Tudengile
Lõputöö teemad
Vt ka http://plantphys.ut.ee/6pe.htmlSpektroskoopia optiliste näpitsate süsteemis.
Bakalaureuse, magistri või doktoritöö võimekale füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tundengile.
Juhendajad: dr. Kristjan Leiger, kristjan.leiger@ut.ee ja prof. Arvi Freiberg, arvi.freiberg@ut.ee
Optilised näpitsad on huvitav ja küllaltki uudne tehnika, kus laseri poolt tekitatud valgusvälja rõhku kasutatakse erinevate mikroobjektide hoidmiseks ja manipuleerimiseks mikroskoobi all. Huvi pakuks aga ka võimalus mõõta selliselt hoitavate objektide spektreid, kuna objekt on nii hoituna küll fikseeritud, aga samas objekti jaoks neutraalsete lainepikkuste kasutamise korral (s.o. mida objekt ei neela) peaks väliskeskkonna mõju talle olema minimaalne, võrreldes teiste fikseerimismeetoditega. Optiliste näpitsate süsteem mikroskoobi Olympus IX-71 baasil on meie laboris praeguse seisuga suuresti välja töötatud, teatud ettevalmistusi on tehtud ka fluorestsentsi mõõtmise kanali lisamiseks sellele. Töö sisuks jääks selle kanali lõplik väljaehitamine ja sellel mõningate test- või ka teaduslikku huvi pakkuvate objektide spektrite mõõtmine. Töö võib sisaldada elemente insenerindusest, laboritehnikast, spektroskoopiliste andmete kogumisest ja nende töötlemisest.
Klorofülli dimeersete vormide uurimine optilise spektroskoopia meetoditega.
Bakalaureuse või magistritöö võimekale füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tundengile.
Juhendajad: dr. Margus Rätsep, margus.ratsep@ut.ee ja prof. Arvi Freiberg, arvi.freiberg@ut.ee
Fotosünteesi käimapanevaks allikaks on päikesevalgus ehk elektromagnetlainete nähtav spektriosa, seetõttu on loomulik uurida vastavaid protsesse optilise spektroskoopia vahenditega. Erinevalt päikesevalgusest on laboritingimustes kasutada väga mitmesuguste ajalis-ruumilis-spektraalsete omadustega valgusallikad. Töö eesmärk on uurida Chl a/a spektraalset jaotust looduslikes valkudes, kasutades selleks neeldumise ja kiirguse mõõtmisi, kaasa arvatud kõrge spektraalse lahutusega meetodeid madalatel temperatuuridel. Bakalaureuse tasemel töö on jõukohane igale normaalselt edasijõudnud üliõpilasele. Tõsisele huvilisele jätkub lahendamist vajavaid probleeme ka magistritööks.
Klorofülli ja feofetiini molekulide optiliste spektrite võrdlev uurimus.
Bakalaureusetöö füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tundengile.
Juhendajad: dr. Margus Rätsep, margus.ratsep@ut.ee ja prof. Arvi Freiberg, arvi.freiberg@ut.ee
Fotosüntees taimedes ja rohelistes vetikates tugineb klorofülli ja feofetiini molekulidele, mis on organiseerunud valgusantennideks ja reaktsioonitsentriteks. Nimetatud molekule eristab vaid porfiriiniringi tsentraalse Mg aatomi olemasolu või siis puudumine, vastavalt klorofüllis ja feofetiinis. Töö eesmärk on spektroskoopiliste vahenditega uurida feofetiini neeldumis-, kiirgus- ja võnkespektreid. Tulemuste saamiseks kasutatakse tänapäevaseid kõrge spektraalse selektiivsusega meetodeid. Töö tulemusena esitatakse nimetatud kahe molekuli võrdlev käsitlus.
Spektraalsälkamise ja selektiivse fluorestsentsi eksperiment klorofüll (Chl) b lisandiga klaasis.
Bakalaureusetöö füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tundengile.
Juhendajad: dr. Margus Rätsep, margus.ratsep@ut.ee ja prof. Arvi Freiberg, arvi.freiberg@ut.ee
Paljudes taimedes, täpsemalt nende valgusantennides esineb mõlemaid klorofülli enamlevinud vorme, tähistatud vastavalt a ja b. Laiaulatuslikumalt on uuritud Chl a optilisi omadusi nii valkudes kui ka lihtsates lahustes, leitud nende elektron ja võnkespektrid ning määratud elektron-foonon vastasmõju tugevus. Töö eesmärk on sarnaste kõrglahutusega spektrite mõõtmine Chl b molekuli jaoks. Töö käigus tuleb lisaks tavapärastele neeldumis- ja kiirgusspektritele mõõta ja seejärel modeleerida spektraalsälkamise ja selektiivse fluorestsentsi spektrid ning määrata Chl b võnkesagedused ja elektron-foonon vastasmõju iseloomustavad parameetrid.
Fluorestsentsspektroskoopia kasutamine membraanivalkude struktuuri ja dünaamika uurimiseks
Juhendajad: Teadur Liina Kangur/prof Arvi Freiberg, kontakt: liina.kangur@ut.ee
30-40% kõikidest valkudest on membraanvalgud. Nende struktuursete omaduste uurimine on võrreldes vees lahustuvate valkudega raskendatud. Siin me kasutame asjaolu, et põhilised valgu omakiirgusesse panustavad aminohapped (Try, Tyr ja Phe) eelistavad valgus koguneda piirkondadesse, mis ühtib lipiidmembraani ja vesikeskkonda eraldavate piirkihtidega. Eriti Try reageerib väga tundlikult valku ümbritseva keskonna omaduste (nt polaarsus) muutustele. Seepärast võib Try kiirgusspekri ja eluea muutuste kaudu nt funktsioonina välisest rõhust saada väga kasulikku informatsiooni valgu konformatsiooniliste muutuste ja nende dünaamika kohta. Töö on jõukohane igale normaalselt edasijõudnud loodusteaduskonna tudengile. Töö teostamiseks vajalikud eriteadmised on kõik kohapeal omandatavad. Tõsisele huvilisele jätkub lahendamist vajavaid probleeme nii magistri- kui ka doktoritööks.
Optilise parameetrilise võimendaja karakteristikute määramine
Bakalaureusetöö füüsika või füüsika-keemia materjalitehnoloogia tundengile.
Juhendaja: vanemteadur Kõu Timpmann, kontakt: kou.timpmann@ut.ee
Optiline parameetriline võimendaja (OPV) genereerib femtosekundilise kestvusega valguse impulsse, mille lainepikkust on võimalik laias spektri piirkonnas ümber häälestada. Töö eesmärgiks on leida spektripiirkonnad, milles OPV femtosekundilisi valgusimpulsse genereerib ning määrata nende impulsside parameetrid (kestvus, spekter ja energia). Töö käigus on võimalus osaleda konkreetse femtosekundilise aeglahutusega spektroskoopilise eksperimendi läbiviimises.
Muteeritud reaktsioonitsentrite aeglahutusega spektroskoopia
Bakalaureusetöö füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tundengile.
Juhendaja: vanemteadur Kõu Timpmann, (kou.timpmann@ut.ee) ja prof. Arvi Freiberg, (arvi.freiberg@ut.ee)
Bakteriaalses fotosünteesis toimub neeldunud valguse energia konverteerimine eraldatud laengute energiaks spetsiifilistes molekulaarsetes kompleksides - nn. reaktsioonitsentrites. Laengute eraldumise dünaamika on ülikiire, ulatudes piko- ja femtosekundpiirkonda. Töö eesmärgiks on uurida laengute eraldumise dünaamika muutusi sihipäraselt muteeritud reaktsioonitsentrites, kasutades selleks femtosekundilise ja /või pikosekundilise ajalise lahutusega spektroskoopilist aparatuuri.
Valgustkoguva antenni LH2 eksitontsooni laiuse temperatuurisõltuvus
Bakalaureusetöö füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tundengile.
Juhendaja: vanemteadur Kõu Timpmann, (kou.timpmann@ut.ee) ja prof. Arvi Freiberg, (arvi.freiberg@ut.ee)
Bakteriaalses fotosünteesis neeldub päikese energia põhiliselt perifeerses valgustkoguvas antennis LH2, mille molekulaarne struktuur on suure täpsusega teada. Osutub, et 18 ringikujuliselt membraani valku "pakitud" bakterklorofülli molekuli moodustavad eksitonsüsteemi, mis kollektiivselt reageerib neeldunud ergastusele. Eksitonsüsteemi moodustavate molekulide vahelisi vastasmõjusid iseloomustab eksitontsooni laius, mis hiljaaegu õnnestus Füüsika Instituudis polariseeritud fluorestsentsi meetodi abil mõõta. Käesoleva töö ülesandeks on eksperimentaalselt uurida eksitontsooni laiust LH2 antennis sõltuvalt objektile rakendatud temperatuurist.
Raalieksperimendid ja päriskatsed karotenoididega
Juhendajad: teadur Tarmo Tamm, kontakt: tarmo.tamm@ut.ee ja professor Arvi Freiberg, kontakt: arvi.freiberg@ut.ee
Karotenoidid (karoteenid ja ksantofüllid) on ühed kõige olulisemad molekulid, mis kaitsevad nii taimi kui ka loomi (sh inimesi) kahjulike keskkonnamõjude eest (vitamiin A on muuseas samuti karotenoid). Konjugeeritud ahelaga karotenoidid on samuti head mudelsüsteemid rakenduslikku huvi pakkuvate konjugeeritud ahelaga polümeeride omaduste mõistmiseks.
Bakalaureusetöö tasemel uuritakse erinevate kvantkeemiliste (ab initio, poolempiiriliste ja hübriid-) meetodite rakendatavust konjugeeritud süsteemide modelleerimiseks. Käsitletakse ka konjugeeritud kaksiksidemete omadusi, sh sidemete delokalisatsiooni sõltuvust ahela pikkusest, asendajatest ja lõpurühmadest.
Magistri/doktoritöö tasemel uuritakse laengute transporti pikki karotenoidide konjugeeritud ahelat, aga ka karotenoidide - vahelist laengu ülekannet ning keskkonna mõju nendele protsessidele. Teoreetilisi uuringuid on soovi korral võimalik katsetega täiendada (sh kõrge hüdrostaatilise rõhu all).
Bakalaureusetasemel teoreetiline töö sobib programmeerimist valdavatele infotehnoloogia, füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tudengile.
Pigment-valgu kompleksi arvutisimulatsioonid
Bakalaureusetöö füüsika, keemia, füüsika-keemia materjalitehnoloogia või bioloogia eriala tudengile
Juhendajad: Veera Krasnenko, prof. Arvi Freiberg, kontaktinfo: veera.krasnenko@ut.ee, arvi.freiberg@ut.ee.
Annotatsioon: Tsütoplasmasisesed membraanid fotosünteetilistes bakterites sisaldavad pigment-valgu komplekse, mis neelavad valgust ja toimetavad ergastusenergiat fotokeemilistesse reaktsioonitsentritesse. Uuritav kompleks moodustab heterogeense tihedusega struktuuri. Bakalaureusetöö tasemel uuritakse selle pigment-valgu struktuuri muutusi (terve süsteemi ruumala muutused, õõnsuste arvu ja ruumala muutused) sõltuvalt rõhust molekulaardünaamika meetodite abil. Töö teostamiseks vajalikud eriteadmised on kõik kohapeal omandatavad.