Beschreibung:
<jats:title>Abstract</jats:title><jats:p><jats:bold>Die Schwingungsantwort komplexer Moleküle</jats:bold> auf Sequenzen von Infrarotpulsen liefert Momentaufnahmen ihrer Struktur und Dynamik im Femtosekundenbereich. Diese Technik, die analog ist zur mehrdimensionalen NMR‐Spektroskopie und Korrelationen von Bewegungsvorgängen während kontrollierter Zeitintervalle abbildet (siehe Schema), wurde zur Untersuchung von Proteinfaltungen, Wasserstoffbrücken, Lipidmembranen und chemischen Umlagerungen genutzt.<jats:boxed-text content-type="graphic" position="anchor"><jats:graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" mimetype="image/gif" position="anchor" specific-use="enlarged-web-image" xlink:href="graphic/mcontent.gif"><jats:alt-text>magnified image</jats:alt-text></jats:graphic></jats:boxed-text></jats:p><jats:p>Die Schwingungsanregung komplexer Biomoleküle mit Femtosekunden‐Infrarotpulsen ermöglicht einzigartige Einblicke in ihre Struktur, Dynamik und fluktuierende Umgebung. Dieser Aufsatz stellt die Grundlagen moderner zweidimensionaler Infrarot(2DIR)‐Methoden vor, die analog sind zu den Techniken der mehrdimensionalen NMR‐Spektroskopie. Störungstheoretische Ansätze zur Berechnung der nichtlinearen optischen Eigenschaften von gekoppelten lokalisierten Chromophoren werden eingeführt und auf Schwingungsübergänge im Amidrückgrat von Proteinen, flüssigem Wasser, Membranlipiden und Amyloidfibrillen angewendet. Die Signalanalyse erfolgt durch klassische Moleküldynamiksimulationen in Kombination mit einem fluktuierenden Hamilton‐Operator für gekoppelte lokalisierte anharmonische Schwingungen, dessen Abhängigkeit von der lokalen elektrostatischen Umgebung durch Ab‐initio‐Daten parametrisiert wird. Die verwendeten Simulationsverfahren (Kumulanten‐Entwicklung von Gauß‐Fluktuationen, Streuung von Quasipartikeln, stochastische Liouville‐Gleichungen, direkte numerische Reihenentwicklungen) sind in den SPECTRON‐Code integriert, der eine Schnittstelle mit Standardmoleküldynamikmethoden hat. Ebenfalls diskutiert werden chiralitätsinduzierte Techniken zur Auflösungssteigerung sowie die Signaturen von konformativen und H‐Brücken‐Fluktuationen, Proteinfaltungsvorgängen und chemischen Austauschprozessen.</jats:p>