Die Kombination aus Licht und photoschaltbaren Molekülen ermöglicht eine präzise Kontrolle chemischer Prozesse. Insbesondere Diarylethene ermöglichen eine Verschiebung thermodynamischer Gleichgewichte durch Bestrahlung mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen und somit auch den Informationstransfer in assoziierten lichtgetriebenen „Information Ratchets.“ Im Rahmen dieser Arbeit wird ein physikochemisches Modell für lichtgetriebene Information Ratchets basierend auf dem CURTIN-HAMMETT-Prinzip entwickelt und dessen Gültigkeit zur Verschiebung thermischer Kondensations- und hydrolysegleichgewichte experimentell nachgewiesen. In diesem Zusammenhang werden die essenziellen Teilschritte des Diarylethensystems systematisch untersucht und optimiert. Insbesondere die Bedeutung von Säure für die Bildung eines hochreaktiven Oxoniumintermediates und der damit verbundenen Kondensationskinetik wird aufgeklärt. Anschließend wird das grundlegende System weiterentwickelt und ein anilinartigen Diarylethenvernetzer für modulare Poly(N vinylcaprolactam)-basierte Mikrogele entworfen. Anhand dieses Vernetzers wird ein verlässliches Protokoll für einen lightgesteuerten Iminaustausch etabliert. Dazu werden drei Mikrogele mit verschiedenem Vernetzergehalt im Kern i synthetisiert und deren multiresponsives Quellverhalten hinsichtlich Temperatur und pH-Wert vor und nach der Photoisomerisierung charakterisiert. Letztlich wird das etablierte Protokoll zum lichtgesteuerten Iminaustausch auf die Mikrogele übertragen, um funktionale Amine kovalent in den Mikrogelkern einzubauen. Die Reversibilität des Prozesses wird durch ein finales Experiment zur erneuten Freisetzung von trifluormethyliertem Benzylamin demonstriert. Insgesamt dienen die erworbenen Kenntnisse als eine wichtige Grundlage für die weitere Erforschung molekularer Maschinen und ihrer Anwendung an der Schnittstelle der Photochemie und Material- sowie Biowissenschaften.
Kevin Benjamin Broi (Wed,) studied this question.