Dual-colour STED-microscopy on the nanoscale [Elektronische Ressource] / presented by Gerald Donnert

Dissertationsubmitted to theCombined Faculties for the Natural Sciences and for Mathematicsof the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germanyfor the degree ofDoctor of Natural Sciencespresented byDiplom-Physiker Gerald Donnertborn in Nurnb¨ ergOral examination: April 18th, 2007Dual-colour STED-microscopyon the NanoscaleConfocalSTED+Referees: Prof. Dr. Stefan W. HellProf. Dr. Josef BilleZusammenfassung:Ges¨attigte Entv¨olkerung durch stimulierte Emission (engl.: STED) ist das erste Konzept,welches die Abbesche Beugungsgrenze in der optischen Fernfeld-Mikroskopie ub¨ erwindetunderfolgreichinderZellbiologieangewandtwurde. Jedochwardietheoretischunbegren-zte Aufl¨osung durch Ausbleichen der Farbstoffmolekule¨ limitiert. In dieser Arbeit wirdin einer umfassenden Studie zur ein- und zwei- Photonen Anregung die Dunkelzustands-Relaxation (engl.: D-Rex) als ein effektives Mittel der Bleichreduzierung nachgewiesen,welche gleichzeitig eine enorme Fluoreszenzsignalzunahme pro Anregungspuls hervorruft.Dies bereitet den Weg fur¨ eine erfolgreiche Kombination dieser Anregungsstrategie mitder STED-Mikroskopie und erm¨oglicht die Anwendung einer 10-fach h¨oheren STED-EnergieaufgrundreduziertenFarbstoffbleichens. DamitwirddielateraleAufl¨osunginderSTED-Mikroskopieauf≈20nmerh¨oht,waseiner12-fachenAufl¨osungserh¨ohungub¨ erderAbbeschenBeugungsgrenzeentspricht.