Groupe de travail Spectroscopie ESR

Mon groupe de travail utilise la spectroscopie de résonance de spin électronique (ESR), également appelée spectroscopie EPR (en anglais : Electron Paramagnetic Resonance), pour étudier de nouvelles molécules/matériaux et protéines. Notre travail est marqué par de nombreuses collaborations et réunit des biologistes, des chimistes, des spécialistes des matériaux et des physiciens.

Gruppenbild der Physikalischen Chemie vor dem Gebäude, 12 Personen — © Martina Schilling

Qu'est-ce que la spectroscopie RPE?
La spectroscopie RPE est une technique puissante qui permet de comprendre la structure des matériaux/molécules et des protéines. Les substances paramagnétiques, telles que les spins d'électrons non appariés des radicaux, sont exposées à un champ magnétique afin d'accorder la division zeeman entre les deux états de spin possibles. Les transitions énergétiques qui en résultent sont ensuite sondées par irradiation aux micro-ondes (MW). On distingue généralement deux modes de fonctionnement : L'irradiation par ondes continues (CW) et l'irradiation par micro-ondes pulsées.
Les deux méthodes exploitent des caractéristiques spectrales distinctes qui peuvent apporter des réponses à différentes questions relatives à l'étude de la structure. Notre travail est largement collaboratif et rassemble des biologistes, des chimistes, des spécialistes des matériaux et des physiciens.

Biologie structurale

En combinaison avec les méthodes de diffraction structurelle des rayons X, la dynamique moléculaire et le marquage de spin au nitroxyde, la spectroscopie EPR peut fournir des résultats supplémentaires non destructifs sur la structure des protéines en solution (Ilangovan et al., Cell 2017, Bagneris et al. Nature Communications 2013, Webster et al. Nucleic Acids Research 2012, Phan et al. Nature, 2011, Grohmann et al. Journal of the American Chemical Society 2010).

Température ambiante MASER

Le MASER (en anglais : Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) est le prédécesseur du laser que tout le monde connaît, mais il est moins connu et moins développé en raison des difficultés techniques de sa mise en œuvre. Il n'y a pas si longtemps, avec des collègues de l'Imperial College de Londres, nous avons développé un MASER basé sur l'état excité du pentacène dans une matrice de p-terphényle (Salvadori et al., Scientific Reports 2017, Breeze et al., Quantum Information 2017). Un autre progrès a été réalisée grâce à des centres NV (en anglais : Nitrogen Vacancy) dans un diamant, ce qui a permis de développer un MASER à température ambiante (Breeze et al., Nature 2018).

Travaux de recherche

Travaux de fin d'études actuels dans le groupe de travail de la spectroscopie ESR:

Aimant de Halbach pour maser

Résonateurs à haute puissance pour maser à température ambiante

Modulation d'impulsions pour EPR

EPR Studien zu Ni3-Complex

Spin-Traps

Caractérisation de maser à basse température

Si vous êtes intéressé(e) par un travail de recherche, veuillez vous adresser au tuteur de thèse ou simplement passer le voir. Si aucun travail de fin d'études intéressant n'est listé, mais qu'il existe un grand intérêt pour la spectroscopie EPR, il est possible de discuter de travaux individuels.

Les travaux scientifiques achevés (travaux de bachelor et de master) et les thèses de doctorat sont mentionnés ci-dessous.

Travail de bachelor:

Crafting and Analyzing the Finland Radical: A Chemical Adventure
(Maximilian Frisch, Februar 2025)
Photoexcited Triplet States of Dyes in Ionic Liquids and traditional Solvents: A transient and pulsed EPR Study
(Eva Steuer, Oktober 2024)
Synthesis and spectroscopic Characterization of isotopically labeled, aryl - substituted Dithiadiazolyl (DTDA) Radicals
(Ruwen Schank, September 2024)
Synthesis and Characterization of Dithiadiazolyl Radicals
(Tiziano Caldara, September 2023)
Investigation on the photo-excited triplet state of Porphycene by ESR- and ENDOR-spectroscopy
(Maxim Neuberger, August 2022)
Eigenschaften von phosphonium-basierten ionischen Flüssigkeiten mit symmetrischen Ionen
(Daniel Schroeder, August 2022)
Untersuchung der Triplettzuständen sternförmiger Tetrathiofulvalen-Oligofluoren Systeme mittels TREPR-Spektroskopie und DFT-Rechnungen
(Lukas Schank, September 2021)
Die Untersuchung organischer Perylenfarbstoffe in Polysiloxanen-Matrices mittels TREPR-Spektroskopie
(Lukas Schneider, April 2021)
Developments of methods to automate Masing threshold determination
(Yan Fett, April 2021)
Analyse potentiell geeigneter Moleküle für singlet-fission mittels EPR-Spektroskopie
(David Schaaf, März 2021)
Optimierung der stimulierten Emission bei den Stickstoff-Leerstellen eines Diamanten
(Haakon Wiedemann, September 2018)

Travail de master:

Molecular Encounters: Unraveling Photoexcited Triplet and Radical Dynamics using EPR Spectroscopy
(Maxim Neuberger, Februar 2025)
Verbrückte DTDA-Radikale Synthese und Charakterisierung
(Jonas Bach, Januar 2025)
Hyperfine analysis of Cu zeolites for use in catalysis in diesel engines
(David Schaaf, April 2023)
Optimierung der FT-ICR-MS Detektion und Charakterisierung einzelsträngiger DNA-Oligonucleotiden-Modellkomponenten mit Direktinjektion und gekoppelter HPLC mit jeweiliger Tandem-Massenspektrometrie
(Philip Jochum, August 2022)
EPR- und ENDOR-Spektroskopie an angeregten Triplettzuständen
(Elias Gießelmann, Dezember 2021)
Nitrogen transfer reactions with (Bis)iminophosphoranes and Palladium Nitrenes
(Djana Momper, Dezember 2021)
Wege zum Hochleistungs-EPR-Resonator
(Haakon Wiedemann, Juli 2021)
Photo-excited singlet and triplet states of Reichhardts dye in glass-forming ionic liquids
(Ramona Jost, März 2021)
Spin-polarisation in a stable radical covalently linked to a dye molecule
(Johannes Krämer, Oktober 2020)

From Spins to Solutions - Expanding the Horizons of Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopy
(H. T. A. Wiedemann, April 2025)
Electronic structure and morphology of organic semiconductors and the impact of molecular modifications
(C. Matt, 2021)
https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/31812