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2017-08-30Dissertation DOI: 10.18452/18198
Nanobionic Strategies for the Implementation of Photosystem I into Biohybrid Photoelectrodes
dc.contributor.authorStieger, Kai Ralf
dc.date.accessioned2017-08-30T07:53:26Z
dc.date.available2017-08-30T07:53:26Z
dc.date.issued2017-08-30
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/18869
dc.description.abstractIn dieser Arbeit werden Strategien zur Entwicklung von biohybriden Photoelektroden, die Licht in elektrische Energie umwandeln, demonstriert und diskutiert. Der natürliche Photonen-transformierende Superkomplex der oxygenen Photosynthese aus Thermosynechococcus elongatus, das Photosystem I (PSI), kann durch die nicht-native Interaktion zum Redoxprotein Cytochrom c (Cyt c), erfolgreich funktional in Elektroden integriert werden. Hierfür wurden unterschiedliche Strategien entwickelt, z. B. bilden beide Biokomponenten unspezifische Komplexe in Lösung und assemblieren gemeinsam auf modifizierten Goldoberflächen. Aus der Kontaktierung des PSI mit einer thiol-modifizierten Goldelektrode via Cyt c ergeben sich unidirektionale kathodische Photoströme. DNA, als ein Polyelektrolytmatrixelement, kann zum Aufbau von 3D-Protein-Mehrschichtarchitekturen höherer Stabilität und Leistungsfähigkeit verwendet werden. Der Einsatz von mesoporösen Indium-Zinnoxid-Elektroden vergrößert die Photostromgenerierung um mehr als eine Größenordnung, wodurch sich hieraus skalierbare transparente Photobioelektroden mit hohen Quanteneffizienzen (bis zu 30%) erzeugen lassen.ger
dc.description.abstractIn this thesis, strategies are demonstrated and discussed for the development of biohybrid photoelectrodes transforming light into electrical energy. The natural photon-to-charge carrier converting super-complex from oxygenic photosynthesis of Thermosynechococcus elongatus, photosystem I (PSI), can be functionally implemented into such electrodes, due to the non-native interaction with the small redox protein cytochrome c (cyt c). Different strategies have been developed, e. g. both biocomponents form complexes in solution and self-assemble on modified gold-surfaces. The electrical connection of PSI to thiol-modified gold electrodes via cyt c results in unidirectional cathodic photocurrents of high efficiency. DNA, as a polyelectrolyte matrix element, can be used to build up 3D protein multilayer architectures of higher stability and performance. The use of mesoporous indium tin oxide electrodes further enhances the photocurrent generation more than one order of magnitude, thus resulting in scalable transparent photobioelectrodes of high quantum efficiencies (up to 30 %).eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin
dc.subjectNanobionische Systemeger
dc.subjectBiohybrideger
dc.subjectProtein-Protein Interaktionenger
dc.subjectPhotobioelektrodenger
dc.subjectPhotostromgenerierungger
dc.subjectNanobionic Systemseng
dc.subjectBiohybridseng
dc.subjectProtein-Protein Interactioneng
dc.subjectPhotobioelectrodeeng
dc.subjectPhotocurrent generationeng
dc.subject.ddc572 Biochemie
dc.titleNanobionic Strategies for the Implementation of Photosystem I into Biohybrid Photoelectrodes
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-110-18452/18869-3
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/18198
dc.date.accepted2017-06-23
dc.contributor.refereeLisdat, Fred
dc.contributor.refereeDobbek, Holger
dc.contributor.refereeBier, Frank
dc.subject.rvkVN 6057
dc.subject.rvkWD 2800
local.edoc.pages150
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionLebenswissenschaftliche Fakultät

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