Dokument: Davydov-Aufspaltung, Kristallisationsgrad und Bestimmung der Orientierung von Kristallen mittels polarisierter IR-Spektroskopie

Titel:Davydov-Aufspaltung, Kristallisationsgrad und Bestimmung der Orientierung von Kristallen mittels polarisierter IR-Spektroskopie
Weiterer Titel:Davydov-splitting, crystallization degree and determination of the orientation of crystals via polarized IR-spectroscopy
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20190718-125649-0
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor:MSc. Wohlert, Alexander [Autor]
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Dateien vom 08.07.2019 / geändert 08.07.2019
Beitragende:Prof. Dr. Schmitt, Michael [Gutachter]
Prof. Dr. Weinkauf, Rainer [Gutachter]
Stichwörter:Davydov, IR-Spektroskopie, Aufspaltung
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:Das Ziel dieser Arbeit war es drei Aspekte eines Kristalls zu bestimmen. Es sollte die dynamische Kristallfeldaufspaltung (oder auch Davydov-Aufspaltung) der Banden im IR-Spektrum, des Kristalls ermittelt werden. Im Rahmen der Davydov-Aufspaltung sollten die Banden im Spektrum als α- oder β-Banden klassifiziert werden. Im Zuge dieser Zuordnung sollten auch Kombinationsbanden im Spektrum identifiziert werden. Es sollte der Kristallisationsgrad qualitativ durch die IR-Spektren gemessen werden. Und zuletzt sollte durch polarisierte IR-Spektroskopie die Orientierung eines Kristalls bezüglich seiner Einheitszelle bestimmt werden. Wird die Orientierung eines Kristalls in den meisten Fällen durch das Laue-Verfahren mittels Röntgen-Diffraktometrie bestimmt, so war das Ziel dieser Arbeit diese Information durch IR-Spektroskopie zu ermitteln. Die Zuordnung der Banden im Spektrum erfolgte durch Vergleich mit einem theoretischen IR-Spektrum, welches auf Coupled-Cluster Niveau 2. Ordnung mit der Software Turbomole berechnet wurde. Die Berechnungen von Kombinationsbanden wurden im Spektrum mit Hilfe einer eigens dafür geschriebenen Software durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Verbindung Phenazin vermessen. Es wurden hierbei ein Einkristall, ein kristalliner Film und ein KBr-Pressling vermessen. Phenazin bildet das Grundgerüst für Phenazin-Farbstoffe wie Neutralrot, Safranin und Mauvanin, welche z.B. für die Färbung von Leder und Holzstoff (für die Herstellung mancher Papiersorten) verwendet werden, oder auch Nigrosin und Indolin, welche zum Färben von Druckertinte, Kunstharz und Polymerfasern verwendet werden. Phenazin-Derivate kommen als Metabolite beispielsweise in Pseudomonas und Streptomyces vor und wirken antibiotisch, antitumoral, anti-Malaria und antiparasitär, kommen aber auch als Virulenzfaktor vor. Zur Vermessung der Kristalle wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Apparatur verwendet, die in der Lage ist, die Probe (entweder einen Einkristall, oder einen kristallinen Film zwischen zwei NaCl-Fenstern) zwischen den einzelnen aufgenommenen IR-Spektren um einen zuvor eingestellten Winkel entlang einer festen Achse zu rotieren. Die Rotation erfolgte hierbei um die Achse des eingestrahlten linear polarisierten IR-Lichtes. Untersucht wurde der Verlauf der Intensität der Banden im polarisierten IR-Spektrum im Rahmen einer Rotation um 360° in Schritten von 1°, wobei nach jedem Schritt ein weiteres IR-Spektrum aufgenommen wurde. Hierbei wurden zunächst die Winkel zwischen den Projektionen der Übergangsdipolmomente der Einheitszelle von Phenazin bestimmt. Die Projektionen lagen hierbei auf der Ebene, welche senkrecht zum eingestrahlten polarisierten IR-Licht war. Die Orientierung des Einkristalls wurde durch diese Winkel zwischen den Projektionen der Übergangsdipolmomente der einzelnen Schwingungsübergänge bestimmt. Um die Orientierung der Einheitszelle von Phenazin zu bestimmen, wurden Kristalldaten (entnommen aus der CCDC Datenbank) der beiden Phenazin-Moleküle innerhalb der Einheitszelle in kartesische Koordinaten transformiert und anschließend iterativ rotiert. Die Ausrichtung mit bester Übereinstimmung der Winkel zwischen den Projektionen der Übergangsdipolmomente wurde als Lösung gewählt.

The aim of this thesis was the determination of three aspects of a given crystal. The determination of the dynamic crystal field splitting (or Davydov-splitting) in the polarized IR-spectrum of a crystal. The classification of the bands of the IR-spectrum as α- or β-bands in accordance with the Davydov-model of splitting. In the course of doing this, the determination of combination bands was to be attempted. Through the polarized IR-spectra the degree of crystallization was to be determined qualitatively. The last aspect was the determination of the orientation of a crystal in regards to his unit cell. While the determination of this orientation is often determined via X-ray diffraction, the aim of this thesis was the determination of this information via polarized IR-spectroscopy. The assignment of bands was based on the information of a theoretical IR-spectrum, which was calculated via the software Turbomole on 2nd order Coupled-Cluster level of theory. The calculation of combination bands was achieved through a software that was written for that purpose for this thesis. The investigated compound for this investigation was phenazine. Measurements were done for a single crystal, a crystalline film and a KBr-pellet. Phenazin is the base structure of phenazine dyes such as neutral red, safranin, mauvanin, which are used for the dyeing of leather and paper pulp, as well as nigrosine and indoline, which are used for the production of printer ink, resin and polymer fibers. Phenazine derivatives occur as metabolites for example in pseudomonas and streptomyces and are acting antibiotic, antitumor, anti-malaria and antiparasitic, as well as a virulence factor. Measurement of the crystals was done with an apparatus capable of rotating the sample (either a single crystal, or a sample between two NaCl-windows) by a given angle, along a fixed axis. The rotation was performed along the axis of the incident linearly polarized IR-light. Investigated was the progression of the intensity of bands in the IR-spectra while rotating the probe by 360° in steps of 1° and measuring one spectrum after each step. Via these spectra the angles between the projections of the transition dipole moments of the vibrational transitions within the unit cell were determined. These projections lay on the surface orthogonal to the incident light beam. To determine the orientation of the unit cell of phenazine, the crystal data (taken from the CCDC databank) was taken and the coordinates of the two phenazine molecules of the unit cell were transformed to cartesian coordinates and rotated iteratively. The orientation with the angles between the projections of the transition dipole moments closest to the measured angles was chosen as the result.
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Bezug:01.04.2014 - 09.05.2019
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Physikalische Chemie und Elektrochemie
Dokument erstellt am:18.07.2019
Dateien geändert am:18.07.2019
Promotionsantrag am:22.01.2019
Datum der Promotion:09.05.2019
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