Haakon Wiedemann

Haakon Wiedemann, Doktorand der Physikalischen Chemie
© Martina Schilling

M.Sc. Haakon T.A. Wiedemann
Doktorand
Tel.: +49-(0)681-302 2741

ORCID: 0000-0002-7130-5149

Interesting fact: I did a semester abroad in sweden during my master studies in spring 2021
 

 
mehrere nebeneinander stehende Reagenzgläser mit farbigen Flüssigkeiten
© Universität des Saarlandes

► Forschungsgebiete

Optimierung von Mikrowellen-Resonatoren

Mikrowellen (MW) Resonatoren werden in der Elektronenspinresonanz (ESR) Spektroskopie verwendet, um das magnetische B1-Feld der Mikrowellen am Probenort zu konzentrieren und das elektrische Feld der MW zu separieren. Dies dient dazu, dass die Probe nur mit der magnetischen Komponente von MW wechselwirken kann und die Probe nicht erhitzt wird bei zu hohen MW-Leistungen. In der ESR-Spektroskopie gibt es verschiedene Messmethoden (z.B. CW, transiente ESR, Puls ESR) welche alle verschiedene Anforderungen an MW Resonatoren stellen, z.B. hohe Gütefaktoren, große MW Konversionsfaktoren oder homogene B1-Felder. Kommerzielle Spektrometer bieten bereits gute MW Resonatoren für ein breites Applikationsspektrum. Jedoch kommen diese Spektrometer bereits durch neue Forschungsentwicklungen an die Sensitivitätsgrenzen an. Eine Optimierung von MW Resonatoren bietet also einen direkten Weg zu einer Verbesserung der Sensitivität.

Im Rahmen der Dissertation wurden drei Optimierungswege von MW Resonatoren untersucht. Ziel ist die Verbesserung und Optimierung bereits erhältlicher Resonatoren ohne einen komplett neuen Resonator designen zu müssen. Die entwickelten Resonatoren wurden mithilfe von CW, transienter und Puls ESR Spektroskopie untersucht. 

Publikationen:

  • Wiedemann, H.T.A., S. Ruloff, R. Richter, C.W. Zollitsch, and C.W.M. Kay, Towards high performance dielectric microwave resonators for X-band EPR spectroscopy, Journal of Magnetic Resonance, 2023, p.107519.
  • C.W. Zollitsch, S. Ruloff, S., Y. Fett, H.T.A. Wiedemann, R. Richter, J.D. Breeze, C.W.M. Kay, Maser threshold characterization by resonator Q-factor tuning, Communication Physics, 2023, 6, 295.
 

Spin-traps

Reaktive Sauerstoffspezies (engl. reactive oxygen species, ROS) bezeichnet eine große Stoffklasse an hochreaktiven, sauerstoffbeinhaltenden Molekülen. Diese Moleküle besitzen verschiedene Funktionen und Eigenschaften von biologischen Funktionen durch den Sauerstoffmetabolismus bis hin zu wichtigen Trägerrollen in Katalyse-Zyklen. Die Detektion dieser ROS gestaltet sich als schwierig aufgrund der niedrigen Lebenszeit jedoch bietet Spin-Trapping einen Ausweg. Beim Spin-Trapping wird aus dem kurzlebigen ROS-Radikal und einer Spin-Trap (meistens Nitroxyl-Verbindung) ein relativ stabiles Radikal gebildet, welches detektiert werden kann. Daher hat sich Spin-Trapping als valide Methode zur Detektion von ROS etabliert. 

Im Rahmen dieses Teilprojektes wird der Radikalreaktionsweg von La2CoO4+δ Nanopartikeln untersucht als effektiver Katalysator zur Aktivierung von Peroxymonosulfat (PMS). Wichtig hierbei ist, dass beim La2CoO4+δ System mit PMS verschiedene Radikale eine Rolle beim Zerfallsprozess von PMS spielen. So können auch verschiedene ROS durch die Auswahl geeigneter Spin-traps und der daraus hervorgehenden ESR Spektren unterschieden werden. Wir haben ein Radikalfänger-Protokoll entwickelt, dass dabei helfen könnte auch für weitere heterogene Katalysatoren die wichtigsten ROS beim Zerfallsprozess von PMS zu identifizieren. Dies könnte bei einer gezielten Entwicklung von Nanopartikeln für verschiedene ROS nützlich sein.

Publikationen: 

  • Hammad, M., Alkan, B., Al-kamal, A.K., Kim, C., Ali, M.Y., Angel, S., Wiedemann, H.T.A., Klippert, D., Schmidt, T.C., Kay, C.W. and Wiggers, H., 2022, Chemical Engineering Journal, 429, p.131447.
  • Hammad, M., Angel, S., Al-kamal, A.K., Asghar, A., Amin, A.S., Kräenbring, M.A., Wiedemann, H.T.A., Vinayakumar, V., Ali, M.Y., Fortugno, P. and Kim, C., 2022, Chemical Engineering Journal, p.139900.

 

DEER Spektroskopie

DEER (engl.: double electron electron resonance) oder auch PELDOR (engl.: pulsed electron electron double resonance) Spektroskopie beschäftigt sich mit der Beobachtung der Wechselwirkung von meist zwei Spins in unmittelbarer Nachbarschaft voneinander (1.8 - 10 nm). Dabei werden meist zwei Spinlabels (Nitroxid-Funktionalität) in das zu untersuchende Molekül oder auch Protein eingebracht. Die spektroksopische Untersuchung erfolgt dann bei tiefen Temperaturen (80 - 100 K, längere Relaxationszeiten) mithilfe von Einstrahlung zweier verschiedener Mikrowellenfrequenzen. Die erhaltene exponentielle Zerfallsfunktion wird entweder über eine Thikonov-Regularisierung oder anderen Analysemethoden in eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von der Distanz der Spin-Spin-Wechselwirkung umgewandelt. So lassen sich sehr individuelle Positionen beobachten, was Aussagen über die Struktur eines Moleküls/Proteins zulassen. So kann z.B. die Bewegung eines Proteins beobachtet werden, wenn ein Inhibitor in das aktive Zentrum eingebettet wird. Dadurch können Aussagen getroffen werden, wie der Mechanismus dieser Bewegung aussehen könnte, was einen weiteren Einblick liefert, wie die enzymatische Katalyse im ausgewählten Protein abläuft.

Publikationen:

  • R. Dhiman, R. S. Perera, C. S. Poojari, H.T.A. Wiedemann, R. Kappl, C. W. M. Kay, J. S. Hub, and B. Schrul, Hairpin protein partitioning from the ER to lipid droplets involves major structural rearrangements, Nature Communications , 15, 1, 2024, 4504.

► Aktuelle Publikationen

R. Dhiman, R. S. Perera, C. S. Poojari, H.T.A. Wiedemann, R. Kappl, C. W. M. Kay, J. S. Hub, and B. Schrul, Hairpin protein partitioning from the ER to lipid droplets involves major structural rearrangements, Nature Communications , 15, 1, 2024, 4504.

C.W. Zollitsch, S. Ruloff, S., Y. Fett, H.T.A. Wiedemann, R. Richter, J.D. Breeze, C.W.M. Kay, Maser threshold characterization by resonator Q-factor tuning, Communication Physics, 2023, 6, 295.

H.T.A. Wiedemann, S. Ruloff, R. Richter, C.W. Zollitsch, and C.W.M. Kay, Towards high performance dielectric microwave resonators for X-band EPR spectroscopy, Journal of Magnetic Resonance, 2023, p.107519.

A. Carella, S. Ciuti, H.T.A. Wiedemann, C.W.M. Kay, A. van der Est, D. Carbonera, A. Barbon, P.K. Poddutoori, and M.D. Valentin, The electronic structure and dynamics of the excited triplet state of octaethylaluminum (III)-porphyrin investigated with advanced EPR methods, Journal of Magnetic Resonance, 2023, p.107515.

A. Michaely, O. Janka, E.C.J. Gießelmann, R. Haberkorn, H.T.A. Wiedemann, C.W.M. Kay and G. Kickelbick, Black Titania and Niobia within Ten Minutes–Mechanochemical Reduction of Metal Oxides with Alkali Metal Hydrides, Chemistry–A European Journal, 2023, e202300223.

D. Mandal, T.I. Demirer, T. Sergeieva, B. Morgenstern, H.T.A. Wiedemann, C.W.M. Kay and D.M. Andrada, Evidence of Al(II) Radical Addition to Benzene, Angewandte Chemie, 2023, e202217184.

M. Hammad, S. Angel, A.K. Al-Kamal, A. Asghar, A.S. Amin, M. Kräenbring, H.T.A. Wiedemann and C.W.M. Kay, Synthesis of novel LaCoO3/graphene catalysts as highly efficient peroxymonosulfate activator for the degradation of organic pollutants, Chemical Engineering Journal, 454, 2023, 139900.

M. Hammad, B. Alkan, A.K. Al-kamal, C. Kim, M.Y. Ali, S. Angel, H.T.A. Wiedemann and C.W.M. Kay, Enhanced heterogeneous activation of peroxymonosulfate by Ruddlesden-Popper-type La2CoO4+ δ nanoparticles for bisphenol A degradation, Chemical Engineering Journal, 429, 2022, 131447.