Moderne optische Spektroskopie

Von den Grundlagen bis zu Anwendungen in Chemie, Biochemie und Biophysik
1. Auflage 2025
ISBN: 978-3-031-52099-0
Verlag: Springer Nature Switzerland

Buch, Deutsch, 683 Seiten, Format (B × H): 160 mm x 241 mm, Gewicht: 1450 g

Die 3. Auflage dieses Lehrbuchs bietet klare Erklärungen zu optischen spektroskopischen Phänomenen und zeigt, wie spektroskopische Techniken in der modernen Chemie, Biochemie und Biophysik eingesetzt werden.

Behandelte Themen sind unter anderem:

·        Elektronische und vibrationelle Absorption

·        Fluoreszenz

·        Symmetrieoperationen und Berechnungen der Normalmoden

·        Elektronentransfer von angeregten Molekülen

·        Energieübertragung

·        Exziton-Wechselwirkungen

·        Elektronische und vibrationelle zirkulare Dichroismus

·        Kohärenz und Dephasierung

·        Ultraschnelle Pump-Probe- und Photon-Echo-Spektroskopie

·        Spektroskopie von Einzelmolekülen und Fluoreszenz-Korrelation

·        Raman-Streuung

·        Multiphotonen-Absorption

·        Quantenoptik und nichtlineare Optik

·        Entropieveränderungen während der Photoanregung

·        Elektronische und vibrationelle Stark-Effekte

·        Studien schneller Prozesse in Einzelmolekülen

·        Zweidimensionale elektronische und vibrationelle Spektroskopie

Diese überarbeitete und aktualisierte Ausgabe bietet erweiterte Diskussionen zu Laserspektroskopie, Kristallsymmetrie, Doppelbrechung, nichtlinearer Optik, Solarzellen und Leuchtdioden. Die Erklärungen sind ausreichend gründlich und detailliert, um für Forscher, Doktoranden und fortgeschrittene Studenten in Chemie, Biochemie und Biophysik nützlich zu sein. Sie basieren auf der zeitabhängigen Quantenmechanik, werden jedoch von Grund auf entwickelt, sodass sie von Lesern mit wenig Vorwissen auf dem Gebiet verstanden werden können. Zusätzliche Themen und Highlights werden in speziellen Boxen im Text präsentiert. Das Buch ist reichhaltig mit farbigen Abbildungen illustriert. Jedes Kapitel endet mit einem Abschnitt mit Fragen zur Selbstüberprüfung.

Zielgruppe

Graduate

Autoren/Hrsg.

Burda, Clemens

Parson, William W.

Fachgebiete

• Naturwissenschaften Chemie Chemie Allgemein
• Naturwissenschaften Biowissenschaften Biowissenschaften
• Technische Wissenschaften Technik Allgemein Technische Optik, Lasertechnologie
• Naturwissenschaften Physik Elektromagnetismus Quantenoptik, Nichtlineare Optik, Laserphysik
• Naturwissenschaften Biowissenschaften Biochemie (nichtmedizinisch)
• Naturwissenschaften Biowissenschaften Angewandte Biologie Biophysik
• Naturwissenschaften Physik Angewandte Physik Biophysik
• Naturwissenschaften Chemie Analytische Chemie Magnetresonanz

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1: Einführung.- Kapitel 2: Grundbegriffe der Quantenmechanik.- Kapitel 3: Licht.- Kapitel 4: Elektronische Absorption.- Kapitel 5: Fluoreszenz.- Kapitel 6: Schwingungsabsorption.- Kapitel 7: Resonanzenergietransfer.- Kapitel 8: Exzitonenwechselwirkungen.- Kapitel 9: Zirkulardichroismus.- Kapitel 10: Kohärenz und Dephasierung.- Kapitel 11: Pump-Probe-Spektroskopie, Photonen-Echos und Schwingungswellenpakete.- Kapitel 12: Raman-Streuung und andere Zwei-Photonen-Prozesse.

Über Autor(innen)

William W. Parson ist emeritierter Professor für Biochemie und Honorarprofessor für Chemie an der University of Washington. Er erwarb seinen Bachelor-Abschluss an der Harvard University und promovierte in Biochemie an der Western Reserve University. Als Postdoktorand in Biophysik an der University of Pennsylvania begann er, mit gepulsten Lasern die frühen Elektronentransferreaktionen der Photosynthese zu erforschen. Dies führte zur Demonstration, dass die lichtgetriebene Reaktion bei photosynthetischen Bakterien eine Fotooxidation eines Bakteriochlorophyll-Komplexes ist, der dann Elektronen aus einer Reihe von Cytochromen entzieht. Parson setzte diese Studien an der University of Washington fort und nutzte dabei zunehmend schnellere Techniken der Laser- und optischen Spektroskopie. Mit dem Aufkommen der Elektronentransferschritte aus dieser Arbeit und der Aufklärung der Struktur bakterieller photosynthetischer Reaktionszentren durch Kristallographen begann er, spektroskopische Messungen mit rechnergestützten Ansätzen und quantenmechanischer Theorie zu kombinieren, um Faktoren zu erforschen, die die Geschwindigkeit, Spezifität und Temperatur des Elektronentransfers bestimmen. Er hat die Arbeit an der Theorie des Elektronentransfers seit seiner Emeritierung fortgesetzt.

Professor Parson hat Freude daran, Studenten im Bachelor- und Masterstudium zu unterrichten, Postdoktoranden zu betreuen und mit internationalen Kollegen zusammenzuarbeiten. Das vorliegende Buch begann als eine Reihe von Vorlesungsnotizen für einen Kurs, den er für Graduierte in molekularer Biophysik unterrichtete. Das Buch aktuell zu halten und in neue Bereiche zu erweitern, sind weiterhin Quellen der Freude.Clemens Burda studierte an der Universität Basel in der Schweiz und setzte sein Graduiertenstudium in Photochemie und Laserspektroskopie unter der Anleitung von Prof. Jakob Wirz fort. Seine frühen Studien zur ultraschnellen chemischen Reaktivität führten zur spektroskopischen Identifizierung kurzlebiger Zwischenprodukte, einschließlich Singulett- und Triplett-Zustände von Nitrenen. Weitere Studien umfassten die Photochemie aromatischer Moleküle in Wasser, was zur Entdeckung mehrerer reaktiver Zwischenprodukte führte, als Excimer- und Farbstofflaser state-of-the-art waren, um Sub-Pikosekunden-Zeitaufklärung zu erreichen. Sein wachsendes Interesse an ultraschneller Spektroskopie führte ihn zu Postdoktorandenstudien in Femtosekundenspektroskopie bei Prof. Mostafa El-Sayed am Georgia Institute of Technology, wo er mit Festkörperlasern, OPAs und nichtlinearer Optik arbeitete, die heute in Spektroskopielabors weit verbreitet sind.

Seit 2001 ist Clemens Burda Professor an der Case Western Reserve University, wo er den Lehrstuhl für Chemie innehat und das Zentrum für Chemiedynamik und das Nanomaterials Research Lab leitet. Seine Interessen umfassen Femtosekunden-zeitlich aufgelöste Spektroskopie undBildgebung von Molekülen, Halbleiter- und metallischen Nanomaterialien sowie die Entwicklung erneuerbarer Energien. Ein weiterer Schwerpunkt seiner Forschung ist die Entwicklung von Bildgebungsmodalitäten zur Identifizierung frühzeitiger Krankheiten, lichtgetriebener Therapien und ihrer thermischen Steuerung.

Professor Burda ist ein begeisterter Pädagoge, der über 30 Graduierte betreut hat und es genießt, Spektroskopie an Studenten auf allen Ebenen zu unterrichten.