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Matthias Heyden

• Within this thesis, the intermolecular vibrations in the hydrogen bond network of water are studied using molecular dynamics simulations. These vibrations are typically found on a frequency range of several terahertz (THz), corresponding to one oscillation period per picosecond. In addition to the vibrations between molecules in liquid water basic dynamic processes are observed on this time scale. These include rotations of water molecules and their diffusive motion, each of which is made possible by a time-wise break-up of hydrogen bonds. In addition to basic properties of THz vibrations in pure water, the influence of dissolved biomolecules on the surrounding water is investigated. Here in particular THz absorption spectroscopy is discussed as an experimental tool to study changes of intermolecular vibrational modes and dynamic processes experimentally.
• In dieser Arbeit werden die intermolekularen Schwingungen im Wasserstoffbrücken-Netzwerk des Wassers mit Hilfe von Molekular-Dynamik-Simulationen untersucht. Diese Schwingungen befinden sich in einem Frequenzbereich von einigen Terahertz (THz), was einer Schwingungsperiode pro Pikosekunde entspricht. Neben den Schwingungen zwischen den Molekülen finden in flüssigem Wasser auf dieser Zeitskala grundlegende dynamische Prozesse statt. Hierzu zählen Rotationen von Wassermolekülen und Diffusion, welche jeweils durch ein zeitweises Aufbrechen von Wasserstoffbrückenbindungen ermöglicht werden. Neben den Eigenschaften der THz-Schwingungen reinen Wassers wird der Einfluss gelöster Biomoleküle auf das umgebende Wasser untersucht. Hierbei wird insbesondere die THz-Absorptionsspektroskopie als experimentelle Methode diskutiert um Änderungen der intermolekularen Schwingungsmoden sowie von dynamischen Prozessen experimentell zu untersuchen.