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Charakterisierung von Ätzgruben auf CaF2 (111) mittels RasterkraftmikroskopieMotzer, Christian 08 October 2008 (has links)
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von geätzten (111) Calciumdifluoridspaltflächen mittels hochauflösender Rasterkraftmikroskopie (SFM). Die Ätzfiguren werden mit verschiedenen Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure erzeugt, die typischerweise zur Versetzungsdefektanalyse eingesetzt werden. Die qualitativen Veränderungen auf der Oberfläche werden charakterisiert. Anschließend erfolgt eine quantitative Auswertung der Ätzgruben in Bezug auf ihre geometrische Erscheinung. Für alle Säuren können neben trigonalen Ätzgruben mit spitzen Böden auch Ätzgruben mit flachen Böden beobachtet werden. Aufbau und Wechselwirkungen der Versetzungen zueinander verursachen bestimmte relative Anordnungen der Ätzgruben wie z.B. Aneinanderreihungen von Ätzgruben bzw. Ätzgräben.. Beim qualitativen Vergleich der Ätzfiguren zeigen sich für die jeweiligen Säuren spezielle Merkmale. Das SFM erlaubt die direkte Auswertung der Größen der untersuchten Ätzgruben. Dadurch lassen sich zwei unterschiedliche Klassen von Ätzgruben unterscheiden. Die eine Klasse entsteht durch an der Oberfläche endende Versetzungsdefekte und ist charakterisiert durch exzentrische tiefe Ätzgruben. Die andere Klasse entsteht durch lokale Defekte unter der Oberfläche, die zentrische Ätzgruben geringerer Tiefe verursachen. Ätzgruben mit flachen Böden konnten ebenfalls in diese Klassen eingeteilt werden.
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Modellintegration zur Entscheidungsunterstützung für die Gewässergütebewirtschaftung im Einzugsgebiet der ElbeLautenbach, Sven 20 March 2006 (has links)
Die Gewässergütebewirtschaftung von Flussgebieten stellt komplexe Anforderungen an Entscheidungsträger. Im Elbe-DSS wurden hierzu existierende Modelle in einem Softwareframework zusammengeführt und mit adäquaten Benutzerschnittstellen versehen. Ausgehend von einer Anforderungsanalyse unter Einbeziehung potentieller zukünftiger Endnutzer wurde ein modularer Systemaufbau gewählt: die Module Einzugsgebiet, Fließgewässernetz, Hauptstrom und Flussabschnitt, von denen die ersten beiden Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind. Der Zustand des Gesamtsystems wird anhand von Entwicklungszielen und zugehöriger Indikatoren beschrieben. Ein angepasster umfassender Maßnahmenkatalog ermöglicht es, Reaktionen des Systems auf Steuerungseingriffe vorherzusagen. Erweitert werden die Analysemöglichkeiten durch die Einbeziehung externer Szenarien, die frei mit den vorhandenen Maßnahmen kombiniert werden können. Für die in den Modulen Einzugsgebiet und Fließgewässernetz behandelten Themenfelder Abflussentstehung, Einträge aus Punkt- und diffusen Quellen sowie chemische Gewässerqualität wurden vier Modelle ausgewählt: das Niederschlags-Abflussmodel HBV-D und das Nährstoffbilanzmodel MONERIS, ergänzt durch das Flächenbilanzmodell für Nährstoffüberschüsse landwirtschaftlicher Flächen von Bach & Frede im Einzugsgebietsmodul und das Stofftransportmodell GREAT-ER im Fließgewässermodul. Zwischen den Modellen sowie zwischen den Modellen und den Maßnahmen, externen Szenarien und Indikatoren wurden Schnittstellen definiert und Daten und Prozessvereinheitlicht. Die technische Implementierung des gekoppelten Systems wurde umfangreich getestet und anhand vorliegender Monitoringdaten validiert, Reaktionen des Systems auf Maßnahmen und externe Szenarien anhand von Beispielanwendungen auf Plausibilität hin überprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass das integrierte Modellsystem viele Fragen der Gewässergütebewirtschaftung bearbeiten und damit Hilfestellungen für Entscheidungen in diesem Bereich liefern kann.
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Protein-modifizierte Elektroden: Immobilisierung und ElektronentransferSchön, Peter 13 June 2005 (has links)
Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige Modifikationen von Elektrodenoberflächen zur spezifischen und unspezifischen Immobilisierung von Proteinen im Hinblick auf die massenspezifische und voltammetrische Erfassung von Proteinwechselwirkungen untersucht.
Im Zusammenhang mit der massenspezifischen Erfassung von Proteinwechselwirkungen wurde eine Kleinst-Volumen-Messzelle (Vi = 80 µl) entwickelt, die, mit einem 5 MHz-Quarz ausgestattet, ein Rauschen von Δf = ± 0.1 Hz und eine Langzeitstabilität in wässrigem Milieu von etwa 1-2 Hz / h aufweist. Die Zelle wurde in einer Weiterentwicklung mit Referenz- und Gegenelektrode ausgestattet, die simultane elektrochemische und mikrogravimetrische Messungen ermöglichte. Es wurde ein vollständiger Messplatz eingerichtet, bestehend aus thermostatisierter Kleinst-Volumen-QCM-Messzelle und digitaler Datenerfassung.
Die unspezifische Adsorption von Proteinen auf Goldoberflächen ergab mit der Quarzmikrowaage typischerweise Frequenzabnahmen von 10-80 Hz bei Messzeiten von 10 bis 60 min. Durch Modifikation der Goldoberfläche mit einem in der Literatur beschriebenen Oligoethylenoxid-terminierten Alkylthiol konnte die unspezifische Adsorption von Proteinen auch auf modifizierten Quarzmikrowaagen deutlich herabgesetzt werden.
Zur reversiblen, spezifischen Modifikation der QCM-Goldoberfläche wurde eine von Whitesides et al. eingeführte Modifikationsmatrix auf die QCM-Oberfläche übertragen.
His-TAG modifizierte EF1-ATPase wurde stabil und reversibel an der modifizierten Oberfläche gebunden, die spezifische Proteinbindung an der Oberfläche konnte chemisch ein- und ausgeschaltet werden. Die Dichte der Proteinbindungsstellen in der Immobilisierungs-Matrix liess sich durch einen molekularen Verdünner kontrollieren. Die prinzipielle Eignung der verwendeten Kombination von Sensortechnik (QCM) und Oberflächenmodifikation für biochemische Affinitätsstudien wurde demonstriert.
Im Zusammenhang mit Modifikationen von ITO-Substraten wurde ein neuartiger Redoxindikator eingeführt, der es prinzipiell ermöglicht, die Ni-NTA-modifizierten Oberflächen zu charakterisieren und bezüglich der Dichte spezifischer Protein-Bindungsstellen zu quantifizieren.
Die Synthese weiterer Redoxindikatoren mit Thiol-Funktion wird beschrieben.
Von besonderer Bedeutung sind elektrochemische Studien an unspezifisch auf Gold adsorbierten Proteinschichten mit hochgeladenen Redoxindikatoren in Lösung. Diese Untersuchungen wurden an 15 verschiedenen Proteinen mit unterschiedlichem isoelektrischen Punkten durchgeführt.
Nur wenn Protein und Redoxmarker gegensinnig geladen waren, wurden Redoxströme beobachtet (wie bereits in der Literatur beschrieben). Es konnte nun allerdings erstmals gezeigt werden, dass die geladene Redoxspezies an gegensinnig geladenen Protein-Domänen bindet und dass der Elektronentransfer durch die Proteinschichten in Form einer Elektronentransfer- bzw. Selbstaustausch-Kette zwischen Redoxspezies in Lösung und oberflächenakkumlierter Redoxspezies abläuft. Sogenannte "Analyten", d.h. (Molekül-)Ionen, die mit dem Protein eine elektrostatische Wechselwirkung eingehen, können diese Elektronentransferkette positiv oder negativ beeinflussen. Sie können deshalb an einer Modulation der Stromstärke erkannt werden. Der Elektronentransfer wird durch die beeinflussenden Parameter verstärkt (Induktion) oder vermindert (Suppression).
Damit wurde erstmals das in der Literatur beschriebene "Ion-Channel-Sensing" generell mechanistisch aufgeklärt.
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Muster der Raumnutzung markierter Blessgänse (Anser albifrons albifrons) in West- und Mitteleuropa unter Berücksichtung sozialer AspekteKruckenberg, Helmut 24 April 2003 (has links)
Die Europäische Blessgans ist die häufigste arktische Gänseart, die in Westeuropa überwintert. Seit 1998 wurden in einem internationalen Farbmarkierungsprojekt 3740 Blessgänse mit individuell codierten Halsmanschetten beringt, die sich im Feld mit Ferngläsern oder Fernrohren ablesen lassen. Insgesamt wurtden 25.000 Beobachtungen registriert. Die vorliegende Arbeit präsentiert als erste Auswertung dieses Langzeitprojektes 17 Kapiteln, die unterschiedliche Aspekte des winterlichen Gänsezuges beleuchten. Auf drei geografischen Ebenen wird das Zuggeschehen untersucht: zunächst auf der kontinentalen Ebene (Zug von den Brut- in die Wintergebiete), dem überregionalen Niveau (Vernetzung europäischer Rastgebiete) und dem regionalen Niveau (Auswertungen der Rastbestände und Zugbewegungen in Ostfriesland, dem Niederrheingebiet und dem Lauwersmeer) z.T. mit Nutzung der Rasterkartierung und der Telemetriemethode. Zwei Kapitel behandeln soziale Hintergründe des winterlichen Rastgeschehens bei Wildgänsen. Die Dauer des Familienzusammenhaltes stellt einen wesentlichen Punkt für die Frage des Erlernens von Ortstraditionen dar. Der biologische Wert von Ortstreue konnte anhand des Rastverhaltens markierter Gänse am Dollart untersucht werden. Wildgänse nutzen ihre Winterquartiere mit sehr individueller Tradition und nach einer individuellen Art und Weise. Sie besitzen eine "innere Karte" mit ihnen vertrauten Rastgebieten, die sich in einer festen Abfolge oder nach einer bestimmten Strategie nutzen. Die ersten Ergebnisse des Farbmarkierungsprojektes geben Hinweise auf die Entstehung und Funktionsweise dieser "inneren Karte" als Grundlage für die individuelle Rasttradition und ihre soziale Begründung (Fitness-Optimierung). Diese Dissertation vereint Manuskripte und Veröffentlichungen und diskutiert sie vor diesem Hintergrund.
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Physically embedded minimal self-replicating structures: studies by simulationFellermann, Harold 26 August 2009 (has links)
We present simulation results of a minimal life-like, artificial, molecular aggregate (i.e. protocell) that has been proposed by Steen Rasussen and coworkers and is currently pursued both experimentally and computationally in interdisciplinary international research projects. We develop a space-time continuous physically motivated simulation framework based on the method of dissipative particle dynamics (DPD) which we incrementally extend (most notably by chemical reactions) to cope with the needs of our model. The applicability of the method over the entire length scale of interest is reintroduced, by rejecting a concern that DPD introduces a freezing artifact for any model above the atomistic scale. This is achieved by deriving an alternative scaling procedure for interaction parameters in the model. We perform system-level simulations of the design which attempt to account for theoretical, and experimental knowledge, as well as results from other computational models. This allows us to address key issues of the replicating subsystems container, genome, and metabolism both individually and in mutual coupling. We analyze each step in the life-cycle of the molecular aggregate, and a finnal integrated simulation of the entire life-cycle is prepared. Our simulations confirm most assumptions of the theoretical designs, but also exhibit unanticipated system-level dynamics. These findings are used to revise the original design of the Los Alamos minimal protocell over the course of the analysis. The results support the hypothesis that self-replication and probably other life-like features can be achieved in systems of formerly unanticipated simplicity if these systems exploit physicochemical principles that are immanent to their physical scale.
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Untersuchung der Geometrie und der Fragmentationsdynamik freier Schwefelcluster nach photoinduzierter Anregung von RumpfniveausGravel, Dieter 29 November 2003 (has links)
In dieser Arbeit werden kleine Schwefelcluser (S2 bis S8) untersucht. Es werden Massenspektren von gasförmigem Schwefel in Abhängigkeit von der Temperatur und der anregenden Photonenenergie vorgestellt. Es werden Photoionenausbeuten der Schwefelcluster im Anregungsenergiebereich der S 2p- und S 2s-Kante vorgestellt. Zudem werden Dreifachkoinzidenz-Experimente mit resonanter S 2p-Anregung durchgeführt.Diese experimentellen Techniken werden angewandt um die geometrische und elektronische Struktur, sowie die Fragmentationswege von einfach und mehrfach geladenen Schwefelclustern im Anregungsbereich der S 2p-Kante zu studieren. Die Photoionenausbeuten werden mit simulierten Photoabsorptionsspektren verglichen, die mit semiempirischen Extended-Hückel-Rechnungen ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit bestimmt werden. Sie ermöglichen es, aus den Absorptionsquerschnitten im Bereich der Valenzübergänge Informationen über die Geometrie des Schwefelclusters zu erhalten.Vervollständigt wird die Arbeit durch die Untersuchung der besetzten elektronischen Niveaus. Es werden die S 2p-Ionisationsenergien von S2 und S8 untersucht. Dabei kommt eine Technik der Nullvolt-Photoelektronen-Spektroskopie zum Einsatz, bei der die Photoelektronen gemessen werden, die nach S 2p-Anregung auf das Ionisationspotenzial angehoben werden und somit keine kinetische Energie besitzen. Die Technik ist als ZEKE-Photoelektronen-Spektroskopie bekannt.
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Self-Regulating Neurons. A model for synaptic plasticity in artificial recurrent neural networksGhazi-Zahedi, Keyan Mahmoud 04 February 2009 (has links)
Robustness and adaptivity are important behavioural properties observed in biological systems, which are still widely absent in artificial intelligence applications. Such static or non-plastic artificial systems are limited to their very specific problem domain. This work introducesa general model for synaptic plasticity in embedded artificial recurrent neural networks, which is related to short-term plasticity by synaptic scaling in biological systems. The model is general in the sense that is does not require trigger mechanisms or artificial limitations and it operates on recurrent neural networks of arbitrary structure. A Self-Regulation Neuron is defined as a homeostatic unit which regulates its activity against external disturbances towards a target value by modulation of its incoming and outgoing synapses. Embedded and situated in the sensori-motor loop, a network of these neurons is permanently driven by external stimuli andwill generally not settle at its asymptotically stable state. The system´s behaviour is determinedby the local interactions of the Self-Regulating Neurons. The neuron model is analysed as a dynamical system with respect to its attractor landscape and its transient dynamics. The latter is conducted based on different control structures for obstacle avoidance with increasing structural complexity derived from literature. The result isa controller that shows first traces of adaptivity. Next, two controllers for different tasks are evolved and their transient dynamics are fully analysed. The results of this work not only show that the proposed neuron model enhances the behavioural properties, but also points out the limitations of short-term plasticity which does not account for learning and memory.
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Botulinumtoxin in der ästhetischen Medizin - Empirische Untersuchung über den Zusammenhang von Reduktion der Glabellafalte und Verbesserung der Lebensqualität in einem freiwilligen TherapieversuchSpies, Marina 19 June 2006 (has links)
Botulinumtoxin ein Neurotoxin, das lange nur als Verursacher des meist tödlich verlaufenden Botulismus bekannt war, wird immer häufiger bei medizinischen Indikationen eingesetzt. So hat sich die Injektion von Botulinumtoxin in den vergangenen Jahren ebenfalls in der ästhetischen Medizin etabliert. Anlässlich dieser Entwicklung wurde ein freiwilliger Therapieversuch mit der Fragestellung durchgeführt, ob sich die Reduktion der Glabellafalte (Zornesfalte) positiv auf die Lebensqualität der Betroffenen auswirkt.
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Langjähriger Wasserhaushalt von Gras- und Waldbeständen : Entwicklung, Kalibrierung und Anwendung des Modells LYFE am Groß-Lysimeter St. Arnold / Long-term water balance analysis of grass and tree stands : Development, calibration and application of the modell LYFE at St. Arnold large lysimeterKlein, Markus 04 September 2000 (has links)
Die Bewirtschaftung der knappen Ressource sauberen Wassers setzt das Verständnis der Wasserhaushaltsprozesse voraus. Mit prozessorientierten Modellen können Wasserbilanzen für unterschiedliche Standortbedingungen berechnet werden, wenn die Modelle zuvor an repräsentativen Zeitreihen, die die notwendige hydrologische Information enthalten, kalibriert und die Sensitivität ihrer Parameter analysiert wurden.
Am Groß-Lysimeter St. Arnold (Westfalen) werden seit 1966 neben den meteorologischen Parametern tägliche Sickerwasserraten gemessen, die für diesen Zweck hervorragend geeignet sind, weil sie integrale Bilanzgrößen über die je 400m² x 3,50m großen Podsol-Bodenkörper und ihre Vegetationsbestände darstellen. Auf den drei Lysimetern wachsen Gras, ein Eichen-/Buchen- bzw. ein Kiefernbestand.
Für die Untersuchung der Wasserhaushaltsprozesse wird das "LYsimeter outFlow and Evapotranspiration model" LYFE, entwickelt. Es verknüpft die Richards-Gleichung mit einem Interzeptionsmodell, das den Niederschlag in Infiltration, Blatt- und Streuinterzeption aufspaltet. Die Evapotranspirations-(ET)-Raten werden alternativ mit der Penman- oder Monteith-Formel berechnet. Die Simulationen vollziehen die gemessenen täglichen Sickerwasserraten aller drei Lysimeter unter den Klimavariabilitäten des gesamten Zeitraums von 34 Jahren nach.
Am Graslysimeter ist die Sensitivität der ET-Parameter gering, so dass unterschiedlich aufwendige Methoden zur Bestimmung der bodenhydraulischen Parameter verglichen und bewertet werden können: die statischen Stechzylindermessungen der Retention und gesättigten Leitfähigkeit, der Verdunstungsversuch und verschiedene Pedotransferfunktionen (PTF). Die Simulation mit den Parametern des Verdunstungsversuchs ergeben eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen Sickerwasserraten, während die Parameter der statischen Messungen durch die inverse Modellierung mindestens eines Parameters angepasst werden müssen. Von den PTF erzielen die kontinuierliche und die Klassen-PTF von Wösten die besten Übereinstimmungen.
Der Wasserhaushalt der Baumbestände wird von der Interzeption dominiert. Dies gilt insbesondere für die Interzeptionsverdunstung im Winterhalbjahr, die die Unterschiedlichkeit der Wasserbilanz von Laub- und Nadelbaumbeständen verursacht. Wenn die ET mit der Penman-Formel berechnet wird, können die Raten der Evaporation und Transpiration nur schlecht abgeschätzt werden und steigen nicht mit dem Wachstum der Bestände. Durch die Verwendung der Monteith-Formel werden diese Probleme behoben.
Darüberhinaus zeigt das Modell die unterschiedliche Wirkung von Transpiration und Interzeptionsverdunstung auf den Jahresgang der Sickerwasserraten und ermöglicht so die Angabe ihrer jeweiligen Beiträge zum Wasserhaushalt.
Mit dem kalibrierten Modell können die lysimetrischen Messungen auf andere Standorte übertragen werden, um die langfristige Wasserbilanz zeitlich hochaufgelöst zu bestimmen. Daher kann LYFE im Rahmen regionaler Wasserhaushaltsuntersuchungen eingesetzt werden.
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Analyse multispektraler Fernerkundungsdaten im Hinblick auf deren Eignung zur Einschätzung des Biomassepotenzials großer Landschaftsräume am Beispiel des Naturparks TERRA.vitaKopka, André 29 January 2008 (has links)
Die vorliegende Dissertation untersucht die Einsatzmöglichkeiten von multispektralen Fernerkundungsdaten in der Kohlenstoffbilanzierung in großen Landschaftsräumen, wie z.B. des Naturparks TERRA.vita. Ziel der Arbeit ist es, neue Erkenntnisse zu gewinnen, welche Modelle und Parameter in der modellbasierten Kohlenstoffbilanzierung sicher aus Fernerkundungsdaten gewonnen werden können. Die Dissertation soll aber auch deutlich machen, wo etwaige Schwachstellen der Fernerkundungsdaten liegen, die möglicherweise durch terrestrische Messungen verifiziert werden müssen. Die Arbeit beschäftigt sich dabei mit dem Forschungsgebiet der Kohlenstoffbilanzierung und den aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen sowie klimapolitischen Hintergründen. Die für die Untersuchung ausgewählten Fernerkundungssensoren MODIS, ASTER und LANDSAT TM werden im Hinblick auf ihre speziellen qualitativen Eigenschaften (wie räumliche und zeitliche Auflösung sowie radiometrischen Besonderheiten) miteinander verglichen und beurteilt. Die drei Sensoren werden darüber hinaus mit CORINE Land Cover 2000 Daten verglichen. CORINE, dargestellt in thematischen Karten, ist aus dem Programm Coordination of Information on the Environment aus dem Jahre 1997 entnommen und beschreibt eine einheitliche Kartierung der Landnutzungen und Bodenbedeckungen in Europa. Ein besonderer Fokus der Arbeit liegt auf der Erfassung der Biomasse (speziell in Waldbeständen) sowie der Beschreibung der Methodik der derzeitigen Verfahren zur Determinierung und Bilanzierung von Kohlenstoffvorräten in komplexen Waldökosystemen und den Einsatzmöglichkeiten mittels multispektraler Fernerkundungsdaten.
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