfer-basierten Modellsystems beschreibt.

Publications

• Catalytic Phenol Hydroxylation with Dioxygen: Extension of the Tyrosinase Mechanism beyond the Protein Matrix, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5398 – 5401
  A. Hoffmann, C. Citek, S. Binder, A. Goos, M. Rübhausen, O. Troeppner, I. Ivanović- Burmazović, E.C. Wasinger, T. D. P. Stack, S. Herres-Pawlis
  
• Catching an Entatic State—A Pair of Copper Complexes, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 299 – 304
  A. Hoffmann, S. Binder, A. Jesser, R. Haase, U. Flörke, M. Gnida, M. S. Stagni, W. Meyer- Klaucke, B. Lebsanft, L. E. Grünig, S. Schneider, M. Hashemi, A. Goos, A. Wetzel, M. Rübhausen, Sonja Herres-Pawlis
  
• Implications of Guanidine Substitution on Copper Complexes as Entatic-State Models, Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 29, 4731-4743
  A. Hoffmann, J. Stanek, B. Dicke, L. Peters, B. Grimm-Lebsanft, A. Wetzel, A. Jesser, M. Bauer, M. Gnida, W. Meyer-Klaucke, M. Rübhausen, S. Herres-Pawlis
  
• Jet delivery system for Raman scattering on bio-inorganic compounds, Appl. Phys. Lett. 2016, 109, 213502
  A. Wetzel, F. Biebl, K. R. Beyerlein, J. Stanek, L. Gumprecht, A. Hoffmann, S. Herres-Pawlis, S. Bajt, H. N. Chapman, B. Grimm-Lebsanft, D. Rukser, M. Rübhausen
  
• Microfocusing at the PG1 beamline at FLASH, J. Synchrotron Rad 2016, 23, 123 – 131
  S. Dziarzhytski, N. Gerasimova, R. Goderich, T. Mey, R. Reininger, M. Rübhausen, F. Siewert, H. Weigelt, G. Brenner
  
• Time-resolved pump and probe X-ray absorption fine structure spectroscopy at beamline P11 at PETRA III, Rev. Sci. Instr. 2016, 87, 053116
  D. Göries, B. Dicke, P. Roedig, N. Stübe, J. Meyer, A. Galler, W. Gawelda, A. Britz, P. Geßler, H. Sotoudi Namin, A. Beckmann, M. Schlie, M. Warmer, M. Naumova, C. Bressler, M. Rübhausen, E. Weckert, A. Meents
  
• A Cryostat for Low Temperature Resonance Raman Measurements on operando Oxygenated Bioinorganic Model Complexes, Inorg. Chim. Acta, 2017
  B. Grimm-Lebsanft, C. Brett, F. Strassl, D. Rukser, M. Biednov, F. Biebl, M. Naumova, A. Hoffmann, L. Akinsinde, D. Brückner, S. Herres-Pawlis, M. Rübhausen
  
• Oxygen activation by copper complexes with an aromatic bis(guanidine) ligand, Eur. J. Inorg. Chem. 2017, 3350 – 3359
  F. Strassl, B. Grimm-Lebsanft, D. Rukser, F. Biebl, M. Biednov, C. Brett, R. Timmermann, F. Metz, A. Hoffmann, M. Rübhausen, S. Herres-Pawlis