Browsing by Author "Gibasiewicz, Krzysztof. Promotor"
Now showing 1 - 4 of 4
Results Per Page
Sort Options
Item Badania wybranych reakcji przeniesienia elektronu w centrach reakcji bakterii purpurowych za pomocą pomiarów zmian absorpcji w czasie(2015-01-20) Pajzderska, Maria; Gibasiewicz, Krzysztof. PromotorW pracy przedstawiono wyniki badania początkowych reakcji przeniesienia elektronu w centrach reakcji (CR) bakterii purpurowych: otwartych, charakteryzujących się swobodnym przepływem elektronów, i zamkniętych, w których naturalna ścieżka transportu elektronu została zablokowana na jednym z etapów. Przebadano CR z dzikiego szczepu oraz z zestawu szczepów zmutowanych tak, aby zmienić wartość przerwy energetycznej pomiędzy P+BA- a P+HA-, gdzie P jest donorem, a BA i HA są kolejnymi akceptorami elektronu. Celem pracy było skonstruowanie modelu rekombinacji ładunku spójnego z otrzymanymi wynikami eksperymentalnymi. Praca składa się z dwóch głównych części: wprowadzenia, zawierającego podst. informacje o fotosyntezie, bakteriach purpurowych, CR, a także o przebadanych próbkach i metodach pomiarowych. Część druga prezentuje wyniki i wnioski z wykonanych pomiarów, z których za najważniejsze uznać można obserwację stanu P+BA- w niezmutowanych CR oraz kilkuwykładniczy zanik stanu P+HA- w zamkniętych CR, związany z rekombinacją ładunków. Na podstawie przedstawionych wyników oszacowano wartość przerwy energetycznej ΔG między stanami P+BA- i P+HA- zarówno w skali czasu rozdziału ładunku (kilka ps), jak i rekombinacji (kilkaset ps – kilkanaście ns), oraz skonstruowano spójny model rekombinacji ładunku w zamkniętych CR, zgodnie z którym rekombinacja zachodzi za pośrednictwem stanu P+BA-, a poziom stanu P+HA- względem P+BA- obniża się w czasie w wyniku relaksacji – biernej odpowiedzi białka na pojawiające się w układzie ładunki. Relaksacja i rekombinacja są procesami kompetycyjnymi, zachodzącymi w tej samej skali czasu.Item Fotosystem I jako materiał światłoczuły w ogniwach słonecznych(2018-09) Szewczyk, Sebastian; Gibasiewicz, Krzysztof. PromotorFotosystem I (PSI) jest kompleksem białkowo-barwnikowym występującym powszechnie w błonach tylakoidowych organizmów przeprowadzających fotosyntezę tlenową – roślin wyższych, glonów i sinic. Jego rolą jest transbłonowy transport elektronów, zachodzący dzięki zaabsorbowanej energii świetlnej. PSI z roślin wyższych i glonów składa się z rdzenia oraz dodatkowych, zewnętrznych układów antenowych (LHCI). Z kolei PSI z sinic nie zawiera zewnętrznych anten, jednak grupuje się w układy trimeryczne. Światło może być pochłaniane dzięki zawartym w strukturze PSI cząsteczkom chlorofilu. Około 90 z nich zlokalizowanych jest w rdzeniu i tworzy tak zwany rdzeniowy układ antenowy. Rolą barwników w układach antenowych jest absorbowanie światła i przekazywanie energii wzbudzenia do zlokalizowanego centralnie w strukturze tak zwanego centrum reakcji (CR). CR zawiera zespół przenośników elektronów, dzięki którym dochodzi do aktu przestrzennego rozdziału ładunków. Istotną cechą PSI jest wysoka sprawność kwantowa tego procesu, bliska jedności. Oznacza to, że niemal każdy zaabsorbowany foton inicjuje rozdział ładunku. Można zatem powiedzieć, że PSI jest wysoce wydajnym, naturalnym nanoprzetwornikiem opto-elektronicznym. Cecha ta w połączeniu z wysoką stabilnością kompleksu PSI poza naturalną błoną a także w relatywnie szerokim zakresie temperatur sprawia, że układ ten stał się interesującym kandydatem w różnego rodzaju zastosowaniach bio-fotowoltaicznych. Zaletą rozwiązań opartych na wykorzystaniu naturalnych układów fotosyntetycznych w rozmaitych konstrukcjach bio-hybrydowych jest łatwość ich pozyskiwania, niski koszt izolacji oraz brak toksyczności. Obecnie, wiele grup badawczych prowadzi eksperymenty związane z wytwarzaniem tego typu układów opartych na kompleksach PSI. Pojawia się jednak naturalne pytanie, na ile drastycznie odmienne od naturalnego środowisko, zdeponowanych na powierzchni nieorganicznej, częściowo wysuszonych i stłoczonych kompleksów PSI, moduluje ich własności. Zasadniczym celem pracy jest zbadanie własności spektralnych oraz dynamiki wzbudzenia elektronowego kompleksów PSI zdeponowanych na szkle pokrytym warstwą przewodzącą (FTO) i porównanie uzyskanych rezultatów z wynikami dla PSI w roztworze. Pierwsze etapy transferu energii i elektronu po wzbudzeniu zachodzą w pikosekundowej i subpikosekundowej skali czasu, dlatego do badania tych procesów wykorzystano techniki czasowo-rozdzielczej, ultraszybkiej spektroskopii laserowej, zarówno fluorescencyjnej jak i absorpcyjnej. Analogiczne jak w pomiarach spektroskopowych, zdeponowane na FTO układy PSI zbadane zostały również pod kątem odpowiedzi fotoprądowej. W ramach pracy podjęto próbę wyjaśnienia mechanizmu odpowiedzialnego za generowanie fotoprądu pod wpływem naświetlania. Pobocznym celem pracy było także stworzenie możliwie prostej i uniwersalnej procedury izolacji kompleksów PSI z 3 różnych rodzajów organizmów: roślin, glonów i sinic. Wyniki czasowo-rozdzielczych pomiarów fluorescencji sugerują, że dynamika wzbudzenia elektronowego w zdeponowanym PSI zachowuje swój dwufazowy charakter obserwowany dla PSI w roztworze. Zanik wzbudzenia (na skutek jego pułapkowania w CR) jest jednak przyspieszony [Szewczyk i wsp. 2017, Photosynthesis Research 132, 111-126]. Depozycja kompleksów PSI powoduje także pewną modyfikacją ich własności spektralnych, wynikającą z pojawienia się dodatkowych oddziaływań pomiędzy cząsteczkami chlorofili w warunkach stłoczenia. Eksperymenty mające na celu wyjaśnienie przyspieszenia zaniku wzbudzenia wykonano przy pomocy czasowo-rozdzielczej spektroskopii absorpcyjnej. Porównanie układów, w których kompleksy PSI deponowane były na podłożu przewodzącym i nieprzewodzącym, w wariancie suchym i w kontakcie z wodnym roztworem, sugerują, że sam fakt stłoczenia jest wystarczający do spowodowania wspomnianego efektu przyspieszenia zaniku wzbudzenia [Szewczyk i wsp. 2018, Photosynthesis Research 136, 171-181]. Pomiary fotoelektrochemiczne wskazują na aktywność fotokatalityczną kompleksów PSI po depozycji, która objawia się zdolnością do generowania fotoprądu pod wpływem naświetlania. Osiągnięte rezultaty potwierdzają przydatność zastosowania kompleksów PSI w układach bio-fotowoltaicznych, pomimo pewnych modyfikacji ich własności spektralnych i dynamicznych.Item Purple bacteria reaction centers in photovoltaic applications(2021) Białek, Rafał; Gibasiewicz, Krzysztof. PromotorNature had billions of years to optimize the processes occurring in living organisms, which makes it a perfect example to follow and source of inspiration for humanity for centuries. One of this examples is photosynthesis, whose first steps are nothing else but the conversion of light energy to the flow of electrons (electrical current). One of the strategies to utilize Nature’s optimization achievement is to isolate photosynthetic proteins and use them as photoactive material in biohybrid photovoltaic devices. In this thesis, the focus is put on the understanding of the operation of Rhodobacter sphaeroides reaction centers (RCs) with possible applications in biohybrid photoelectrochemical devices. First biohybrid system presented in this work is based on TiO2 mesoporous layer as a substrate for RCs immobilization. It resulted in relatively low photocurrents, but generated in both cathodic and anodic ways. Second studied system is a redox-active hydrogel (built with Os-complex based polymers) with embedded RCs. This was characterized by generation of photocurrent with significant internal quantum efficiency (). To summarize, work presented in this thesis contributed to understanding of the operation of biohybrid devices, which along with work of other researchers in the field, might create a fully understood picture of it in the future.Item Rozdział ładunku w fotosystemie I. Badania z użyciem metod ultraszybkiej spektroskopii optycznej(2011-04-11T07:57:40Z) Giera, Wojciech; Gibasiewicz, Krzysztof. PromotorFotosystem I (PSI) to duży białkowo-barwnikowy kompleks wbudowany w błonę tylakoidową, który wykorzystuje energię świetlną do napędzania transbłonowego transportu elektronu. Celem pracy doktorskiej były: (1) weryfikacja istniejących modeli rozdziału ładunku w fotosystemie I, (2) sprawdzenie czy rozdział ładunku jest inicjowany w obu gałęziach przenośników elektronu fotosystemu I czy tylko w jednej z nich, (3) zaproponowanie konkretnego mechanizmu wygaszania wzbudzenia przez zamknięte centra reakcji. Narzędziem badawczym wybranym do rozwiązania wymienionych problemów była ultraszybka spektroskopia optyczna a materiałem badanym – wyizolowane z zielonego glonu Chlamydomonas reinhardtii kompleksy rdzenia fotosystemu I dzikiego szczepu (WT) oraz mutantów punktowych ligandu pierwotnego akceptora elektronu A0. Wyniki przeprowadzonych badań sugerują, że (1) obie gałęzie przenośników elektronu są w jednakowym stopniu zaangażowane w transport elektronu (2) do rozdziału ładunku dochodzi zarówno w otwartych jak i zamkniętych centrach reakcji, (3) rozdział ładunku jest procesem odwracalnym, (4) pierwotnym donorem elektronu jest chlorofil pomocniczy A, a nie jak wcześniej sądzono P700 (5) prawdopodobny mechanizm wygaszania wzbudzenia przez zamknięte centra reakcji polega na rozdziale ładunku, po którym następuje szybka rekombinacja do stanu podstawowego.