Spektroskopische Charakterisierung der Wechselwirkungen in Halbleiter-Molekül-Hybriden

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Evaluierung von Strategien zur Kopplung von FeFe-H2asen Modellsystemen zu der Oberfläche von CdSe Quantenpunkten. Hierbei wurden Modelle aufgezeigt, mit denen die Art der Wechselwirkungen von FeFe-H2ase Modellsystemen mit CdSe Quantenpunkten auf Basis von Emissionslöschexperimenten beschrieben werden können. Weiterhin wurden Methoden bereitgestellt, die Affinität von FeFe-H2ase Modellsystemen zu der Quantenpunktoberfläche mit verschiedenen Kopplungsgruppen zu evaluieren und zu erhöhen. Hierbei bilden insbesondere Modellsysteme mit Carboxyl- und in situ erzeugten Dithiocarbamat-Gruppen die stabilsten Halbleiter-Molekül-Hybride aus. Der erstmalig nachgewiesene schnelle Elektronentransferprozess von heißen und relaxierten Leitungsbandzuständen der CdSe Quantenpunkte zu einem sich in der Nähe zu der Oberfläche befindlichen FeFe-H2ase Modellsystem ohne Kopp-lungsgruppe zeigt, dass große Potenzial dieser Hybride für die photokatalytische Protonenreduktion. Gleichzeitig wird durch den schnellen Rücktransfer und Rekombination der Elektronen mit in Defektstellen gefangenen Löchern ersichtlich, dass Elektronen- und Lochtransferprozesse aufeinander abgestimmt werden müs-sen. Die vorgestellte Möglichkeit, dünne Schichten aus CdSe Quantenpunkten mit dem ursprünglichen Ligandensystem mit FeFe-H2ase Modellsystemen zu funktionalisieren und in photokatalytischen Experimenten erfolgreich einzusetzen, verdeut-licht das Potenzial solcher Systeme für die heterogene photokatalytische Protonenreduktion. Somit bilden die in dieser Arbeit vorgestellten Erkenntnisse die Grundlage für die Entwicklung von stabilen Halbleiter-Molekül-Hybridmaterialien und deren zukünftigen Einsatz in vollständig artifiziellen und kostengünstigen Systemen für die photokatalytische Wasserspaltung.