The structuring of porous silica materials at the nanometer scale and their surface functionalization are important issues of current materials research. Many innovations in chromatography, catalysis and electronic devices benefit from this knowledge. The work at hand is dedicated to the targeted design of functional organosilica materials. In this context a new precursor concept based on boron-silanes is presented. These precursors combine the properties of a structure directing group and a silica source by covalent borane linkage. Formation of the precursor is easily realized by a sequential two-step hydroboration, firstly on bis(triethoxysilyl)ethene, and secondly on an unsaturated structure directing moiety such as alkenes or polymers. The so prepared precursors self-organize when hydrolysis of their inorganic moiety takes place via an aggregation of their organic side chains into hydrophobic domains. In this way, the additional use of a surfactant as a template is not necessary. Chemical cleavage of these moieties (e.g. by ammonolysis or oxidative saponification) yields an organosilica where all functionalities are exclusively located at the pore wall and therefore accessible. The accessibility of the functionalities is a vital point for applications and is not necessarily granted for common silica functionalization approaches. Further advantages of the boron-silane concept are the possibility to introduce a variety of surface functionalities by heterolytic cleavage of the boron linker and the control of the pore morphology. For that purpose the covalent linkage of different alkyl groups and polymers was studied. Another aspect is the access to chiral boron silane precursors yielding functionalized mesoporous organosilica with chiral functionalities exclusively located at the pore walls after condensation and removal of the structure directing moiety. These materials possess great potential for applications documented by preliminary investigations on chiral resolution of a racemic mixture by HPLC and asymmetric catalysis. In the course of this work valuable insights into the targeted structuring and surface functionalization of organosilicas were gained. A promising outlook for further investigations is the extension of this concept by altering the structure directing moieties of the precursor. That way the morphology of the final organosilica might be controlled by for example mesogens. Furthermore, the use of the boron linker enables the introduction of multiple functionalities into organosilicas, making the obtained material unique in its performance. / Die Nanostrukturierung von funktionalisierten porösen Materialien auf Silikatbasis steht im Brennpunkt der aktuellen Forschung. Anwendungen wie Chromatographie, Katalyse oder die Herstellung elektronischer Bauteile profitieren von den Erkenntnissen, die auf diesem Gebiet gewonnen werden. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur gezielten Herstellung dieser Funktions-materialien leisten. Hierfür wurde ein neues Precursor-Konzept auf der Basis von Borsilanen vorgestellt. Diese Precursoren werden über eine sequentielle zweistufige Hydroborierung an Bis(triethoxysilyl)ethene und ein Alken oder ein ungesättigtes Polymer erhalten. Über den zweiten Schritt wird hierbei die so genannte strukturgebende Gruppe eingeführt und damit das Template kovalent gebunden. Dadurch entfällt im Vergleich zum bekannten Nanocasting-Mechanismus zum einen die Verwendung des herkömmlichen Templates für die Bildung der Porenstruktur und zusätzlich führt die Mikrophasenseparation während der Kondensation zu einer Anordnung der strukturgebenden Gruppen des Precursors an der Silikatphasengrenze. Nach der chemischen Abspaltung dieser Gruppen, die gleichzeitig zur Einführung funktioneller Gruppen führt, werden somit hochporöse Organosilikate erhalten, in denen sich die funktionellen Gruppen ausschließlich an der Porenoberfläche befinden. Ein Vorteil der Verwendung der Hydroborieung wird in der Vielfalt der funktionellen Gruppen deutlich, die eingeführt werden können. Die Zugänglichkeit der funktionellen Gruppen ist entscheidend für potentielle Anwendungen und bei herkömmlichen Organosilikaten nicht zwangsläufig gegeben. Ein herausragender Aspekt dieses Konzepts besteht in der Möglichkeit, sehr einfach chirale Precursoren und damit Organosilikate mit hoch funktionalisierten, chiralen Oberflächen herzustellen. Es konnte gezeigt werden, dass sich diese Materialien sowohl für die chromatographische Trennung von Racematen mittels HPLC als auch für die asymmetrische Katalyse eignen. Durch die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse konnten wertvolle Erkenntnisse zur Ober-flächenfunktionalisierung und Strukturierung von mesoporösen Silikaten gewonnen werden. Die Möglichkeit, das vorgestellte Konzept auf andere strukturgebende Gruppen wie zum Beispiel Mesogene zu übertragen und damit die Porenmorphologie gezielt zu steuern, eröffnet viele weitere interessante Materialeigenschaften.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Wachstumsmechanismus von Silberjodid Nanodrähten. Das Wachstum wurde über einen Zeitraum von Minuten bis hin zu Tagen untersucht. Im frühen Stadium bilden sich Silbernanopartikel innerhalb der Farbstoffröhren, welche als Keime für das weitere Wachstum von isolierten Drahtstücken dienen. Der Durchmesser dieser Drähte wird durch den Innendurchmesser der Röhren definiert. Im letzten Stadium wachsen diese Drahtstücke zusammen bis sie das gesamte Aggregat füllen. Dieser Wachstumsprozess impliziert einen Transport von Silber Ionen durch die Wand der Röhre. Das Wachstum der Drähte setzt sich weiter fort nachdem das Template gleichmäßig mit Drähten gefüllt ist und zerstört die Röhren in der Folge. Die Kristallstruktur der Drähte wurde sowohl mit hochauflösender Elektronenmikroskopie als auch Elektronenbeugung untersucht. Das Silberjodid konnte aufgrund seiner charakteristischen Wurtzite Struktur in der beta-Phase identifiziert werden. Da der Lösung nur Silbernitrat beigesetzt wurde, konnte die Quelle der Jod-Ionen als Verunreinigung im Farbstoffpulver ausgemacht werden. Das fragmentierte Wachstum der Drähte von verschiedenen Startpunkten aus führt zu Kristallen mit einkristallinen Domänen von mehr als 100 nm Länge. Eine bevorzugte Orientierung der Kristallstruktur relativ zur Aggregatachse wurde gefunden und durch die Molekülstruktur der Aggregate erklärt. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein Model zum Wachstum von Silberjodid Nanodrähten im Inneren eines röhrenförmigen Molekülaggregats entwickelt. Es wurde angenommen, dass das Wachstum an Silberkeimen beginnt, die durch Photooxidation der bereits vorhandenen Jod Ionen mit Silber Ionen während der Belichtung der Probe gebildet werden. Diese Silberkeime ermöglichen die Bildung von stabilen Silberjodid Kristalliten und das nachfolgende Wachstum zu Drähten. Die Ergebnisse zeigen einen möglichen Weg zur Synthese von Metall-Halogenid Strukturen innerhalb von Farbstoffröhren. / This thesis reports on the growth mechanism of silver iodide nanowires as revealed by conventional as well as cryogenic transmission electron microscopy. The growth, initiated by short illumination with UV light, has been observed over time scales ranging from minutes to days. In an early stage, within the tubular aggregates nanoparticles are formed which act as seeds for continuous growth of separate pieces of wires. The diameter of the wires is determined by the inner diameter of the tubes. In the final state, the pieces of wire totally fill the aggregate. The growth process indicates transport of at least silver ions through the tubular wall membrane. After homogeneously filling the template the wires grow onwards over the diameter of the nanotubes, destroying it in the process. The crystal structure of the wires was investigated by means of high resolution transmission electron microscopy and selected area electron diffraction. The silver iodide could be clearly identified in its beta-phase by its typical wurtzite structure. Since only silver nitrate was added to the solutions, the source of the iodide ions could be attributed to impurities within the dye powder itself. The fragmented growth of the wires from separate seeds leads to nanowires consisting of single crystalline domains exceeding 100 nm in length. A preferential orientation of the crystal lattice planes with respect to the aggregate axis was observed which is explained by the molecular structure of the aggregates. Based on these findings a model for the growth of silver iodide nanowires within the inner space of the tubular molecular aggregate is presented. The growth is assumed to start at silver seeds that are formed due to photo-oxidation of the already present iodide ions by the silver ions during the illumination of the sample. These silver seeds facilitate nucleation of silver iodide and subsequent growth into wires.

Reaktionen zwischen reaktiven Oligonukleotiden, die durch komplementäre Nukleinsäuretemplate in hoher effektiver Molarität angeordnet werden, haben auf dem Gebiet der Nukleinsäurediagnostik an Bedeutung gewonnen. Sie bieten die Möglichkeit zur Erzeugung von mehreren Signalmolekülen pro Templat, wenn die templatgebundenen Produkte durch neue Reaktanden verdrängt werden. Da die Produkte ebenfalls hohe Templataffinitäten aufweisen, schränken sie jedoch die katalytische Templataktivität ein (Produktinhibierung). In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein neuer Ansatz zur Umgehung der Produktinhibierung entwickelt. Dazu wurde eine DNA-vermittelte PNA-Verknüpfungsreaktion in eine PCR integriert. Die Reaktion wurde direkt durch das während der PCR vervielfältigte Templat ausgelöst und erfolgreich in der einzelbasenspezifischen Genotypisierung von genomischer DNA eingesetzt. Die Nachweisgrenze war mit 30 Templatmolekülen im Vergleich zu bisherigen templatgesteuerten Reaktionen um etliche Größenordnungen niedriger. Ein alternativer Ansatz widmete sich neuen Strategien zur Verminderung der Produktinhibierung. Templatgesteuerte Verknüpfungs-Zyklisierungsreaktionen lieferten zyklische Verknüpfungsprodukte, welche gegenüber ihren linearen Pendants durch deutlich geringere Templataffinitäten gekennzeichnet waren. Daher überstiegen die Ausbeuten jene von Verknüpfungsreaktionen ohne Zyklisierung. Die Zunahme der Templataffinität in Folge der Verknüpfung wurde jedoch durch die Zyklisierung nicht vollständig kompensiert. Daher wurden templatgesteuerte Transferreakionen entwickelt, bei denen das DNA-Templat die Zyklisierung von nicht verknüpften Reaktionsprodukten steuert. Diese waren durch geringere Templataffinitäten als die linearen Reaktanden gekennzeichnet. Die Transfer-Zyklisierungsreaktionen lieferten bei fortgeschrittener Reaktion höhere Ausbeuten als Transferreaktionen ohne Zyklisierungsschritt. Dies bestätigte die erfolgreiche Verminderung der Produktinhibierung. / Reactions between reactive oligonucleotides that are aligned by complementary nucleic acid templates at high effective molarities have gained considerable attention in the field of nucleic acid diagnostics. They are capable of generating multiple signaling molecules per target, if the template-bound products are replaced by fresh reactants. However, since product molecules usually exhibit high template affinities, they impede the catalytic activity of the template (product inhibition). This work initially describes the development of a new approach that bypasses product inhibiton. To this end, a DNA-mediated PNA-ligation reaction was integrated in a PCR. The reaction was directly triggered by the template which was amplified during PCR. Furthermore, the reaction was successfully applied in single base-specific genotyping of genomic DNA. The limit of detection (30 template molecules) was several magnitudes lower compared to previous template-controlled reactions. In an alternative approach, new strategies to reduce product inhibition were developed. Template-mediated ligation-cyclization (“cycligation”) reactions generated cyclic ligation products that were characterized by significantly lower template affinities compared to their linear counterparts. The yields upon cycligation were higher than those from ligation reactions without cyclization. However, the increase in template affinity gained upon ligation of the reactants could not be completely compensated through product cyclization. Therefore, template-mediated transfer reactions were designed in which the DNA-template actuates the cyclization of non-ligated products. These were characterized by reduced template affinities compared to the linear reactants. The transfer-cyclization reactions produced higher yields than transfer reactions without a cyclization step, thereby confirming the successful reduction of product inhibition.

This thesis addressed the development of new porous carbides and carbide-derived carbons; in particular materials based on silicon-, boron-, tungsten-, and titanium carbide. Therefore, different hard- and soft-templating approaches were applied and the materials were additionally functionalized with catalytic active components and shaped into nm- and mm-sized spherical particles.

This thesis addressed the development of new porous carbides and carbide-derived carbons; in particular materials based on silicon-, boron-, tungsten-, and titanium carbide. Therefore, different hard- and soft-templating approaches were applied and the materials were additionally functionalized with catalytic active components and shaped into nm- and mm-sized spherical particles.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Herstellung von nanostrukturierten Kohlenstoffen. Die Synthese erfolgt dabei durch die Zwillingspolymerisation der siliziumhaltigen Zwillingsmonomere 2,2’Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] sowie Tetrafurfuryloxysilan. Die entstehenden Nanokomposite werden anschließend carbonisiert und das SiO2-Netzwerk herausgelöst. Die Zwillingsmonomere wurden dabei zunächst templatfrei umgesetzt, um Einflüsse verschiedener Reaktionsparameter auf die Eigenschaften der erhaltenen Kohlenstoffe zu evaluieren. Des Weiteren wurde studiert, wie sich die Zugabe von Hart-Templaten auf das Polymerisationsverhalten der Zwillingsmonomere, sowie die Porosität und Morphologie der daraus resultierenden Kohlenstoffe auswirkt. Für die Charakterisierung der nanostrukturierten Kohlenstoffe wurde vorwiegend auf Elektronenmikroskopie und Stickstoffsorptions-Experimente zurückgegriffen. Mit Hilfe der Zwillingspolymerisation an Hart-Templaten, wie SiO2-Partikeln, Glasfasern und ORMOCER®en konnte die Morphologie, Geometrie, Größe und Porentextur der Kohlenstoffe eingestellt und ein modulares Synthesekonzept für poröse, nanostrukturierte Kohlenstoffe entwickelt werden. Ferner wurden ausgewählte Kohlenstoffe auf Anwendung als Wasserstoffspeicher und Elektrodenmaterial in Lithium-Schwefel-Zellen getestet. In diesem Zusammenhang wurden die Thermogravimetrie, die Differenzkalorimetrie und Stickstoff-Sorptionsmessungen eingesetzt, um die Batterieeigenschaften in Zukunft ohne das Durchführen aufwendiger Zelltests zu prognostizieren.

The new borophosphates described here were synthesized under mild hydrothermal conditions (170 oC or 220 oC). Powder and single crystal X-ray diffraction were employed to determine and refine the crystal structures. DTA-TG methods were used to analyze the thermal stability. High temperature powder X-ray diffraction (HT-XRD) was applied to study the thermal behavior of products and identify the intermediate phase during the decomposition. Chemical analyses were performed to quantitatively determine the chemical composition. Magnetic properties of the compounds were investigated. 19F MAS NMR was used to check the number of fluorine positions in the crystal structure. The following compounds were prepared and characterized: (C2H10N2)[BPO4F2](C6H14N2){Zn[ZnB2P4O15(OH)2]¡P(C6H13N2)Cl} (zndabcocl) (C3H12N2){Mn[B2P3O12(OH)]} (DAP-Mn) and (C4H12N2){Mn[B2P3O12(OH)]} (PIP-Mn) (C3H12N2){FeIII6(H2O)4[B4P8O32(OH)8]}(C3H12N2)2{VIII2VIV3B2P8O38H8} (dapvbpo) K3[B5PO10(OH)3](C2H10N2)[BPO4F2] is the first fluorine-substituted borophosphate and the first borophosphate with crystal structure closely related to the pyroxene type structure. Unbranched zweier single chain {[BPO4F2]2?} represents a new type of borophosphate partial structure. zndabcoclrepresents the first organo-templated zincoborophosphate. The structure contains diaza-bicyclo[2.2.2]-octane (DABCO) which acts in its diprotonated form (H2DABCO)2+ as a pure template and in its monoprotonated form (HDABCO)+ as a ligand to Zn-positions at the borders of ribbons to complete structural motif. This compound is also the first example containing a quaternary Zn-tetrahedron (ZnO2NCl), and can formally be described as an adduct of (C6H14N2)Zn[ZnB2P4O15(OH)2] with diaza-bicyclo[2.2.2]octane-hydrochloride. The thermal behavior of zndabcocl has been studied by HT-XRD and DTA-TG in the temperature range 25?600 oC. The new phase occurring during the decomposition has been identified as HT-NH4[ZnBP2O8].DAP-Mnand PIP-Mn contain identical framework interconnections but difference in the shape of resulting channels, which are due to the different shape of organic templates. The crystal structures are built from the same building units: loop-branched single chains are connected via MnO6-octahedra resulting in a 3-D structure with intersecting channel systems running along [100], [011] and [01], respectively. The different shape of the template controls the shape of the channels, especially channels running along [100], resulting in dramatic shape-differences. The linear (H2DAP)2+ ions make the channels more elongated, while the cyclic (H2PIP)2+ ions give rise to more regular shaped channels. The flexibility of frameworks may be due to the more flexible coordination of Mn-atoms (octahedron and square pyramid).(C3H12N2){FeIII6(H2O)4[B4P8O32(OH)8]} is a new borophosphate with 3-D framework structure, a large size of 10-ring channel (778 ¡Ñ 867 pm2) is occupied by organic templates. The magnetic susceptibility measurements show it to exhibit antiferromagnetic susceptibility at low temperature (TN ?l 14K).dapvbpois the first mixed-valency vanadium borophosphate with a new structure type. Its structure can be considered as an ?intergrowth? of puckered vanadium(III) borophosphate layer (VIIIBPO-layer) and planar vanadium(IV) phosphate layers (VIVPO-layer) stacked and interconnected alternately along [001], which results in a new and unusual building motif. The corner sharing trimers of vanadium octahedra are observed for the first time in vanadium borophosphates. K3[B5PO10(OH)3] has a double unit cell of a twin crystal structure having the same chemical formula. The double b-axis solves the disorder problem of two oxygen positions coordinated to phosphorous. It represents a much more reasonable structure determination.

The new borophosphates described here were synthesized under mild hydrothermal conditions (170 oC or 220 oC). Powder and single crystal X-ray diffraction were employed to determine and refine the crystal structures. DTA-TG methods were used to analyze the thermal stability. High temperature powder X-ray diffraction (HT-XRD) was applied to study the thermal behavior of products and identify the intermediate phase during the decomposition. Chemical analyses were performed to quantitatively determine the chemical composition. Magnetic properties of the compounds were investigated. 19F MAS NMR was used to check the number of fluorine positions in the crystal structure. The following compounds were prepared and characterized: (C2H10N2)[BPO4F2](C6H14N2){Zn[ZnB2P4O15(OH)2]¡P(C6H13N2)Cl} (zndabcocl) (C3H12N2){Mn[B2P3O12(OH)]} (DAP-Mn) and (C4H12N2){Mn[B2P3O12(OH)]} (PIP-Mn) (C3H12N2){FeIII6(H2O)4[B4P8O32(OH)8]}(C3H12N2)2{VIII2VIV3B2P8O38H8} (dapvbpo) K3[B5PO10(OH)3](C2H10N2)[BPO4F2] is the first fluorine-substituted borophosphate and the first borophosphate with crystal structure closely related to the pyroxene type structure. Unbranched zweier single chain {[BPO4F2]2?} represents a new type of borophosphate partial structure. zndabcoclrepresents the first organo-templated zincoborophosphate. The structure contains diaza-bicyclo[2.2.2]-octane (DABCO) which acts in its diprotonated form (H2DABCO)2+ as a pure template and in its monoprotonated form (HDABCO)+ as a ligand to Zn-positions at the borders of ribbons to complete structural motif. This compound is also the first example containing a quaternary Zn-tetrahedron (ZnO2NCl), and can formally be described as an adduct of (C6H14N2)Zn[ZnB2P4O15(OH)2] with diaza-bicyclo[2.2.2]octane-hydrochloride. The thermal behavior of zndabcocl has been studied by HT-XRD and DTA-TG in the temperature range 25?600 oC. The new phase occurring during the decomposition has been identified as HT-NH4[ZnBP2O8].DAP-Mnand PIP-Mn contain identical framework interconnections but difference in the shape of resulting channels, which are due to the different shape of organic templates. The crystal structures are built from the same building units: loop-branched single chains are connected via MnO6-octahedra resulting in a 3-D structure with intersecting channel systems running along [100], [011] and [01], respectively. The different shape of the template controls the shape of the channels, especially channels running along [100], resulting in dramatic shape-differences. The linear (H2DAP)2+ ions make the channels more elongated, while the cyclic (H2PIP)2+ ions give rise to more regular shaped channels. The flexibility of frameworks may be due to the more flexible coordination of Mn-atoms (octahedron and square pyramid).(C3H12N2){FeIII6(H2O)4[B4P8O32(OH)8]} is a new borophosphate with 3-D framework structure, a large size of 10-ring channel (778 ¡Ñ 867 pm2) is occupied by organic templates. The magnetic susceptibility measurements show it to exhibit antiferromagnetic susceptibility at low temperature (TN ?l 14K).dapvbpois the first mixed-valency vanadium borophosphate with a new structure type. Its structure can be considered as an ?intergrowth? of puckered vanadium(III) borophosphate layer (VIIIBPO-layer) and planar vanadium(IV) phosphate layers (VIVPO-layer) stacked and interconnected alternately along [001], which results in a new and unusual building motif. The corner sharing trimers of vanadium octahedra are observed for the first time in vanadium borophosphates. K3[B5PO10(OH)3] has a double unit cell of a twin crystal structure having the same chemical formula. The double b-axis solves the disorder problem of two oxygen positions coordinated to phosphorous. It represents a much more reasonable structure determination.

In dieser Arbeit wurde eine neue Templat-gesteuerte fluorogene Peptidverknüpfung vorgestellt. Speziell modifizierte Peptidfragmente wurden durch die Bindung an ein Templatmolekül zu einer chemischen Reaktion befähigt, wodurch ein Fluoreszenzsignal erzeugt werden konnte. Das erlaubte eine Reaktionskontrolle in Echtzeit. Die fluorogene Peptidverknüpfung konnte erfolgreich mit einem Coiled-coil Peptid-Model etabliert werden. Dabei wurden Peptidthioester derart modifiziert, dass in räumlicher Nähe zur Thioestergruppe ein Fluorophor platziert wurde und die acetylierte Mercaptogruppe als Fluoreszenzlöscher agierte. Die modifizierten Thioester können nach dem Reaktionsmechanismus der nativen chemischen Peptidverknüpfung (NCL) unter der Bildung einer Amidbindung mit N-terminalen Cysteinylpeptiden reagieren. Die fluoreszenzlöschende Mercaptogruppe verlässt dabei den Peptidthioester als Nukleofug, wodurch ein fluoreszierendes Reaktionsprodukt entsteht. Die Templat-gesteuerte Durchführung dieser fluorogenen nativen chemischen Peptidverknüpfung (fNCL) erlaubte die Reaktionsdurchführung bei sehr geringen Peptidkonzentrationen. Die Synthese der benötigten fluorogenen Thioester gelang zum einem durch die Anwendung der selbstreinigenden Thioestersynthese mit einer Tandem-Entschützungs-Kupplungs-Strategie und zum Anderen mit Hilfe eines synthetisierten fluorogenen Azid-Thioesterbausteins, welches mit einem Alkin-modifizierten Peptid zur Reaktion gebracht wurde. Neben Coiled-coil Peptiden, wurden auch doppelsträngige DNA und Antikörper als Template für die fNCL eingesetzt. Die fNCL konnte zur Durchführung eines Abstandsscreenings angewendet werden. Es wurde eine Abhängigkeit zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit und dem Abstand der Bindungsstellen im Templat für zwei reaktive Peptidbindungspartner gezeigt. Durch diese Untersuchung konnte die räumliche Abstandsgrenze zwischen zwei Bindungsstellen in einem Templatmolekül bestimmt werden, die keinen Templat-Effekt mehr beobachten lässt. / In this thesis a new template-controlled fluorogenic peptide linkage was presented. Specially modified peptide fragments were enabled to undergo a chemical reaction by binding to a template molecule, which resulted in a fluorescent signal. This allowed a reaction control in real time. The fluorogenic peptide linkage was successfully established using a coiled coil peptide model. Peptide thioesters were modified in such a way that a fluorophore was placed in close proximity to the thioester group and the acetylated mercapto group acted as fluorescence quencher. These modified thioesters can react with N-terminal cysteinyl peptides according to the reaction mechanism of the native chemical ligation (NCL) under the formation of an petide bond. The fluorescence-quenching mercapto group leaves the peptide thioester as a leaving group, resulting in a fluorescent reaction product. Template-controlled execution of this fluorogenic native chemical ligation (fNCL) allowed the reaction to be performed at very low peptide concentrations. The synthesis of the required fluorogenic thioesters was achieved on the one hand by applying a self-purifying thioester synthesis with a tandem-protective coupling strategy and on the other hand by using a synthesized fluorogenic azide thioester building block which was reacted with an alkine-modified peptide. In addition to the coiled coil peptides, double-stranded DNA and antibodies were used as templates for fNCL. Finally, the fNCL could be used to perform a distance screening. A dependence between the reaction rate and the distance between the binding sites in the template for two reactive peptide binding partners was shown. By this investigation a distance between two binding sites in a template molecule could be determined, which does not show a template effect anymore.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Herstellung von nanostrukturierten Kohlenstoffen. Die Synthese erfolgt dabei durch die Zwillingspolymerisation der siliziumhaltigen Zwillingsmonomere 2,2’Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] sowie Tetrafurfuryloxysilan. Die entstehenden Nanokomposite werden anschließend carbonisiert und das SiO2-Netzwerk herausgelöst. Die Zwillingsmonomere wurden dabei zunächst templatfrei umgesetzt, um Einflüsse verschiedener Reaktionsparameter auf die Eigenschaften der erhaltenen Kohlenstoffe zu evaluieren. Des Weiteren wurde studiert, wie sich die Zugabe von Hart-Templaten auf das Polymerisationsverhalten der Zwillingsmonomere, sowie die Porosität und Morphologie der daraus resultierenden Kohlenstoffe auswirkt. Für die Charakterisierung der nanostrukturierten Kohlenstoffe wurde vorwiegend auf Elektronenmikroskopie und Stickstoffsorptions-Experimente zurückgegriffen. Mit Hilfe der Zwillingspolymerisation an Hart-Templaten, wie SiO2-Partikeln, Glasfasern und ORMOCER®en konnte die Morphologie, Geometrie, Größe und Porentextur der Kohlenstoffe eingestellt und ein modulares Synthesekonzept für poröse, nanostrukturierte Kohlenstoffe entwickelt werden. Ferner wurden ausgewählte Kohlenstoffe auf Anwendung als Wasserstoffspeicher und Elektrodenmaterial in Lithium-Schwefel-Zellen getestet. In diesem Zusammenhang wurden die Thermogravimetrie, die Differenzkalorimetrie und Stickstoff-Sorptionsmessungen eingesetzt, um die Batterieeigenschaften in Zukunft ohne das Durchführen aufwendiger Zelltests zu prognostizieren.