Hoch- und zeitaufgelöste optische Methoden zur spektralen Analyse von individuellen Cyanobakterien und sphäroiden Zellverbänden

Abstract

Diese Arbeit behandelt einen Teilaspekt der Photosynthese. Sie liefert einen Erklärungsansatz dafür, dass photosynthetische Organismen nicht nur die newtonsche Mechanik und Thermodynamik, sondern auch nicht-triviale Quanteneffekte nutzen und davon profitieren. Ein neuartiger quantenoptischen Ansatz soll dies ermöglichen. In einem eigens für diese Arbeit optimierten Fabry-Pérot-ähnlichen Mikroresonator und einem dafür gebauten zeitaufgelösten konfokalen Mikroskop werden lebende Cyanobakterien der Art Synechococcus elongatus unter physiologischen Bedingungen untersucht. Parameter wie die Fluoreszenzlebensdauer des Photosystems, die quantenoptische Kopplung von individuellen Cyanobakterien mit einem Mikroresonator und die optisch ausgelesene photosynthetische Aktivität liefern starke Hinweise auf die Existenz nicht-trivialer Quanteneffekte im Photosystem. Ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Aufnahme und Analyse von Fluoreszenzlebensdauern von Farbstoffen in Tumorsphäroiden sowie von Quanten Dots in einer speziellen chemischen Umgebung.