Die Adsorption der DNA-Basen Thymin, Adenin und Uracil wurde an der Quecksilberelektrode sowie an der Au(111)-Elektrode mittels Zyklovoltammetrie und Chronoamperometrie untersucht, an der Quecksilberelektrode auch das Verhalten von Mischungen der DNA-Basen. Die DNA-Basen zeigen potentialabhängig das Phänomen eines Phasenübergangs erster Ordnung. Mit Hilfe der Messung invertierter Stromtransienten konnten das Potential maximaler Adsorption Em und das Nulladungspotential PZC in Lösungen der DNA-Basen bestimmt werden. Aus den Ergebnissen wurden Informationen über die Orientierung der Moleküle an der Grenzfläche gewonnen. Für Thymin und Adenin konnte eine Reorientierung während des Phasenübergangs festgestellt werden. In Mischungen der beiden Komplementärbasen Thymin und Adenin wurde Koadsorption, jedoch keine Kokondensation gefunden. Abhängig vom Mischungsverhältnis der Basen wird eine kondensierte Phase gebildet. Diese ist weniger stabil als eine kondensierte Phase der reinen Substanzen. Die unterschiedliche Orientierung von Thymin und Adenin an der Elektrode verhindert stärkere attraktive Wechselwirkungen zwischen den beiden Basen. Für die nichtkomplementären Basen Thymin und Uracil wurde ebenfalls eine Koadsorption gefunden. Hierbei kann nicht entschieden werden, ob die kondensierte Phase in den Mischungen der beiden Basen nur aus einer Substanz besteht, oder ob jeweils Domänen von Uracil und Thymin vorliegen. Es wird aber keine gemischte kondensierte Phase gebildet. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Kinetik der Phasenübergänge am Beispiel der DNA- Basen durchgeführt. Der Phasenübergang eines ungeordneten Adsorbates geringer Dichte in eine geordnete Phase höherer Dichte erfolgt über einen Nukleations- und Wachstumsmechanismus. Erstmalig konnte der experimentelle Nachweis für die Existenz athermischer Cluster an der Festkörperelektrode erbracht werden, die bisher nur von der Quecksilberelektrode bekannt waren. Ein komplettes Set theoretisch vorhergesagter Stromtransienten konnte an der Quecksilberelektrode gemessen werden. Dabei waren der Oszillationstransient und die doppelt invertierte Form bisher nur theoretisch bekannt. Das Auffinden der Transienten bestätigt das Modell der gekoppelten Prozesse von Adsorption, Nukleation und Keimwachstum. Der Einfluß des Elektrolytwiderstands auf die verschiedenen Transientenformen wurde über die Variation der Zellkonstanten RC durch einen vorgeschalteten Widerstand untersucht. Die Größe der Zellkonstante im Experiment entscheidet, ob der zu untersuchende Prozeß bei konstantem oder nichtkonstantem Doppelschichtpotential abläuft.
The adsorption of the DNA-bases thymine, adenine und uracil was studied at the mercury and the Au(111) electrode by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The behaviour of mixtures of these bases was studied at the mercury electrode. The DNA-bases undergo a first order phase transition dependent of the electrode potential. The potential of maximum adsorption Em and the potential of zero charge PZC of solutions of the DNA bases were determined by measuring inverted current transients. Information about the orientation of the molecules at the interface could be obtained from these results. It was found that thymine and adenine reorient during the phase transition. There was found coadsorption in a mixture of the complementary bases thymine and adenine, but not cocondensation. A condensed phase is formed dependent on the mixing ratio of the bases. The condensed phase in a solution containing both bases is less stable than a condensed phase in a solution containing only a pure substance. The different orientation of thymine and adenine at the electrode prevents stronger attractive interactions between both bases. Coadsorption was also found for the noncomplementary bases thymine and uracil. Here it cannot be decided whether the condensed phase of the mixtures is composed of only one substance, or domains of both bases exist. A mixed condensed phase is not formed. Furthermore the kinetics of the phase transitions were studied using the DNA-bases as an example. The phase transition of a non-ordered adsorbate of low density to an ordered adsorbed phase of higher density takes places via a nucleation and growth mechanism. Evidence was supplied for the first time for the existence of athermal clusters at a solid electrode. Up to now these clusters were only found at the mercury electrode. For the first time a complete set of current transients, the shape of which was already theoretically predicted, could be measured at the mercury electrode. The oscillation transient as well as the doubly inverted shape of the transient have not been measured before. The finding of these transients confirms the model of the coupled processes of adsorption, nucleation and growth. The influence of the electrolyte resistance on the different shapes of transients was examined by the variation of the cell constant RC by an additional external resistor. The value of the cell constant RC in the experiment determines whether the studied process takes place at a constant or non- constant double layer potential.
