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Vor 400 Jahren, am 12. März 1607, wurde der gro0e lutherische Kirchenliederdichter Paul Gerhardt in Gräfenhainichen bei Wittenberg geboren.

Der Anteil an SiSiC-Bauteilen in Industriebrennern hat ständig zugenommen. Durch den Einsatz von keramischen Strahlheizrohren ist es möglich, Thermoprozesse oberhalb 1150 °C durchzuführen. Ein Risiko für den Einsatz ölbeheizter Strahlheizrohre ergibt sich aus der unzuverlässigen Qualität der Heizöle in einigen potentiellen Einsatzländern. In dieser Arbeit wurde die korrosive Einwirkung von Verunreinigungen in Heizölen auf Brennerbauteile aus SiSiC systematisch untersucht. Dabei wurde für Natrium, Kalium und Eisen das korrosive Potential gegenüber SiSiC festgestellt. Von Interesse war dabei der Korrosionsmechanismus, welcher zur Zerstörung der Siliziumdioxid-Schicht führt. In dieser Arbeit wurde die Korrosion des SiSiC-Materials hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit und der Abhängigkeit von der Konzentration der Metalle im Heizöl untersucht. Anhand der Ergebnisse ist es möglich, für SiSiC-Keramik eine Lebensdauerabschätzung vorzunehmen.

Das Verlangen nach neuen Materialien mit Eigenschaften, die noch vor zwanzig Jahren für die Wissenschaft und Industrie unerreichbar waren, hat neue Perspektiven für die technische Keramik eröffnet. Auf Grund niedriger Aufheizraten und hohem Beschädigungsrisiko der Probe, ist das Entbindern das schwierigste und vor allem ein sehr teueres Verfahren. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine mathematische Beschreibung des Entbinderungs-Prozesses geliefert und verschiedene Bindersysteme auf die Möglichkeit ihres Einsatzes bei MW-unterstütztem Entbindern von Keramiken untersucht. Um die rechnerischen Aussagen zu überprüfen, wurde eine Reihe von Versuchen in der auf dem thermogravimetrischen Prinzip basierenden Anlage zum Entbindern von Keramik durchgeführt. Aus den Versuchsergebnissen wurden Schlussfolgerungen gezogen und mit theoretischen Aussagen verglichen.

Mit Mineralölkohlenwasserstoffen (MKWs) kontaminierte Böden stellen ein weitverbreitetes Umweltproblem dar. Da Böden ein wertvolles Schutzgut darstellen und nur über lange Zeit erneuerbar sind, existieren verschiedenste Sanierungsmaßnahmen, um den Boden wieder nutzbar zu machen. Die off-site Sanierung in Form von Bodenmieten ist dabei die am häufigsten angewendete Sanierungsmethode. Bei diesem Verfahren werden die Mieten, um eine optimale Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der autochtonen Mikroflora zu gewährleisten, während des gesamten Sanierungsprozesses belüftet und ggf. zu Beginn mit Mineraldünger versetzt. Die Zugabe von Fremdorganismen mit entsprechendem Abbaupotential führte in solchen Fällen meist nicht zu einem gesteigerten Sanierungserfolg. Die zu einem Zeitpunkt gegebene Abbauaktivität der Organismen kann über die Messung der Temperatur im Mieteninneren abgeschätzt werden. Ansonsten werden Bodenreinigungsverfahren hinsichtlich der Mikrobiologie bisher als "black box" betrieben. Da bisher noch wenig über die mikrobielle Diversität aktiver Bodenmieten und das im Boden vorhandene Abbaupotential bekannt ist, sollte die Anwendung molekulargenetischer Methoden Aufschluss darüber geben. Die Charakterisierung der aktiven Mikroflora erfolgte zunächst durch die Klonierung der cDNA der 16S rRNA, da durch die 16S rRNA fast ausschließlich Mikroorganismen mit aktiver Proteinsynthese nachgewiesen werden. Die dabei als häufig charakterisierten Gattungen wurden über den gesamten Sanierungsverlauf mittels Membranhybridisierung quantifiziert. Die DNA-Sonden dafür wurden entweder selbst entworfen oder aus der Literatur übernommen. Der Nachweis des Abbaupotentials erfolgte anhand der Gene für die Schlüsselenzyme Alkan-Hydroxylase (AlkB) und Catechol-2,3-Dioxygenase (C23O). Die Quantifizierung der Abbaugene wurde auf DNA-Ebene mit Hilfe der kompetitiven PCR mit einem internen Standard durchgeführt. Das in der Arbeit untersuchte Bodenmaterial stammt aus dem Teerverarbeitungswerk Rositz. Es standen davon drei Mieten mit unterschiedlicher Konzentration an MKW zur Verfügung. Das Material von Rositz 3 wurde über den gesamten Sanierungsverlauf beprobt. Eine Probe der aktiven Miete Rositz 3 wurde zur Diversitätsanalyse herangezogen. Die Mieten Rositz 1 und Rositz 2 sowie das Mietenausgangsmaterial der Tanklager Grimma und Espenhain dienten zu Vergleichsuntersuchungen. Mit der verwendeten Methode zur Nukleinsäure-Extraktion war es möglich, gleichzeitig die RNA und die DNA einer Probe zu erhalten. Die nach Aufschluss mit Glaskugeln erhaltenen sequentiellen Extrakte 1 und 2/3 wurden getrennt voneinander weiter untersucht. Im 1. Aufschluss wurden vermutlich bevorzugt die Mikroorganismen extrahiert, die sich an der Oberfläche der Bodenpartikel befanden, und im 2./3. die aus dem Innern der Bodenpartikel. Die Sequenzierung der SSU rRNA zeigte eine relativ hohe Diversität der Mikroflora, wobei allerdings beide Klonbanken der sequentiellen Nukleinsäureextrakte von den Gammaproteobakterien, besonders von Pseudomonaden dominiert wurden. Die Dominanz der Gammaproteobakterien kann auf das Phänomen des ‚gamma-shifts’ zurückgeführt werden. Aufgrund der hohen MKW-Konzentration im Bodenmaterial, was für die zum Abbau fähigen Bakterien ein hohes Substratangebot darstellt, fand möglicherweise eine Anreicherung der Gammaproteobakterien statt. Alpha- und Betaproteobakterien stellten ebenfalls zwei weitere große Gruppen in den Klonbanken dar. Die erhaltenen Sequenzen waren häufig ähnlich zu denen von kultivierten Mikroorganismen, bildeten in den Dendrogrammen jedoch eigene Cluster, wobei die ähnlichsten Sequenzen meist aus Bodenuntersuchungen stammen. Eine Ausnahme stellen dabei die zu den gefundenen Betaproteobakterien ähnlichen Sequenzen dar. Sie waren vor allem in aquatischen Ökosystemen dominierend. Interessant war, dass manche Gattungen, wie Sphingomonaden oder Zymomonas spp. nur in einem der beiden sequentiellen RNA-Extrakte nachgewiesen werden konnten. Gattungen, wie Acidovorax spp., konnten in beiden Extrakten detektiert werden, wobei die Sequenzen der einzelnen sequentiellen Extrakte im Dendrogramm häufig separate Cluster bildeten. Für alle detektierten Gattungen sind Vertreter bekannt, die in der Lage sind, Bestandteile von MKW abzubauen. Der Vergleich der Sequenzen zeigte, dass der Schadstoffbau hauptsächlich an der Oberfläche der Bodenpartikel stattfinden muss, da viele ähnliche Sequenzen des 2./3. Aufschlusses unter mikroaeroben Bedingungen gefunden wurden. Für die Quantifizierung der dominierenden Gattungen mittels Membranhybridisierung konnten Sonden für Pseudomonas, Sphingomonas, Acinetobacter und Acidovorax aus der Literatur übernommen werden. Auf der Basis der Sequenzdaten wurden für die Gattungen Rhodoferax, Thiobacillus und für die zum Klon TRS13 ähnlichen Sequenzen drei neue "Rositz"–Sonden entwickelt. Im 1. Extrakt war der Anteil der einzelnen Gattungen in den meisten Fällen jeweils höher als im 2./3. Extrakt. Sphingomonaden und Thiobacillen konnten in allen Phasen des Abbauprozesses nachgewiesen werden. Alle anderen genannten Gattungen waren zumeist nur zu Beginn und während des frühen aktiven Schadstoffabbaus detektierbar. Es konnte dabei ein besonders hoher Anteil an Sphingomonaden, Pseudomonaden und Rhodoferax spp. nachgewiesen werden. Das Verschwinden der Pseudomonaden nach der schnellen Abbauphase, d.h. nach dem Abbau der gut bioverfügbaren Schadstoffe, ist ein bekanntes Phänomen. Schlecht bioverfügbare Verbindungen werden wahrscheinlich von anderen Gattungen abgebaut, die aber in dieser Arbeit nicht identifiziert worden sind. Die drastische Änderung der mikrobiellen Gemeinschaft wurde in dieser Form nicht erwartet. Die Schadensfälle Rositz 1 und Rositz 2 wiesen einen geringeren Anteil an Pseudomonaden auf als Rositz 3. Am Ende des Sanierungsprozesses konnten in diesen beiden Mieten auch noch mehr von den detektierten Gattungen nachgewiesen werden. Die Gattung Acinetobacter konnte nur zu Beginn der Sanierung und der aktiven Phase der Miete Rositz 1 detektiert werden, was möglicherweise auf ein Sondenproblem zurückzuführen ist. Die ausgewählten Abbaugene konnten in relativ konstanter Menge über den gesamten Abbauprozess im Bodenmaterial von Rositz 1 und Rositz 3 nachgewiesen werden. In der Miete Rositz 2 war die Kopienzahl der Abbaugene zu Beginn der Sanierung geringer als im aktiven Bodenmaterial, was die Entwicklung der abbauenden Gemeinschaft während des Sanierungsprozesses zeigt. Die Kopienzahl für AlkB lag in allen Fällen deutlich über denen für C23O. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass im Schadensfall Rositz die Alkane den Hauptteil der Kontamination ausmachten. In den meisten Fällen wurde im 1. Extrakt eine höhere Kopienzahl für AlkB und C23O nachgewiesen als im 2./3. Extrakt. Anhand der verwendeten Nachweismethode lässt sich also schlussfolgern, dass sich die meisten zum MKW-Abbau fähigen Mikroorganismen auf der Oberfläche der Bodenpartikel befanden. Trotz unterschiedlicher MKW-Ausgangskonzentration und Sanierungsdauer unterschieden sich die Schadensfälle Grimma und Espenhain kaum in der ermittelten Kopienzahl für AlkB und C23O sowie im Anteil der nachgewiesenen Gattungen. Es sind auch nur geringe Unterschiede zu den Rositz-Mieten erkennbar. In den zu sanierenden Böden liegt ein ausreichend hohes Abbaupotential vor. Der limitierende Faktor für eine erfolgreiche Sanierung scheint demzufolge die ausreichende Sauerstoffversorgung der zum Abbau befähigten Mikroorganismen zu sein.

Peat deposits are distributed mostly along the coast of West Kalimantan, Indonesia, particularly in and around the provincial capital of Pontianak. There are many problems with constructing over peat soil as the existence of this type of soil always generates geotechnical engineering problems for regional development. For light construction on peat land, several variations of Indonesian traditional floating wood foundations, commonly called tiang tongkat foundations, are still being used today. A tiang tongkat foundation of any dimension is constructed over different fields. The foundation was modelled as three-dimensional linear elastic and the Pontianak soft organic soil was modelled as undrained Soft-Soil-Creep Model. All of the 324 models were made to be used for simulation by means of the Plaxis 3-Dimensional Foundation Program. The purpose of this analysis is to predict the load-settlement behaviour and the capacity of traditional foundations. The comparison between field tests and numerical analysis and analytical solutions are also demonstrated.

Durch günstige Standortfaktoren entwickelte sich die Oberlausitz seit dem 14. Jahrhundert zu einem Zentrum der Eisenproduktion und -verarbeitung. Träger dieses Prozesses waren der Adel und mit ihrem wirtschaftlichen Erstarken um 1500 auch die Stadt Görlitz. Die Hammermeister erlangten sowohl unter städtischer als auch unter adliger Herrschaft durch Privilegien und Gerechtsame eine Sonderstellung innerhalb der feudalen Strukturen. Die Produktion beschränkte sich auf Schmiedeeisen. Mit der Einführung der Hochofentechnologie um 1700 änderten sich sowohl das Produktionsprofil als auch die Sozialstruktur der Beschäftigten. Der Eisenguss führte zu einer Spezialisierung der Arbeiter. Technologische Gründe und steigende Qualitätsanforderungen an das Eisen führten ab Mitte des 19. Jahrhunderts schließlich zum Niedergang der Produktion auf Basis von Raseneisenstein.

The use of backfill in underground mining is increasing due to need for systematic backfilling of mine openings and workings to avoid surface damage, increase safety and contribution to sustainable mining. This study is to investigate backfill materials and new methods suited for systematic selection and application of backfill in underground mines. Laboratory tests were carried out on physical, chemical and mechanical properties of different backfill materials and mixtures thereof. Special attention was paid to materials generated as by-products and other cheaply available materials e.g. fly ash and FGD-gypsum from power plants, natural and synthetic anhydrite. The different material mixtures investigated can be used as a technically and economically viable backfill for underground mines. In summary, the systematic selection of backfill materials from by-products, mine waste and tailings from the mineral processing of mining industry and other industries were suited as a backfill material for test field in China coal fires and recommended for underground potash mines in Thailand.

Die Ergebnisse dieser Arbeit, insbesondere die Untersuchungen zur 3–D–Vibration belegen eindrucksvoll, dass die räumliche Herangehensweise an die Problematik der Befüllung von Modellhohlräumen und –hinterschneidungen sowie der Formsandverdichtung beim Lost–Foam–Prozess der richtige Lösungsansatz ist. D. h., um die Gesetzmäßigkeiten, Abhängigkeiten und gegenseitigen Beeinflussungen der Sandbewegungen in den drei Achsen des Raumes umfassend beurteilen zu können, ist es erforderlich, auch den Formstoffbehälter in diesen drei Achsrichtungen mit voneinander unabhängigen Frequenzen und Amplituden zu erregen. Durch die Kombination der drei Vibrationsrichtungen werden im Hohlraum Dichtewerte des Quarzsandes erreicht, die ihm eine hohe Stabilität und ausreichend Widerstand gegen das Penetrieren des flüssigen Metalls in die Sandschichten verleihen. Für die Erzielung eines optimalen Befüllungs- und Verdichtungsverhaltens werden also alle drei axialen Vibrationsrichtungen benötigt, eine optimale Vibrationsrichtung wurde nicht ermittelt.

The description of the magnetic properties of interacting many-particle systems has been one of the most important goals of physics. The problem is to derive the magnetic properties of such systems from quantum mechanical principles. It is well understood that the magnetization in an atom described by quantum numbers, spin (S), orbital (L), and total angular momentum (J) of its electrons. A set of guidelines, known as Hund's rules, discovered by Friedrich Hermann Hunds help us to determine the quantum numbers for the ground states of free atoms. The question ``to which extent are Hund's rules applicable on different systems such as molecules and solids?'' is still on the agenda. The main problem is that of finding the ground state of the considered system. Density functional theory (DFT) methods apparently are the most widely spread self-consistent methods to investigate the ground state properties. This is due to their high computational efficiency and very good accuracy. In the framework of DFT, usually the total energy is decomposed into kinetic energy, Coulomb energy, and a term called the exchange-correlation energy. Taking into account the relativistic kinetic energy leads to direct and indirect relativistic effects on the electronic structure of a solid. The most pronounced direct effect (although not the biggest in magnitude) is the spin-orbit splitting of band states. A well-known indirect relativistic effect is the change of screening of valence electrons from the nuclear charge by inner-shell electrons. One can ask that how relativistic effects come into play in ordinary density functional theory. Of course ordinary density functional theory does not include those effect. Four-current density functional theory (CDFT), the quantum electrodynamic version of the Hohenberg-Kohn theory is a powerful tool to treat relativistic effects. Although it is principally designed for systems in strong magnetic fields, CDFT can also be applied in situations where currents are present without external magnetic fields. As already pointed out by Rajagopal and Callaway (1973), the most natural way to incorporate magnetism into DFT is the generalization to CDFT. These authors, however, treated its most simple approximation, the spin density functional theory (SDFT), which keeps the spin current only and neglects completely correlation effects of orbital currents. By using the Kohn-Sham-Dirac (KSD) equation, spin-orbit coupling is introduced kinematically. The part of the orbital magnetism that is a consequence of Hund's second rule coupling is absent in this theory and there is not any more a one-to-one mapping of spin densities onto external fields. In solids, in particular in metals, the importance of Hund's second rule coupling (orbital polarization) and Hund's third rule (spin-orbit coupling) is usually interchanged in comparison to atoms. Thus, in applications of the relativistic CDFT to solids, the usual way has been to keep the spin-orbit coupling in the KSD equation (an extension to ordinary Kohn-Sham (KS) equation) and to neglect the orbital contribution to the total current density and approximate exchange-correlation energy functional with spin density only. This scheme includes a spontaneous exchange and correlation spin polarization. Orbital polarization, on the other hand, comes into play not as a correlation effect but also as an effect due to the interplay of spin polarization and spin-orbit coupling: In the presence of both couplings, time reversal symmetry is broken and a non-zero orbital current density may occur. Application of this scheme to 3d and 4f magnets yields orbital moments that are smaller than related experimental values by typically a factor of two. Orbital magnetism in a solid is strongly influenced by the ligand field, originating from the structural environment and geometry of the solid. The orbital moments in a solid with cubic symmetry are expected to be quenched if spin-orbit coupling is neglected. However, spin-orbit coupling induces orbital moments, accordingly. The relativistic nature of the spin-orbit coupling requires orbital magnetism to be treated within QED, and the treatment of QED in solids is possible in the frame of current density functional theory. The kinematic spin-orbit coupling is accounted for in many DFT calculations of magnetic systems within the LSDA. However, a strong deviation of the LSDA orbital moments from experiment is found in such approaches. To avoid such deviations, orbital polarization corrections would be desirable. In this Thesis, those corrections have been investigated in the framework of CDFT. After a short review for CDFT in Chapter 2, in Chapter 3, an "ad hoc" OP correction term (OPB) suggested by Brooks and Eriksson is given. This correction in some cases gives quite reasonable corrections to orbital moments of magnetic materials. Another OP correction (OPE), which has been introduced recently, was derived from the CDFT in the non-relativistic limit. Unfortunately, the program can only incompletely be carried through, as there are reasonable but uncontrolled approximations to be made in two steps of the derivation. Nevertheless, the result is quite close to the "ad hoc"ansatz. The calculated OPE energies for 3d and 4f free ions are in qualitative agreement with OPB energies. In Chapter 4, both corrections are implemented in the FPLO scheme to calculate orbital moments in solids. We found that both OPB and OPE corrections implemented in FPLO method, yield reasonably well the orbital magnetic moments of bcc Fe, hcp Co and fcc Ni compared with experiment. In Chapter 5, the effect of spin-orbit coupling and orbital polarization corrections on the spin and orbital magnetism of full-Heusler alloys is investigated by means of local spin density calculations. It is demonstrated, that OP corrections are needed to explain the experimental orbital moments. Model calculations employing one ligand field parameter yield the correct order of magnitude of the orbital moments, but do not account for its quantitative composition dependence. The spin-orbit coupling reduces the degree of spin polarization of the density of states at Fermi level by a few percent. We have shown that the orbital polarization corrections do not change significantly the spin polarization degree at the Fermi level. We also provide arguments that Co2FeSi might not be a half-metal as suggested by recent experiments. In Chapter 6, to understand recent XMCD data for Co impurities in gold, the electronic structure of Co impurities inside gold has been calculated in the framework of local spin density approximation. The orbital and spin magnetic moment have been evaluated. In agreement with experimental findings, the orbital moment is enhanced with respect to Co metal. On the other hand, internal relaxations are found to reduce the orbital moment considerably, whereas the spin moment is less affected. Both OPB and OPE yield a large orbital moment for Co impurities. However, those calculated orbital moments are almost by a factor of two larger than the experimental values. We also found that the orbital magnetic moment of Co may strongly depend on pressure.