Diese kumulative Dissertation umfasst zwei Veröffentlichungen zu drei Bereichen der Emotionskommunikation. Ziel war es, zu untersuchen, ob OP-Masken die Emotionswahrnehmung, die Affiliation und die emotionale Mimikry (d.h. die automatische, aber zielabhängige Imitation des emotionalen Ausdrucks von Interaktionspartner:innen) reduzieren. In zwei Online-Experimenten (Studie 1: N=200, britische Stichprobe; Studie 2: N=235, deutsche Stichprobe) wurden subjektive Bewertungen und die emotionale Mimikry als Reaktion auf maskierte und unmaskierte Gesichter untersucht. Die wahrgenommene Emotionsintensität und die Genauigkeit der Emotionserkennung dienten als Indikatoren für die Emotionswahrnehmung. Die wahrgenommene zwischenmenschliche Nähe diente als Indikator für die Affiliation. Die emotionale Mimikry wurde mit Hilfe einer Gesichtsaktivitätserkennungstechnologie gemessen. In der ersten Studie sahen erwachsene Proband:innen erwachsene Zielpersonen, die Freude und Trauer ausdrückten, eingebettet in Innen- und Außenszenen. In der zweiten Studie sahen erwachsene Proband:innen Erwachsene und Kinder, die Freude, Trauer oder Ärger ausdrückten. Die Freudemimikry wurde durch Masken reduziert, insbesondere wenn die Zielpersonen Kinder waren. Im Gegensatz dazu war die Trauermimikry bei Kindergesichtern stärker und wurde, wie auch die Ärgermimikry, durch Masken nicht beeinträchtigt. Wir konnten auch zeigen, dass durch Gesichtsmasken verringerte Freudewahrnehmung und Nähe mit einer verringerten Freudemimikry verbunden waren. Die Studien zeigen somit, wie erwartet wurde, eine maskenbedingte Verringerung der Emotionswahrnehmung, der Affiliation, und der emotionalen Mimikry. Insgesamt trägt die vorliegende Arbeit zu unserem Verständnis der sozio-affektiven Auswirkungen der partiellen Gesichtsverdeckung bei und stützt die Theorie der emotionalen Mimikry im sozialen Kontext von Hess und Fischer, nach der Emotionswahrnehmung und Affiliation die emotionale Mimikry beeinflussen. / This cumulative doctoral dissertation encompasses two publications on three domains of emotion communication. The goal of the dissertation was to assess if surgical face masks reduce emotion perception, affiliation, and emotional mimicry (i.e., automatic but goal-dependent imitation of an interaction partner's emotional display). We conducted two online experiments (Study 1: N=200, U.K. sample; Study 2: N=235, German sample) that assessed subjective ratings and emotional mimicry in response to masked and unmasked faces. Perceived emotion intensity and emotion recognition accuracy served as indicators of emotion perception. Perceived interpersonal closeness (via the Inclusion of Other in the Self Scale) served as an indicator of affiliation. Emotional mimicry was measured using facial activity recognition technology. We also took into account socio-spatial context effects. In the first study, adult perceivers saw adult targets who expressed happiness and sadness embedded into indoor and outdoor scenes. In the second study, adult perceivers saw adult and child targets who expressed happiness, sadness, and anger. We found that happiness mimicry was reduced by masks, particularly when expressers were children. In contrast, sadness mimicry was stronger for children and, like anger mimicry, unaffected by masks. We also found that reduced emotion perception and closeness due to masks were associated with reduced happiness mimicry. The studies support evidence from before and during the COVID-19 pandemic for mask-related reductions of emotion perception and affiliation. Moreover, the studies provide unprecedented evidence on reductions of emotional mimicry in response to masked faces and child targets. Overall, the present work contributes to our understanding of the socio-affective effects of partial face occlusion and supports emotional mimicry in social context theory by Hess and Fischer, according to which emotion perception and affiliation influence emotional mimicry.

In dieser Dissertation wurde die Beziehung zwischen den strukturellen, optischen und Ladungstransporteigenschaften von dotierten ZnO- und Zn1-xMgxO-Schichten eingehend untersucht. Das Ziel war es, die oben genannten Zusammenhänge weiter aufzuklären, wodurch sich anschließend Ansätze für eine zielgerichtete Verbesserung der Schichteigenschaften ableiten lassen. Zunächst konzentriert sich die Arbeit auf das Wachstum der ZnO-Schichten, um wichtige strukturelle Parameter, wie zum Beispiel Korngrößen und Defektdichten, mittels Röntgendiffraktometrie und Transmissionselektronenmikroskopie zu bestimmen. Diese strukturellen Parameter wurden dann als Modellparameter für die theoretische Modellierung des Transports der freien Ladungsträger verwendet. Temperaturabhängige Hall-, Leitfähigkeits- und Seebeck-Koeffizient-Messungen zeigten, dass der elektrische Transport hauptsächlich durch die Streuung der Ladungsträger an ionisierten Störstellen und Korngrenzen limitiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die theoretische Beschreibung der Streuung an Korngrenzen auf entartet dotierte Halbleiter erweitert. Diese Ergebnisse wurden dann genutzt, um ein qualitatives Modell zu formulieren, welches den Zusammenhang zwischen dem Magnetron-Sputter-Abscheidungsprozess und den strukturellen und elektrischen Eigenschaften der Schichten herstellt. Gemäß diesem Modell sind die Schichteigenschaften bei niedrigen Abscheidungstemperaturen hauptsächlich durch die Bildung akzeptoratiger Sauerstoffzwischengitterdefekte bestimmt, die einen Teil der extrinsischen Dotanden kompensieren. Diese Defekte werden durch ein Bombardement der wachsenden Schicht mit hochenergetischen negativen Sauerstoffionen verursacht. Bei höheren Abscheidungstemperaturen dominiert die Bildung von sekundären Phasen oder Defektkomplexen, in denen der Dotant elektrisch inaktiv ist. / In this thesis, the relation between the structural, optical, and charge carrier transport properties of magnetron sputtered doped ZnO and Zn1-xMgxO films has been investigated in detail. The objective was to clarify the above mentioned relations, which allows to derive solutions for a deliberate improvement of the layer properties. The work first focusses on the growth of the ZnO layers to determine important structural properties like grain sizes and defect densities via X-ray diffraction and transmission electron microscopy investigations. These structural properties were then used as model parameters for the theoretical modelling of the charge carrier transport. The temperature dependent Hall, conductivity and Seebeck coefficient measurements show that the transport is mainly limited by grain boundary scattering and ionized impurity scattering. The theoretical description of the grain boundary scattering has been extended in this work to also include degenerate semiconductors. Based on the results on the structural and electronic properties, in a next step a qualitative model was developed which explains the correlation between the magnetron sputtering deposition process and the structural and electronic properties of the films. According to this model, the properties of the films are mainly influenced by the formation of electrically active acceptor-like oxygen interstitial defects at low deposition temperatures, which lead to a partial compensation of the extrinsic donors. These defects are caused by a bombardment of the growing film by high-energetic negative oxygen ions. At higher deposition temperatures, the formation of secondary phases or defect complexes, in which the dopant is electrically inactive, prevails.

Multivalente Wechselwirkungen sind in diversen biomolekularen und supramolekularen Systemen anzutreffen. Gewöhnlich werden sie durch ihre thermische Stabilität charakterisiert. Doch auch das mechanische Reißverhalten ist relevant: Ein System mit großer Reißlänge (Verformbarkeit) weist zwar eine geringere Reißkraft auf, kann aber besser auf äußere Einflüsse ohne Bindungsbruch reagieren. Daher besteht ein zunehmendes Interesse an Modellen zur Vorhersage der mechanischen Stabilität multivalenter Wechselwirkungen. Einzelmolekül-Kraftspektroskopie (SMFS) ist eine nützliche Methode, um den Reißprozess nichtkovalenter Wechselwirkungen zu studieren. Im Rahmen dieser Dissertation wurden mono- und bivalenten Pyridine, komplexiert und verbunden durch Cu(II) und Zn(II), entworfen und untersucht. Die drei bivalenten Pyridine wiesen unterschiedlich flexible Rückgratstrukturen auf (flexibel, teilflexibel, steif). Überraschenderweise wurde ein anderer Trend für die Verformbarkeiten gemessen (flexibel > steif > teilflexibel). Durch Vergleich von experimentellen Daten mit ab-initio Berechnungen konnten komplexe Reißmechanismen vorgeschlagen werden: Das Lösungsmittel war entscheidend und führte zu wasserverbrückten Zwischenprodukten, was die Verformbarkeit aller Systeme stark erhöhte. Im bivalente System mit teilflexiblem Rückgrat, koordiniert durch Cu(II), rissen beide Bindungen gleichzeitig bei vergleichsweise großen Kräften. Die beiden anderen Systeme mit Cu(II) wurden in zweistufigen Prozessen voneinander getrennt, was kleinere Reißkräfte zur Folge hatte. Insbesondere das flexible System war zwar thermisch stabiler, brach aber leichter als das monovalente System. Damit wurde zum ersten Mal der große Einfluss des Rückgrats, bei sonst gleicher Art von Wechselwirkung, auf die mechanische Stabilität bivalenter Wechselwirkungen gezeigt. Außerdem ist das entwickelte Modellsystem sehr nützlich für weiterführende Untersuchungen in biologisch relevanten wässrigen Lösungsmitteln. / Multivalent interactions are ubiquitous in biomolecular and supramolecular systems. They are commonly characterized by their thermal stability in terms of average bond lifetime or equilibration constant. However, also mechanical stabilities are relevant: A system with high rupture length (malleability) has a lower rupture force, but can more easily adopt to external constraints without rupture. Thus it is of ever-increasing interest to find appropriate models that allow predictions on the mechanical stability of multivalent interactions. Single-molecule force spectroscopy (SMFS) is a powerful tool to study the rupture process of non-covalent interactions. In the present thesis, a comprehensive study on the mechanical stability of bivalent pyridine coordination compounds with the metal ions Cu(II) and Zn(II) was performed. Surprisingly, three different backbone flexibilities (high, intermediate, low) did not correlate with the measured malleabilities (high > low > intermediate). Instead, comparison between experimental results and ab-initio calculations revealed more complex underlying rupture mechanisms: Due to the aqueous environment, hydrogen bound complexes were formed and important intermediate structures that strongly increased malleabilities. Both interactions of the intermediately flexible bivalent system with Cu(II) broke simultaneous, yielding comparatively large rupture forces. The bivalent interactions of high and low backbone flexibility with Cu(II) broke stepwise at smaller forces. Although being thermally more stable, the highly flexible system even broke at lower forces than the monovalent system. Thereby it was shown for the first time, that rupture forces of similar systems can be tuned over a broad range, just by changing the connecting backbone structure. Furthermore, the developed approach is a rich toolkit to study further the balanced interplay between rupture force and malleability in biologically relevant aqueous solvents.

Dynamische zelluläre Prozesse wie Zellzyklus, Signaltransduktion oder Transkription zu analysieren wird Live-cell-imaging mittels Zeitraffermikroskopie verwendet. Um nun aber Zellabstammungsbäume aus einem Zeitraffervideo zu extrahieren, müssen die Zellen segmentiert und verfolgt werden können. Besonders hier, wo lebende Zellen über einen langen Zeitraum betrachtet werden, sind Fehler in der Analyse fatal: Selbst eine extrem niedrige Fehlerrate kann sich amplifizieren, wenn viele Zeitpunkte aufgenommen werden, und damit den gesamten Datensatz unbrauchbar machen. In dieser Arbeit verwenden wir einen einfachen aber praktischen Ansatz, der die Vorzüge der manuellen und automatischen Ansätze kombiniert. Das von uns entwickelte Live-cell-Imaging Datenanalysetool ‘eDetect’ ergänzt die automatische Zellsegmentierung und -verfolgung durch Nachbearbeitung. Das Besondere an dieser Arbeit ist, dass sie mehrere interaktive Datenvisualisierungsmodule verwendet, um den Benutzer zu führen und zu unterstützen. Dies erlaubt den gesamten manuellen Eingriffsprozess zu rational und effizient zu gestalten. Insbesondere werden zwei Streudiagramme und eine Heatmap verwendet, um die Merkmale einzelner Zellen interaktiv zu visualisieren. Die Streudiagramme positionieren ähnliche Objekte in unmittelbarer Nähe. So kann eine große Gruppe ähnlicher Fehler mit wenigen Mausklicks erkannt und korrigiert werden, und damit die manuellen Eingriffe auf ein Minimum reduziert werden. Die Heatmap ist darauf ausgerichtet, alle übersehenen Fehler aufzudecken und den Benutzern dabei zu helfen, bei der Zellabstammungsrekonstruktion schrittweise die perfekte Genauigkeit zu erreichen. Die quantitative Auswertung zeigt, dass eDetect die Genauigkeit der Nachverfolgung innerhalb eines akzeptablen Zeitfensters erheblich verbessern kann. Beurteilt nach biologisch relevanten Metriken, übertrifft die Leistung von eDetect die derer Tools, die den Wettbewerb ‘Cell Tracking Challenge’ gewonnen haben. / Live cell imaging based on time-lapse microscopy has been used to study dynamic cellular behaviors, such as cell cycle, cell signaling and transcription. Extracting cell lineage trees out of a time-lapse video requires cell segmentation and cell tracking. For long term live cell imaging, data analysis errors are particularly fatal. Even an extremely low error rate could potentially be amplified by the large number of sampled time points and render the entire video useless. In this work, we adopt a straightforward but practical design that combines the merits of manual and automatic approaches. We present a live cell imaging data analysis tool `eDetect', which uses post-editing to complement automatic segmentation and tracking. What makes this work special is that eDetect employs multiple interactive data visualization modules to guide and assist users, making the error detection and correction procedure rational and efficient. Specifically, two scatter plots and a heat map are used to interactively visualize single cells' visual features. The scatter plots position similar results in close vicinity, making it easy to spot and correct a large group of similar errors with a few mouse clicks, minimizing repetitive human interventions. The heat map is aimed at exposing all overlooked errors and helping users progressively approach perfect accuracy in cell lineage reconstruction. Quantitative evaluation proves that eDetect is able to largely improve accuracy within an acceptable time frame, and its performance surpasses the winners of most tasks in the `Cell Tracking Challenge', as measured by biologically relevant metrics.

Ausgehend von einem sozialkonstruktivistischen, pragmatisch-kognitiven Verständnis von Namen untersucht die Studie die diskriminierenden Wahrnehmungen, die über Personen-namen in Deutschland und Schweden aufgerufen werden. Durch Anwendung der kritischen Theorien und Zugänge der Black Feminist, Postcolonial, Postmigrant, Trans und Disability Studies auf Namensdiskurse werden gegenwärtige sowie historische hegemoniale Normen dekonstruiert. Mit Hilfe des durch intersektionale Machtverhältnisse konstituierten Dispositivmodells wird die Intelligibilität von Personennamen zur Diskussion gestellt. Vergewohnheitung (accustoming) als neues analytisches Konzept macht nachvollziehbar, wie hegemoniales Wissen zu Namensgebung auf strukturalistische und essentialisierende Weise erworben und internalisiert wird. Die Analyse administrativer und legislativer Diskurse zeigt, wie hegemoniale Namensnormen historisch und institutionell vergewohnheitet wurden. Dass ein Personenname institutionell auch durch individuelle Wahrnehmung bestimmt wird, illustriert die Analyse des ‚Kindeswohl‘, einem zentralen Argument für Namensentscheidungen auf Standesämtern. Ein weiteres Beispiel für die Rechtfertigung ent_wahrgenommener diskriminierender Namenspraktiken ist das Sprachgefühlkonzept, dessen Verwendung daraufhin untersucht wird, inwiefern es nationalistische Vorstellungen des Eigenen und des Anderen aufruft. Schließlich wird die An- und Aberkennung von Menschsein als Konsequenz diskriminierender Namenshandlungen adressiert. Eine Sammlung empowernder Interventionen in diskriminierende Namenspraktiken sowie Empfehlungen für eine kontra_diskriminierende, antistrukturalistische Wahrnehmung von Personennamen runden die Studie ab. Mit ihrem transdisziplinären Ansatz veranschaulicht die Arbeit, wie disziplinäre Grenzen überschritten und Diskursfelder und -materialien, die traditionellerweise in den Rechts-, Geschichts-, Sprach- und Literaturwissenschaften analysiert werden, in die Genderforschung integriert werden können. / Based on a social constructivist, pragmatic cognitive understanding of naming, the study investigates the discriminatory hegemonic presuppositions and perceptions that are interpellated with personal names in Germany and Sweden. The critical lens of Black Feminist, Postcolonial, Postmigrant, Critical Trans and Disability Studies is applied in order to deconstruct current and past hegemonic naming norms. By regarding the un/intelligibility of names as constituted by intersecting power relations, racism_genderism_ableism_migratism_ classism, the dispositive model helps to identify what personal names and naming practices are made un/thinkable. Accustoming is introduced as an analytic tool to understand how hegemonic knowledge on naming is acquired and internalized in a structuralist and essentializing way. The analysis of administrative and legislative discourses demonstrates how hegemonic naming norms have been historically and institutionally accustomed. That a personal name is not only determined by institutional but also by individual decision-making is illustrated on the example of the child’s well-being, a commonly used argument for name decisions at registry offices. The feel for language as another norm to justify de_perceived name discrimination is analyzed against the background of how sprachgefühl as an emotive concept interpellates nationalist images of the self and the Other. The final chapter addresses the consequences of discriminatory naming practices: the definition and denial of personhood. The study concludes with a collection of empowering interventions in discriminatory naming practices and recommendations for a contra_ discriminatory anti-structuralist perception of personal names. By employing a transdisciplinary approach, the study illustrates how disciplinary boundaries are transgressed and how different discourse areas and material that traditionally are investigated in law, history, linguistics and literature is integrated in Gender Studies research.

Die magnetische Blutbolusmarkierung (Spin-Labeling) ermöglicht die nichtinvasive quantitative Messung des Blutflusses im Gewebe. Beim Spin-Labeling wird arterielles Blut durch Radiofrequenzpulse magnetisch markiert und der Transport der Markierung MR-tomographisch gemessen. Am Modell einer unter physiologischen Bedingungen perfundierten extrakorporalen Schweineniere konnte die Quantifizierbarkeit der Messmethode nachgewiesen werden. In einer Studie an 36 Hirntumorpatienten wurde das Verfahren mit der kontrastmittelbasierten First-Pass-Bolus-Methode zur nicht-quantitativen Perfusionsmessung verglichen. Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen beiden Methoden, der lineare Korrelationskoeffizient des relativen Blutflusses in der Tumorregion lag bei R=0,83. Die mittels Spin-Labeling ermittelten Absolutwerte des Blutflusses spielen bei der Beurteilung des Tumorgrades eine untergeordnete Rolle, da die mittlere Perfusion individuell sehr verschieden ist. Ein zweiter Anwendungsbereich für das Spin-Labeling ist die Darstellung großer Arterien. Spin-Labeling ermöglicht die nichtinvasive dynamische Angiographie (Dynamische Spin-Labeling-Angiographie - DSLA). Analog zur digitalen Subtraktionsangiographie kann damit der Einstromvorgang des Blutes in den Gefäßbaum zeitaufgelöst gemessen werden, jedoch mit wesentlich höherer zeitlicher Auflösung und frei wählbarer Projektionsrichtung. In einer Studie an 18 Patienten mit einseitigen Carotisstenosen wurden die Zeitdifferenzen der Anflutung der zerebralen Gefäße zwischen der betroffenen und der nicht stenosierten Seite bestimmt. Die im Carotis-Siphon gemessenen Zeitdifferenzen korrelieren signifikant mit dem Stenosegrad, steigen aber erst ab einer Lumeneinengung oberhalb von 80 Prozent deutlich an. Im Vergleich zu den etablierten Methoden werden die Möglichkeiten und Grenzen der DSLA dargestellt. / Arterial spin labeling methods allow to determine quantitative tissue blood flow values noninvasively. Arterial blood is labelled by an inversion pulse and the distribution of this intrinsic tracer is measured using magnetic resonance imaging. Experiments using an extra corporal in-vitro porcine kidney in a MR compatible set-up were carried out to determine the accuracy of blood flow values calculated from arterial spin labeling measurements. In a study of 36 brain tumor patients, spin labeling was compared to non-quantitative contrast-enhanced dynamic susceptibility-weighted perfusion imaging. Relative blood flow values determined with both methods were in good agreement, the linear regression coefficient in the tumor region was R=0.83. Due to the variable individual perfusion state, quantitative blood flow values determined using spin labeling play a minor role in the assessment of tumor grade. Application of spin labeling to angiography of major arteries was investigated. Dynamic spin labeling angiography (DSLA) sequences were implemented and tested on a clinical scanner. This technique allows time-resolved depiction of blood flow in large vessels with very high temporal resolution. As opposed to digital subtraction angiography, the method allows arbitrary projection directions. In a study, 18 patients with one-sided carotid stenoses were examined. In these patients the time differences of blood bolus arrival at both hemispheres were determined. Time differences measured in the carotid siphon show a significant correlation with the degree of stenosis. However, a clear increase is not seen until 80% narrowing of a carotid. Possibilities and limitations of the DSLA method are discussed in comparison to established techniques.

With the advent of microelectronics and micromechanical systems, the benefits of miniaturized technology became evident. With the discovery of carbon nanotubes by Iijima in 1991, a material has been found that offers superior porperties such as high tensile strength, excellent electrical and heat conductivity while being lightweight, flexible and tunable by the specific atomic arrangement in its structure. The first part of this thesis deals with a new synthesis approach, which combines the known routes of chemical vapour deposition and laser ablation. The results concerning diameter and yield fit well within an established model for the nucleation and growth of carbon nanotubes and extend it by considering a larger parameter space. Furthermore, conventional laser ablation has been used to synthesize C-13 augmented carbon nanotubes, whose diameters depend among the usual synthesis parameters also on the C-13 content, an influence which is in line with the changed thermal conductivities of isotope mixtures. Manipulation of carbon nanotubes inside a transmission electron microscope forms the second part of this thesis. With the help of an in-situ nanomanipulator, several experiments involving the mechanical and electrical properties of carbon nanotubes have been performed. Two-probe resistances of individual nanotubes have been measured and the observation of individual shell failures allowed for the determination of current limits per carbon shell. With the help of electrical current, a nanotube was modified in its electrical characteristics by reshaping its structure. By application of DC-currents or square current pulses, the filling of iron- or cementite-filled multi-wall carbon nanotubes has been found to move in a polarity-defined direction guided by the nanotube walls. Depending on the current, nanotube shape, and composition of the filling different regimes of material transport have been identified, including the reworking of the inner nanotube shells. The application of a high driving current leads to a complete reworking of the host nanotube and the current-induced growth of carbonaceous nanostructures of changed morphology. Utilizing the obtained results, a transport mechanism involving momentum transfer from the electron wind to the filling atoms and a solid filling core during transport is developed and discussed. Finally, measurements of mechanical properties using electrically induced resonant or non-resonant vibrations inside the transmission electron microscope have been observed and important mechanical parameters have been determined with the help of a modified Euler-Bernoulli-beam approach. / Mit dem Aufkommen von Mikroelektronik und mikromechanischen Systemen wurden die Vorteile miniaturisierter Geräte augenscheinlich. Mit der Entdeckung von Kohlenstoff-Nanoröhren durch Iijima 1991 wurde ein Material gefunden, welches überlegene Eigenschaften wie hohe Festigkeit, exzellente elektrische und Wärmeleitfähigkeit zeigt, während es zeitgleich leicht und flexibel ist. Diese Eigentschaften können durch eine Änderung der spezifischen atomaren Anordnung in der Nanoröhrenhülle beeinflusst werden. Der erste Teil dieser Dissertationsschrift behandelt einen neuartigen Syntheseansatz, welche die bekannten Syntheserouten der chemischen Gasphasenabscheidung und Laserablation kombiniert. Die Ergebnisse bezüglich des Durchmessers und der Ausbeute lassen sich gut mit einem etablierten Modell der Nukleation und des Wachstums von Kohlenstoff-Nanoröhren beschreiben - sie erweitern es, indem sie einen größeren Parameterraum berücksichtigen. Des Weiteren wurde konventionelle Laserablation benutzt, um C-13 angereicherte Kohlenstoff-Nanoröhren herzustellen, deren Durchmesser nicht nur von den üblichen Parametern, sondern auch vom C-13 Anteil abhängt. Diese Abhängigkeit geht mit der veränderten thermischen Leitfähigkeit von Isotopenmischungen einher. Die Manipulation von Kohlenstoff-Nanoröhren in einem Transmission-Elektronenmikroskop formt den zweiten Teil der Dissertationschrift. Mit Hilfe eines in-situ Manipulators wurden vielfältige Experimente durchgeführt, um die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhren zu bestimmen. Zweipunktmessungen des Widerstands einzelner Nanoröhren und die Beobachtung des Versagens einzelner Kohlenstoffschichten erlaubte die Bestimmung der Stromtragfähigkeit einzelner Hüllen. Mit Hilfe eines elektrischen Stromes konnte eine Nanoröhre durch die veränderung der Struktur in ihren elektrischen Eigenschaften verändert werden. Unter Verwendung dauerhaften oder gepulsten Gleichstroms konnte die Eisen- oder Zementit-Füllung der Kohlenstoff-Nanoröhren in eine polaritätsabhängige Richtung bewegt werden. Die Füllung wurde dabei durch die Wände der Nanoröhre geführt. Abhängig von Strom, Form der Nanoröhre und Zusammensetzung der Füllung ließen sich verschiedene Bereiche des Materialtransports identifizieren, u.a. das Umarbeiten einiger innerer Kohlenstoffschichten. Ein hoher Strom hingegen bewirkt eine Umarbeitung der kompletten Nanoröhre und strominduziertes Wachstum von Kohlenstoff-Nanostrukturen mit veränderter Morphologie. Mit Hilfe der gewonnenen Resultate wurde ein Transportmodell entwickelt, welches den Impulstransfer von Elektronen an Füllungsatome sowie einen festen Füllungskern während des Transports diskutiert. Messungen der mechanischen Eigenschaften, welche mit Hilfe von resonanter oder nicht-resonanter elektrischer Anregung von Schwingungen im Transmissions-Elektronenmikroskop durchgeführt wurden bilden den Abschluss der Arbeit. Durch die Beobachtungen konnten mit einem modifizierten Euler-Bernoulli-Balkenmodell wichtige mechanische Eigenschaften bestimmt werden.

Messinstrumente stellen in der wissenschaftlichen Forschung ein wesentliches Element zur Erkenntnisgewinnung dar. Das Besondere an Messinstrumenten im Large-scale Assessment in der Bildungsforschung ist, dass diese normalerweise für jede Studie neu konstruiert werden und dass die Testteilnehmer verschiedene Versionen des Tests bekommen. Hierbei ergeben sich potentielle Gefahren für die Akkuratheit und Validität der Messung. Um solche Gefahren zu minimieren, sollten (a) die Ursachen für Verzerrungen der Messung und (b) mögliche Strategien zur Optimierung der Messinstrumente eruiert werden. Deshalb wird in der vorliegenden Dissertation spezifischen Fragestellungen im Rahmen dieser beiden Forschungsanliegen nachgegangen. / Measurement instruments are essential elements in the acquisition of knowledge in scientific research. Special features of measurement instruments in large-scale assessments of student achievement are their frequent reconstruction and the usage of different test versions. Here, threats for the accuracy and validity of the measurement may emerge. To minimize such threats, (a) sources for potential bias of measurement and (b) strategies to optimize measuring instruments should be explored. Therefore, the present dissertation investigates several specific topics within these two research areas.