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Anmerkungen zur Deutung der Experimente

Folgende Anmerkungen sollten bei der Auswertung der Versuche Quenching-Effekt und Self-quenching von Pyranin beachtet werden.

Das Phänomen des Quenchings von Fluoreszenz wird in der Forschung gezielt angewendet, um bspw. die Fusion von Lipidmembranen oder die Faltung von Proteinen beobachten zu können. Dabei wird ausgenutzt, dass bei räumlicher Nähe von Fluorophoren eine Energieübertragung stattfindet, die für eine Löschung der Fluoreszenz sorgt. Obwohl das Phänomen seit über einem Jahrhundert untersucht wird, konnte der dahinterliegende Mechanismus noch immer nicht gänzlich geklärt werden. In der Literatur lassen sich einige Theorien finden, die auf ein Zusammenspiel verschiedener physikalischer Effekte hindeuten. Während die Theorie der Energieübertragung auf nicht-fluorophore Stoßpartner für die Deutung des Versuchs Quenching-Effekt in schulischen Kontexten ausreichend ist, vermag diese nicht zufriedenstellend zu erklären, wieso Pyraninmoleküle bei hoher Konzentration dem Self-quenching-Effekt unterliegen. Eine mögliche Erklärung dieses Phänomens ist die Bildung nicht-fluoreszierender Dimere, die mit einer Veränderung des Energiestufenprofils einhergeht (Förster, 1946). Anhand dieser Theorie kann die Energieübertragung beider Versuchsteile im Sinne einer didaktischen Reduktion auf das Energiestufendiagramm in Abbildung B reduziert werden.

 

(A) JABŁOŃSKI-Diagramm für die strahlungslose Energieübertagung auf einen Stoßpartner mit unterschiedli-chem Energieprofil. (B) Veranschaulichung einer möglichen Erklärung für das Phänomen des Self-quenching-Effekts.

Abbildung: (A) Jabłoński-Diagramm für die strahlungslose Energieübertagung auf einen Stoßpartner mit unterschiedlichem Energieprofil. (B) Veranschaulichung einer möglichen Erklärung für das Phänomen des Self-quenching-Effekts.

 

Litertaur:

  • Forster, T. (1946). Energiewanderung und Fluoreszenz. Die Naturwissenschaften, 33(6), 166–175. DOI: 10.1007/BF00585226.
  • von Hoff, E. (2020). Entwicklung und Evaluation von Konzepten und Formaten zum Wissenstransfer von der Forschung in die Schule und Öffentlichkeit - Am Beispiel des SFB 803 (Dissertation). Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen. Abrufbar unter http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-14C7-4.