In der Dissertation wurde ein innovatives Portfoliomodell entwickelt, welches den Präferenzen einer großen Gruppe von Investoren entspricht, die mit der traditionellen Portfolio Selektion auf Basis von Mittelwertrendite und Varianz nicht zufrieden sind. Vor allem bezieht sich die Unzufriedenheit auf eine sehr spezifische Definition der Risiko- und Wertmaße, die angenommene Nutzenfunktion, die Risikodiversifizierung sowie die Beschränkung des Assetuniversums. Dies erschwert vor allem die Optimierung der modernen Finanzprodukte. Das im Modell verwendete Risikomaß-Ausfallrisiko drückt die Präferenzen der Investoren im Bereich unterhalb der Renditebenchmark aus. Die Renditenabweichung von der Benchmark nach oben werden nicht, wie im Falle des Mittelwertrendite-Varianz-Portfoliomodells, minimiert oder als risikoneutral, wie bei dem Mittelwertrendite-Ausfallrisiko-Portfoliomodell, betrachtet. Stattdessen wird ein Wertmaß, das Chance-Potenzial (Upper Partial Moment), verwendet, mit welchem verschiedene Investorenwünsche in diesem Bereich darstellbar sind. Die Eliminierung der Annahme der normalverteilten Renditen in diesem Chance-Potenzial-Ausfallrisiko-Portfoliomodell erlaubt eine korrekte Asset Allokation auch im Falle der nicht normalverteilten Renditen, die z. B. Finanzderivate, Aktien, Renten und Immobilien zu finden sind. Bei diesen tendiert das traditionelle Mittelwertrendite-Varianz-Portfoliomodell zu suboptimalen Entscheidungen. Die praktische Anwendung des Chance-Potenzial-Ausfallrisiko-Portfoliomodells wurde am Assetuniversum von Covered Calls, Protective Puts und Aktien gezeigt. / This thesis presents an innovative portfolio model appropriate for a large group of investors which are not content with the asset allocation with the traditional, mean return-variance based portfolio model above all in term of its rather specific definition of the risk and value decision parameters, risk diversification, related utility function and its restrictions imposed on the asset universe. Its modifiable risk measure ─ shortfall risk ─ expresses variable risk preferences below the return benchmark. The upside return deviations from the benchmark are not minimized as in case of the mean return-variance portfolio model or considered risk neutral as in the mean return-shortfall risk portfolio model, but employs variable degrees of the chance potential (upper partial moments) in order to provide investors with broader range of utility choices and so reflect arbitrary preferences. The elimination of the assumption of normally distributed returns in the chance potential-shortfall risk model allows correct allocation of assets with non-normally distributed returns as e.g. financial derivatives, equities, real estates, fixed return assets, commodities where the mean-variance portfolio model tends to inferior asset allocation decisions. The computational issues of the optimization algorithm developed for the mean-variance, mean-shortfall risk and chance potential-shortfall risk portfolio selection are described to ease their practical application. Additionally, the application of the chance potential-shortfall risk model is shown on the asset universe containing stocks, covered calls and protective puts.

In der Dissertation wurde ein innovatives Portfoliomodell entwickelt, welches den Präferenzen einer großen Gruppe von Investoren entspricht, die mit der traditionellen Portfolio Selektion auf Basis von Mittelwertrendite und Varianz nicht zufrieden sind. Vor allem bezieht sich die Unzufriedenheit auf eine sehr spezifische Definition der Risiko- und Wertmaße, die angenommene Nutzenfunktion, die Risikodiversifizierung sowie die Beschränkung des Assetuniversums. Das im Modell verwendete Risikomaß-Ausfallrisiko drückt die Präferenzen der Investoren im Bereich unterhalb der Renditebenchmark aus. Die Renditenabweichung von der Benchmark nach oben werden nicht, wie im Falle des Mittelwertrendite-Varianz-Portfoliomodells, minimiert oder als risikoneutral, wie bei dem Mittelwertrendite-Ausfallrisiko-Portfoliomodell, betrachtet. Stattdessen wird ein Wertmaß, das Chance-Potenzial (Upper Partial Moment), verwendet, mit welchem verschiedene Investorenwünsche in diesem Bereich darstellbar sind. Die Eliminierung der Annahme der normalverteilten Renditen in diesem Chance-Potenzial-Ausfallrisiko-Portfoliomodell erlaubt eine korrekte Asset Allokation auch im Falle der nicht normalverteilten Renditen, die z. B. Finanzderivate, Aktien, Renten und Immobilien zu finden sind. Bei diesen tendiert das traditionelle Mittelwertrendite-Varianz-Portfoliomodell zu suboptimalen Entscheidungen. Die praktische Anwendung des Chance-Potenzial-Ausfallrisiko-Portfoliomodells wurde am Assetuniversum von Covered Calls, Protective Puts und Aktien gezeigt. / This thesis presents an innovative portfolio model appropriate for a large group of investors which are not content with the asset allocation with the traditional, mean return-variance based portfolio model above all in term of its rather specific definition of the risk and value decision parameters, risk diversification, related utility function and its restrictions imposed on the asset universe. Its modifiable risk measure – shortfall risk – expresses variable risk preferences below the return benchmark. The upside return deviations from the benchmark are not minimized as in case of the mean return-variance portfolio model or considered risk neutral as in the mean return-shortfall risk portfolio model, but employs variable degrees of the chance potential (upper partial moments) in order to provide investors with broader range of utility choices and so reflect arbitrary preferences. The elimination of the assumption of normally distributed returns in the chance potential-shortfall risk model allows correct allocation of assets with non-normally distributed returns as e.g. financial derivatives, equities, real estates, fixed return assets, commodities where the mean-variance portfolio model tends to inferior asset allocation decisions. The computational issues of the optimization algorithm developed for the mean-variance, mean-shortfall risk and chance potential-shortfall risk portfolio selection are described to ease their practical application. Additionally, the application of the chance potential-shortfall risk model is shown on the asset universe containing stocks, covered calls and protective puts.

In der Dissertation wurde ein innovatives Portfoliomodell entwickelt, welches den Präferenzen einer großen Gruppe von Investoren entspricht, die mit der traditionellen Portfolio Selektion auf Basis von Mittelwertrendite und Varianz nicht zufrieden sind. Vor allem bezieht sich die Unzufriedenheit auf eine sehr spezifische Definition der Risiko- und Wertmaße, die angenommene Nutzenfunktion, die Risikodiversifizierung sowie die Beschränkung des Assetuniversums. Dies erschwert vor allem die Optimierung der modernen Finanzprodukte. Das im Modell verwendete Risikomaß-Ausfallrisiko drückt die Präferenzen der Investoren im Bereich unterhalb der Renditebenchmark aus. Die Renditenabweichung von der Benchmark nach oben werden nicht, wie im Falle des Mittelwertrendite-Varianz-Portfoliomodells, minimiert oder als risikoneutral, wie bei dem Mittelwertrendite-Ausfallrisiko-Portfoliomodell, betrachtet. Stattdessen wird ein Wertmaß, das Chance-Potenzial (Upper Partial Moment), verwendet, mit welchem verschiedene Investorenwünsche in diesem Bereich darstellbar sind. Die Eliminierung der Annahme der normalverteilten Renditen in diesem Chance-Potenzial-Ausfallrisiko-Portfoliomodell erlaubt eine korrekte Asset Allokation auch im Falle der nicht normalverteilten Renditen, die z. B. Finanzderivate, Aktien, Renten und Immobilien zu finden sind. Bei diesen tendiert das traditionelle Mittelwertrendite-Varianz-Portfoliomodell zu suboptimalen Entscheidungen. Die praktische Anwendung des Chance-Potenzial-Ausfallrisiko-Portfoliomodells wurde am Assetuniversum von Covered Calls, Protective Puts und Aktien gezeigt. / This thesis presents an innovative portfolio model appropriate for a large group of investors which are not content with the asset allocation with the traditional, mean return-variance based portfolio model above all in term of its rather specific definition of the risk and value decision parameters, risk diversification, related utility function and its restrictions imposed on the asset universe. Its modifiable risk measure – shortfall risk – expresses variable risk preferences below the return benchmark. The upside return deviations from the benchmark are not minimized as in case of the mean return-variance portfolio model or considered risk neutral as in the mean return-shortfall risk portfolio model, but employs variable degrees of the chance potential (upper partial moments) in order to provide investors with broader range of utility choices and so reflect arbitrary preferences. The elimination of the assumption of normally distributed returns in the chance potential-shortfall risk model allows correct allocation of assets with non-normally distributed returns as e.g. financial derivatives, equities, real estates, fixed return assets, commodities where the mean-variance portfolio model tends to inferior asset allocation decisions. The computational issues of the optimization algorithm developed for the mean-variance, mean-shortfall risk and chance potential-shortfall risk portfolio selection are described to ease their practical application. Additionally, the application of the chance potential-shortfall risk model is shown on the asset universe containing stocks, covered calls and protective puts.

Mechanische Eigenschaften, wie z.B. der Elastizitätsmodul oder die Fließspannung, sind wichtige Materialgrößen, um ein Material zu charakterisieren. Dies kann beispielsweise dazu dienen, ein Bauelement eines MEMS unter Berücksichtigung seiner Funktion zu optimieren. Daher ist es nötig, eine Messmethode zur Verfügung zu haben, die diese Größen auch in kleinen Dimensionen korrekt bestimmen kann, insbesondere auch in dünnen Schichten. Deshalb wurde ein eigenes Konzept basierend auf der Kombination von elastischer Modellierung und Nanoindentationsexperimenten in unserer Arbeitsgruppe entwickelt. Dieses Konzept beruht auf der Theorie der sphärischen Indentation in geschichtete Materialien (Image Load Method). In einem nächsten Schritt wurde dieser theoretische Ansatz erweitert, indem das Modell eines effektiven Indentors mittels des Erweiterten Hertzschen Ansatzes in das ursprüngliche Modell implentiert wurde. Zur gleichen Zeit wurden neue experimentelle Möglichkeiten entwickelt, die auf der Applikation einer definierten Lateralkraft in einem Indentationsexperiment beruhen. Bei der Auswertung dieser neuen experimentellen Methoden stellte sich heraus, dass die auf dem theoretischen Modell basierenden Fittingprozeduren einen subjektiven Faktor aufweisen, sodass je nach Nutzer der Auswertesoftware unterschiedliche Ergebnisse erhalten werden. Der Einfluss intrinsischer Spannungen auf Indentationsexperimente wurde ebenfalls bisher noch nicht systematisch untersucht. Daher ist es die Aufgabe dieser Arbeit, ebendiese offenen Fragen zu beantworten und die Methode der Nanoindentation weiter zu optimieren, um dieser Messmethode neue Anwendungsgebiete zu eröffnen. Die Untersuchungen zum Einfluss der intrinsischen Spannung auf die experimentell erhaltenen mechanischen Eigenschaften einer dünnen Schicht beinhalten ein Modellexperiment mit einer Formgedächtnislegierung (NiTinol), in welcher mittels einer eigens konstruierten Biegevorrichtung definierte biaxiale Spannungszustände eingestellt werden können. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Berechnung des Von- Mises-Spannungsfeldes mit dem Wert der intrinsischen Spannung korrigiert werden kann, so dass das erhaltene Maximum der Von-Mises-Spannung dem tatsächlichen Wert der Fließspannung des Materials entspricht. In der vorliegenden Arbeit werden des Weiteren detaillierte Untersuchungen der Entlastungskurven von Referenzmaterialien (BK7-Glas) und geschichteten Materialien (CrN Schicht auf Si) durchgeführt, die auf Berkovich- Indentationsmessungen beruhen. Dabei wurde insbesondere die Auswerteroutine basierend auf dem Konzept des effektiven Indentors dahingehend weiterentwickelt, dass der bisherige subjektive Einfluss erheblich reduziert werden konnte. Diese generell anwendbare Auswerteroutine (d0-Fit) zeichnet sich vor allem durch ein hohes Maß an Nachvollziehbarkeit und Reproduzierbarkeit aus. Mit der gleichzeitigen Anwendung einer Normal- und einer Lateralkraft in einem Indentationsexperiment mit einem spitzen Indentor (Berkovich) ist es möglich, weitere Informationen über die mechanischen Eigenschaften der untersuchten Probe zu gewinnen. Dabei wurde eine kritische Lateralkraft gefunden, die der kritischen Normalkraft einer partiellen Be- und Entlastung mit sphärischen Indentoren analog ist. Hierbei konnte die Möglichkeiten sowie Grenzen demonstriert werden, die das Modell des effektiven Indentors mit dem erweiterten Hertzschen Ansatzes bei der Auswertung der erhalten Messkurven bereitstellt. Diese Untersuchungen mit den bereits erwähnten Referenzmaterialien haben den Charakter eines empirischen Ansatzes. / Mechanical parameters, such as Young’s modulus or yield strength, are important material properties to characterize a material. These parameters can be used to optimize a construction unit of a MEMS with respect to its function for example. Therefore a measurement technique is needed that allows the determination of such mechanical properties even at very small length scales and especially in thin films. To assess the mechanical properties at small length scales and/or layered structures an experimental approach based on nanoindentation measurements and corresponding elastic modeling was developed within our working group. This approach uses the elastic theory of spherical indentation in layered structures based on a potential theory (Image Load Method). In a next step this theoretical approach was extended with implementation of the concept of the effectively shape indenter employing an extended Hertzian approach. At the same time new experimental techniques were developed opening the possibility to apply well defined lateral loads to nanoindentation experiments accompanied with precise measurement of the lateral loads and displacements. The theoretical model bases on fitting procedures of the experimentally obtained curves. During the evaluation of this new experimental nanoindentation approach a subjective factor within the fitting procedures was found, so that depending on the user different results can be derived. Furthermore the influence of intrinsic stresses on the nanoindentation data was not investigated systematically so far. The task of this work is therefore the answering of these open questions and to optimize the method of nanoindentation to open new application possibilities for this new nanoindentation approach. The investigations of the influence of the intrinsic stress on experimentally obtained mechanical properties of a thin film bases on a model experiment with a shape memory alloy (NiTinol). With the help of special designed bending device biaxial stress state can be induced in this material. It was shown that the calculation of the von Mises stress field can be corrected with the value of the intrinsic stress so that the obtained maximum of the von Mises stress corresponds to the yield strength of the material. Moreover it was shown that the onset of phase transformation from austenite to martensite under indentation loads corresponds to the von Mises stress criterion. In the present work detailed analysis of the unloading curves obtained with Berkovich nanoindentation on reference materials (BK7 borosilicate glass) and layered materials (CrN on Si substrate) was performed. The evaluation procedure was refined with respect to the subjective factor. The found procedure (d0-fit) is applicable in a general way and is characterized by a high degree of traceability and reproducibility. Using mixed loading conditions with a normal and a lateral load application at the same time with a sharp indenter (Berkovich) further information on the mechanical characteristics of a material can be derived. A critical lateral force (CLF) was found which is analogous to the critical normal force in loading-partial unloading indentation with spherical indenters. During this investigation the possibilities as well as the limitations of the theoretical model based on the effectively shaped indenter together with the extended Hertzian approach for the analysis of experimentally obtain unloading curves was shown. It should be noted that these investigations with reference materials have empirical character.

The main purpose of this workshop is to focus upon a complementary approach to the study of, and the investigation into, concepts related to Geometry- Space Strand. It ought to benefit educators especially those who prepare teachers for the primary/elementary schools. Participants in this workshop will initially learn the skills needed in Pop-Up Engineering to produce ‘hole’ 3- D paper models which illustrate some particular geometric concepts. The process of the construction of these models allows for building imagery, testing predictions, arousing and satisfying curiosity, connecting to Geometric concepts and most of all motivating and holding interest. It is envisaged that this approach to the teaching and learning of geometric concepts will provide grounds for discussion, enrichment, exploration, clarification of and ownership of ideas, and cross curriculum integration. It has the potential to reduce the apparent difficulty students experience with the study of geometric concepts.

The transport of contaminants in groundwater system is strongly influenced by various aquifer heterogeneity factors such as spatial aquifer heterogeneity of hydraulic conductivity and reactive substances distribution. The contaminants transport can be simulated by using numerical reactive transport models, and their fate can be possibly even predicted. Furthermore, reactive transport modeling is an essential tool to get a profound understanding of hydrological-geochemical complex processes and to make plausible predictions of assessment. The goal of this work is to improve our understanding of the groundwater contaminants fate and transport processes in heterogeneous aquifer systems, with a focus on nitrate problems. A large body of knowledge of the fate and transport of nitrogen species has been achieved by previous works, however, most previous models typically neglect the interrelation of physical and chemical aquifer heterogeneities on the contaminant fate and redox transformation, which is required for predicting the movement and behavior of nitrate and quantifying the impact of uncertainty of numerical groundwater simulation, and which motivates this study. The main research questions which are answered in this work are how aquifer heterogeneity influences on the nitrate fate and transport and then, what is the most influential aquifer heterogeneity factor must be considered. Among the various type of aquifer heterogeneity, physical and chemical aquifer heterogeneities are considered. The first part of the work describes groundwater flow system and hydrochemical characteristics of the study area (Hessian Ried, Germany). Especially, data analyses are performed with the hydrochemical data to identify the major driving force for nitrate reduction in the study area. The second part of the work introduces a kinetic model describing nitrate removal by using numerical simulation. The resulting model reproduces nitrate reduction processes and captures the sequence of redox reactions. The third and fourth parts show the influence of physical and chemical aquifer heterogeneity with varying variance, correlation length scale, and anisotropy ratio. Heterogeneous aquifer systems are realized by using stochastic approach. Results, in short, show that the most influential aquifer heterogeneity factors could change over time. With abundant requisite electron donors, physical aquifer heterogeneity significantly influences the nitrate reduction while chemical aquifer heterogeneity plays a minor role. Increasing the spatial variability of the hydraulic conductivity increases the nitrate removal efficiency of the system in addition. If these conditions are reversed, nitrate removal efficiency varies by the spatial heterogeneity of the available initial electron donor. The results indicate that an appropriate characterization of the physical and chemical properties can be of significant importance to predict redox contamination transport and design long-term remediation strategies and risk assessment.

Die Entwicklung liberalisierter Strommärkte bis hin zum Handel an Kassa- und Terminbörsen wird anhand der Beispiele der USA, Skandinaviens und Deutschlands dargestellt. Wesentliche Merkmale ausländischer Strommärkte lassen sich auf den seit 1998 liberalisierten deutschen Markt übertragen. Kern der Arbeit ist die Gestaltung eines Preisrisikomanagementkonzeptes für den Strommarkt. In diesem Zusammenhang wird der Cost-of-Carry-Ansatz zur Bewertung von Warentermingeschäften um eine Komponente des thermischen Wirkungsgrades von fossilen Kraftwerken ergänzt und somit eine Übertragbarkeit des Konzeptes auf den Strombereich vorgeschlagen. Da die Kenntnisse der Preisprozesse für das Risikomanagement im Strombereich unverzichtbar sind, wird eine Analyse der Spotpreise an der Leipziger Strombörse durchgeführt.

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