Fluorescence microscopy offers the opportunity to image biological samples noninvasively in real time and has become an essential analytical tool in the biomedical laboratory. Nonetheless, the phenomenon of diffraction imposes stringent limitations on the resolving power of conventional microscopes, preventing the spatial resolution of fluorescent species co-localized within areas of nanoscaled dimensions. Time, however, can be exploited to distinguish fluorophores within the same subdiffraction area, if their fluorescence can be switched independently, and reconstruct sequentially their spatial distribution. In this context, photolytic reactions and photochromic transformations can be invoked to switch fluorescence under optical control. Fluorescent units, such as inorganic semiconductor nanoparticles and organic dyes, and photoactive components can be operated within a common supramolecular matrix or integrated within the same molecular construct to produce photoswitchable fluorescent assemblies. In the resulting systems, electronic communication between the components can be designed in order to photoactivate or photodeactivate fluorescence respectively. Both mechanisms can be exploited to overcome diffraction, and ultimately permit the reconstruction of images with resolution down to the nanometer level, in combination with appropriate illumination protocols.

Dendrimerai tai naujai dendritinių polimerų klasei priskiriamos makromolekulės. Jų dydis, funkcinių grupių skaičius yra tiksliai apibrėžti ir gali būti kontroliuojami sintezės metu. Dėl išskirtinių struktūrinių savybių, dendrimerai jau keletą dešimtmečių yra intensyviai tyrinėjamos medžiagos. Pagrindinis disertacijos tikslas yra ištirti PPI ir PAMAM dendrimerų, funkcionalizuotų CAzPA ir ESA fotochrominiais junginiais optines savybes bei šviesa inicijuotų fotocheminių reakcijų dinamiką panaudojus kelias tyrimų metodikas. Kadangi CAzPA ir ESA junginių fotochromizmas yra susijęs su šviesa indukuota izomerizacijos bei tautomerizacijos fotocheminėmis reakcijomis, todėl darbe buvo siekiama ištirti šiais junginiais funkcionalizuotų dendrimerų dinaminių savybių priklausomybę nuo dendrimero tipo bei jo generacijos. Ištyrus PPI ir PAMAM dendrimerų funkcionalizuotų CAzPA junginiais plėvelių ir tirpalų dinamines savybes, buvo nustatyta, kad izomerizacijos sparta nepriklauso nuo dendrimero tipo, tirpiklio ir žadinančios spinduliuotės energijos. Dendrimerų plėvelių sužadintos būsenos relaksacijos trukmė yra apie 15 ps, o tai apie 7 kartus lėčiau nei tirpaluose. Eksperimentiškai ir teoriškai ištyrus skirtingų generacijų PPI dendrimerų funkcionalizuotų ESA fotochrominiais junginiais optines savybes, buvo nustatytos keturios stabilios ESA funkcinių grupių tautomerinės formos, kurių pagrindinės būsenos energijos yra skirtingos. Skirtingų dendrimero generacijų sužadintos būsenos dinamikos... [toliau žr. visą tekstą] / Dendrimers are multivalent, well-defined materials that constitute a new class of polymer macromolecules. They have been extensively studied over the past several decades mainly due to their exceptional structure properties. The size of molecule, number of terminal groups, molecular weight and several other properties of dendrimers could be precisely controlled during synthesis. The main goal of this thesis is to investigate the optical properties and light induced photochemical reaction dynamics within the PPI and PAMAM dendrimers functionalized by CAzPA and ESA type terminal groups by means of several spectroscopic techniques. Because photochromism of CAzPA and ESA type terminal groups is associated with light induced isomerization and tautomerization photochemical reactions, the main attention of present thesis was devoted to investigate dynamical properties of functionalized dendrimers as an influence of dendrimer type and its generation. Investigations of dynamic properties of PPI and PAMAM dendrimers functionalized with the CAzPA terminal groups have shown that isomerization rate is insensitive to dendrimer type, solvent and excitation wavelength. The isomerization rate of the dendrimer films take place in about 15 ps and it is only seven times slower than in dendrimer solvent. Both experimental and theoretical optical studies performed on PPI dendrimers functionalized with the ESA type terminal groups reveal four stable tautomeric forms with different energy in the... [to full text]

Dendrimers are multivalent, well-defined materials that constitute a new class of polymer macromolecules. They have been extensively studied over the past several decades mainly due to their exceptional structure properties. The size of molecule, number of terminal groups, molecular weight and several other properties of dendrimers could be precisely controlled during synthesis. The main goal of this thesis is to investigate the optical properties and light induced photochemical reaction dynamics within the PPI and PAMAM dendrimers functionalized by CAzPA and ESA type terminal groups by means of several spectroscopic techniques. Because photochromism of CAzPA and ESA type terminal groups is associated with light induced isomerization and tautomerization photochemical reactions, the main attention of present thesis was devoted to investigate dynamical properties of functionalized dendrimers as an influence of dendrimer type and its generation. Investigations of dynamic properties of PPI and PAMAM dendrimers functionalized with the CAzPA terminal groups have shown that isomerization rate is insensitive to dendrimer type, solvent and excitation wavelength. The isomerization rate of the dendrimer films take place in about 15 ps and it is only seven times slower than in dendrimer solvent. Both experimental and theoretical optical studies performed on PPI dendrimers functionalized with the ESA type terminal groups reveal four stable tautomeric forms with different energy in the... [to full text] / Dendrimerai tai naujai dendritinių polimerų klasei priskiriamos makromolekulės. Jų dydis, funkcinių grupių skaičius yra tiksliai apibrėžti ir gali būti kontroliuojami sintezės metu. Dėl išskirtinių struktūrinių savybių, dendrimerai jau keletą dešimtmečių yra intensyviai tiriamos medžiagos. Pagrindinis disertacijos tikslas yra ištirti PPI ir PAMAM dendrimerų, funkcionalizuotų CAzPA ir ESA fotochrominiais junginiais optines savybes bei šviesa inicijuotų fotocheminių reakcijų dinamiką panaudojus kelias tyrimų metodikas. Kadangi CAzPA ir ESA junginių fotochromizmas yra susijęs su šviesa indukuota izomerizacijos bei tautomerizacijos fotocheminėmis reakcijomis, todėl darbe buvo siekiama ištirti šiais junginiais funkcionalizuotų dendrimerų dinaminių savybių priklausomybę nuo dendrimero tipo bei jo generacijos. Ištyrus PPI ir PAMAM dendrimerų funkcionalizuotų CAzPA junginiais plėvelių ir tirpalų dinamines savybes, buvo nustatyta, kad izomerizacijos sparta nepriklauso nuo dendrimero tipo, tirpiklio ir žadinančios spinduliuotės energijos. Dendrimerų plėvelių sužadintos būsenos relaksacijos trukmė yra apie 15 ps, o tai apie 7 kartus lėčiau nei tirpaluose. Eksperimentiškai ir teoriškai ištyrus skirtingų generacijų PPI dendrimerų funkcionalizuotų ESA fotochrominiais junginiais optines savybes, buvo nustatytos keturios stabilios ESA funkcinių grupių tautomerinės formos, kurių pagrindinės būsenos energijos yra skirtingos. Skirtingų dendrimero generacijų sužadintos būsenos dinamikos... [toliau žr. visą tekstą]