In dieser Arbeit wird der Einsatz der zeitaufgelösten Laserspektroskopie in drei Experimenten demonstriert. Dabei wurde jeweils LIF mit einem ps- bzw. fs-Laser angeregt und mit einer intensivierten CCD-Kamera mit hoher Zeitauflösung (<= 200 ps) nachgewiesen. Aus dem Zeitverlauf der Fluoreszenz konnten Informationen über die Umgebung, in der sich die angeregten Moleküle befanden, erhalten werden.

Im ersten Kapitel werden OH-Moleküle in atmosphärischen Flammen untersucht. Nach Anregung eines einzelnen Rotationszustands mit einem schmalbandigen und abstimmbaren ps-UV-Laser wurde die Fluoreszenzemission mit hoher zeitlicher und spektraler Auflösung detektiert. Durch eine detaillierte Analyse der Spektren konnte die durch Stöße mit umgebenden Molekülen induzierte Dynamik in einem Vibrationszustand des elektronisch angeregten Zustands verfolgt werden. Mit diesem Aufbau war es erstmalig möglich, einige RET Raten direkt in einer atmosphärischen Flamme zu messen. Es konnte die totale RET Rate für das angeregte Rotationsniveau bestimmt werden. Des weiteren konnte die Rotationsverteilung innerhalb des angeregten Vibrationszustands durch ein einfaches Modell für zustandsspezifischen RET beschrieben werden.

Im zweiten Kapitel wird die Bindung von fluoreszenzmarkiertem GTP an ein G-Protein mit spektroskopischen Methoden untersucht. Das Bindungsereignis konnte sowohl an einer Änderung der Fluoreszenzintensität als auch an einer Änderung der Fluoreszenzlebensdauer festgestellt werden. Die untersuchte Reaktion stellt ein Modellsystem für ein Screening-System dar. Die durchgeführten Messungen zeigen, dass sich der Aufbau zu einem leistungsfähigen HTS-System erweitern lässt, das sich gegenüber bestehenden Systemen durch einige Vorteile auszeichnen würde.

Im dritten Kapitel wird der Aufbau und die Erprobung eines Zweiphotonenmikroskops dargestellt. Im Unterschied zu üblichen Zweiphotonenmikroskopen, die mit einem Strahl arbeiten, wurden zur Anregung der Fluoreszenz 64 Laserstrahlen simultan verwendet. Es wird ein neues Verfahren der Strahlaufteilung vorgestellt. Die Art der Datenaufnahme mit einer CCD-Kamera ist ebenfalls eine Neuerung in der Zweiphotonenmikroskopie. Sie hat den Vorteil, dass, auch wenn die Fluoreszenz beim Austritt aus dem untersuchten Objekt gestreut wird, ohne Einschränkung der Auflösung gearbeitet werden kann, solange die Signale der einzelnen Strahlen noch voneinander getrennt werden können.