Ziel ist die räumliche Abbildung biologischer Materialien (Knochen, Kollagenfibrillen und Zähne) hinsichtlich deren Struktur auf der Nanometerskala mit Hilfe der Nanotomographie. Die Nanotomographie ist eine moderne dreidimensionale Volumenabbildungsmethode auf der Nanometerskala basierend auf der Rasterkraftmikroskopie. Für die Nanotomographie wurden Ätzprotokolle an Zähnen, Kollagenfibrillen und Knochen entwickelt, die einen gleichmäßigen Abtrag bewirken. Lineare Verschiebungen der aufgenommenen Schichten werden mit Hilfe der manuellen Registrierung korrigiert und zu einem Volumenbild rekonstruiert. Ein zentrales Ergebnis sind dabei erste hochaufgelöste Volumenbilder einzelner Kollagenfibrillen im nativen Knochen. Neben der konventionellen Nanotomographie wird ein Ansatz zur automatisierten Nanotomographie mit einer Auflösung von 10 nm am Beispiel des menschlichen Knochens und Zahnes demonstriert. Mit Hilfe von mikroskopischen und elektronenmikroskopischen Techniken wurden die verschiedenen Strukturebenen des humanen Zahn und Knochens abgebildet und die räumlichen Strukturen der TM-AFM-Bilder auf der Mikro- und Nanometerskala eingeordnet. Darüber hinaus konnte mit Hilfe analytischer Messmethoden die chemische Zusammensetzung des kortikalen nativen Knochens erfasst werden und Änderungen durch das Ätzen detektiert werden.

The synthesis and properties of metal phosphonates prepared using piperazine-based bisphosphonic acids have been investigated. The ligands N,N’-piperazinebis(methylenephosphonic acid) (H₄L), and the 2-methyl (H₄L-Me) and 2,5-dimethyl (H₄L 2,5-diMe) derivatives have been prepared using a modified Mannich reaction. Hydrothermal reaction of gels prepared from metal (II) acetates and the bisphosphonic acids results in the synthesis of four structures: STA-12, Ni VSB-5, Co H₂L.H₂O and Mg H₂L. STA-12, synthesised by reaction of Mn, Fe, Co or Ni acetate with H₄L or H₄L-Me, has been investigated further. STA-12 crystallises in the space group R⁻₃, and Ni STA-12 is the most crystalline version. Its structure was solved from synchrotron data (a = b = 27.8342(1) Å, c = 6.2421(3) Å, α = β = 90°, γ = 120°), and it has large 10 Å hexagonal shaped pores. Helical chains of Ni octahedra are coordinated by the ligands, resulting in phosphonate tetrahedra pointing towards the pore space. Water is present, both coordinated to the Ni²⁺ cations and physically adsorbed in the pores. Mixed metal structures based on Ni STA-12, where some Ni is replaced in the gel by another divalent metal (Mg, Mn, Fe or Co) can also be synthesised. Dehydration of STA-12 results in two types of behaviour, depending on the metal present. Rhombohedral symmetry is retained on dehydration of Mn and Fe STA-12, the a cell parameter decreasing compared to the as-prepared structures by 2.42 Å and 1.64 Å respectively. Structure solution of dehydrated Mn STA-12 indicates changes in the torsion angles of the piperazine ring bring the inorganic chains closer together. Fe and Mn STA-12 do not adsorb N₂, which is thought to be due to the formation of an amorphous surface layer. Dehydration of Ni and Co STA-12 causes crystallographic distortion. Three phases were isolated for Ni STA-12: removal of physically adsorbed water results in retention of rhombohedral symmetry, while dehydration at 323 K removes some coordinated water forming a triclinic structure. A fully dehydrated structure (dehydrated at 423 K) was solved from synchrotron data (a = 6.03475(5) Å, b = 14.9156(2) Å, c = 16.1572(7) Å, α = 112.5721(7)°, β = 95.7025(11)°, γ = 96.4950(11)°). The dehydration mechanism, followed by UV-vis and Infra-red spectroscopy, involves removal of water from the Ni²⁺ cations and full coordination of two out of three of the phosphonate tetrahedra forming three crystallographically distinct Ni and P atoms. No structural distortion takes place on dehydration of Ni and Co STA-12 prepared using the methylated bisphosphonate, and the solids give a higher N₂ uptake as a result. Dehydrated Ni and Co STA-12 were tested for adsorption performance for fuel related gases and probe molecules. Investigations were undertaken at low temperature with H₂, CO and CO₂, and ambient temperature with CO₂, CH₄, CH₃CN, CH₃OH and large hydrocarbons. Due to the presence of lower crystallinity, Co STA-12 has an inferior adsorption performance to Ni STA-12, although it has similar adsorption enthalpies for CO₂ at ambient temperature (-30 to -35 kJ mol⁻¹). Ni STA-12 adsorbs similar amounts of CO₂ and N₂ at low temperature, indicating the adsorption mechanisms are similar. Also, it adsorbs 10 × more CO₂ than CH₄ at low pressure, meaning it could be used for separation applications. Ni STA-12 adsorbs 2 mmol g⁻¹ H₂ with an enthalpy of -7.5 kJ mol⁻¹, the uptake being due to adsorption on only one-third of the Ni²⁺ cations. The uptake for CO is 6 mmol g⁻¹, with adsorption enthalpies ranging from -24 to -14 kJ mol⁻¹. This uptake is due to adsorption on all the Ni²⁺, meaning the adsorption enthalpies are high enough to allow the structure to relax. This is also observed for adsorption of CH₃CN and CH₃OH, where there is a return to rhombohedral symmetry after uptake. The adsorption sites in dehydrated Ni and Co STA-12 were investigated via Infra-red spectroscopic analysis of adsorbed probe molecules (H₂, CO, CO₂, CH₃CN and CH₃OH). The results indicate the adsorption sites at both low and ambient temperature are the metal cations and the P=O groups. The metal cation sites are also characterised as Lewis acids with reasonable strength. STA-12 was shown to have acidic activity for the liquid phase selective oxidations of 1-hexene and cyclohexene, although there is evidence active sites are coordinated by products and/or solvents during the reaction. STA-12 also demonstrates basic activity for the Knoevenagel condensation of ethyl cyanoacetate and benzaldehyde. Modification of STA-12 by adsorption of diamine molecules causes a slight increase in the basicity, and the highest conversions are where water and diamine molecules are both present.

Im Osterzgebirge sowie im nordöstlich daran angrenzenden Elbtalschiefergebirge wurde mit Unterbrechungen über mehrere Jahrhunderte Bergbau auf Eisen betrieben. Für die Besiedlung, den Bergbau auf andere Metalle, die Landwirtschaft und das Handwerk in der Region hatte der Eisenerzbergbau eine gewisse Bedeutung. Im Gegensatz zum Silber- und Buntmetallbergbau ist über den Eisenerzbergbau allerdings nur relativ wenig bekannt. Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand deshalb darin, eine zusammenfassende geologisch-geographische Darstellung, die sowohl den historischen Eisenerzbergbau im Osterzgebirge als auch den historischen Eisenerzbergbau im Elbtalschiefergebirge beinhaltet, zu erarbeiten. Um ein hohes Maß an Vollständigkeit zu gewährleisten, wurden die Erkenntnisse aus Archiven, Bibliotheken und Sammlungen zusammengetragen. Überdies wurde auch auf das Fachwissen von Heimatvereinen, Bergbaumuseen und Hobbyhistorikern zurückgegriffen. Ferner wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht, welche Typen von Eisenerzlagerstätten es im Osterzgebirge und im Elbtalschiefergebirge gab, wie diese entstanden sind, um welche Mineralisation und um welche Art von Eisenerztypen es sich dabei handelt. Mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Methoden der Analytik (REM-EDX) werden zudem die Mineralparagenese und die chemische Zusammensetzung von historischen und neuen Eisenerzproben aus dem Osterz- und Elbtalschiefergebirge untersucht. Ferner wird den Fragestellungen nachgegangen, wann diese Eisenerzlagerstätten erschlossen wurden, über welchen Zeitraum sie unter Abbau standen und wie viel Eisenerz aus den jeweiligen Gruben gefördert wurde. Hierfür erfolgte eine detaillierte Dokumentation der wichtigsten ehemaligen Eisenerzlagerstätten mit den dazugehörigen Zeugnissen des historischen Eisenerzbergbaus. Darauf aufbauend werden die Bedeutung des Eisenerzbergbaus und des daran angeschlossenen Eisenhüttenwesens für die wirtschaftliche und kulturelle Entwicklung des Gebietes untersucht. Des Weiteren werden die regionalen Beziehungen zu anderen Bergbau- und Wirtschaftszweigen aufgezeigt. Der Prozess des Aufbrechens der regionalen Wirtschaftsstrukturen im Zuge der Industrialisierung wird eingehend erläutert. Und die Gründe für den Niedergang des Eisenerzbergbaus und Eisenhüttenwesens werden ebenfalls genannt. Danach erfolgt eine Betrachtung darüber, welche bergbauhistorischen Zeugnisse heute im Gelände noch auffindbar bzw. welche Nachfolgenutzungen an den Standorten des historischen Eisenerzbergbaus und des Eisenhüttenwesens gegenwärtig vorhanden sind. Abschließend wird erläutert welche Schlussfolgerungen für die Nutzung des geotouristischen Potenzials sich daraus ergeben.

Im Osterzgebirge sowie im nordöstlich daran angrenzenden Elbtalschiefergebirge wurde mit Unterbrechungen über mehrere Jahrhunderte Bergbau auf Eisen betrieben. Für die Besiedlung, den Bergbau auf andere Metalle, die Landwirtschaft und das Handwerk in der Region hatte der Eisenerzbergbau eine gewisse Bedeutung. Im Gegensatz zum Silber- und Buntmetallbergbau ist über den Eisenerzbergbau allerdings nur relativ wenig bekannt. Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand deshalb darin, eine zusammenfassende geologisch-geographische Darstellung, die sowohl den historischen Eisenerzbergbau im Osterzgebirge als auch den historischen Eisenerzbergbau im Elbtalschiefergebirge beinhaltet, zu erarbeiten. Um ein hohes Maß an Vollständigkeit zu gewährleisten, wurden die Erkenntnisse aus Archiven, Bibliotheken und Sammlungen zusammengetragen. Überdies wurde auch auf das Fachwissen von Heimatvereinen, Bergbaumuseen und Hobbyhistorikern zurückgegriffen. Ferner wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht, welche Typen von Eisenerzlagerstätten es im Osterzgebirge und im Elbtalschiefergebirge gab, wie diese entstanden sind, um welche Mineralisation und um welche Art von Eisenerztypen es sich dabei handelt. Mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Methoden der Analytik (REM-EDX) werden zudem die Mineralparagenese und die chemische Zusammensetzung von historischen und neuen Eisenerzproben aus dem Osterz- und Elbtalschiefergebirge untersucht. Ferner wird den Fragestellungen nachgegangen, wann diese Eisenerzlagerstätten erschlossen wurden, über welchen Zeitraum sie unter Abbau standen und wie viel Eisenerz aus den jeweiligen Gruben gefördert wurde. Hierfür erfolgte eine detaillierte Dokumentation der wichtigsten ehemaligen Eisenerzlagerstätten mit den dazugehörigen Zeugnissen des historischen Eisenerzbergbaus. Darauf aufbauend werden die Bedeutung des Eisenerzbergbaus und des daran angeschlossenen Eisenhüttenwesens für die wirtschaftliche und kulturelle Entwicklung des Gebietes untersucht. Des Weiteren werden die regionalen Beziehungen zu anderen Bergbau- und Wirtschaftszweigen aufgezeigt. Der Prozess des Aufbrechens der regionalen Wirtschaftsstrukturen im Zuge der Industrialisierung wird eingehend erläutert. Und die Gründe für den Niedergang des Eisenerzbergbaus und Eisenhüttenwesens werden ebenfalls genannt. Danach erfolgt eine Betrachtung darüber, welche bergbauhistorischen Zeugnisse heute im Gelände noch auffindbar bzw. welche Nachfolgenutzungen an den Standorten des historischen Eisenerzbergbaus und des Eisenhüttenwesens gegenwärtig vorhanden sind. Abschließend wird erläutert welche Schlussfolgerungen für die Nutzung des geotouristischen Potenzials sich daraus ergeben.

Tato práce se zabývá možnostmi kvantitativního zobrazování ve skenovacím (transmisním) elektronovém mikroskopu (S|T|EM) společně s jejich korelativní aplikací. Práce začíná popisem metody kvantitativního STEM (qSTEM), kde lze stanovenou lokální tloušťku vzorku dát do spojitosti s ozářenou dávkou, a vytvořit tak studii úbytku hmoty. Tato metoda byla použita při studiu ultratenkých řezů zalévací epoxidové pryskyřice za různých podmínek (stáří, teplota, kontrastování, čištění pomocí plazmy, pokrytí uhlíkem, proud ve svazku). V rámci této části jsou diskutovány a demonstrovány možnosti kalibračního procesu detektoru, nezbytné pozadí Monte Carlo simulací elektronového rozptylu a dosažitelná přesnost metody. Metoda je pak rozšířena pro použití detektoru zpětně odražených elektronů (BSE), kde byla postulována, vyvinuta a testována nová kalibrační technika založená na odrazu primárního svazku na elektronovém zrcadle. Testovací vzorky byly různě tenké vrstvy v tloušťkách mezi 1 až 25 nm. Použití detektoru BSE přináší možnost měřit tloušťku nejen elektronově průhledných vzorků jako v případě qSTEM, ale také tenkých vrstev na substrátech - qBSE. Obě výše uvedené metody (qSTEM a qBSE) jsou založeny na intenzitě zaznamenaného obrazu, a to přináší komplikaci, protože vyžadují správnou kalibraci detektoru, kde jen malý posun úrovně základního signálu způsobí významnou změnu výsledků. Tato nedostatečnost byla překonána v případě qSTEM použitím nejpravděpodobnějšího úhlu rozptylu (zachyceného pixelovaným STEM detektorem), namísto integrální intenzity obrazu zachycené prstencovým segmentem detektoru STEM. Výhodou této metody je její použitelnost i na data, která nebyla předem zamýšlena pro využití qSTEM, protože pro aplikaci metody nejsou potřeba žádné zvláštní předchozí kroky. Nevýhodou je omezený rozsah detekovatelných tlouštěk vzorku způsobený absencí píku v závislosti signálu na úhlu rozptylu. Obecně platí, že oblast s malou tloušťkou je neměřitelná stejně tak jako tloušťka příliš silná (použitelný rozsah je pro latex 185 - 1 000 nm; rozsah je daný geometrií detekce a velikostí pixelů). Navíc jsou v práci prezentovány korelativní aplikace konvenčních a komerčně dostupných kvantitativních technik katodoluminiscence (CL) a rentgenové energiově disperzní spektroskopie (EDX) spolu s vysokorozlišovacími obrazy vytvořenými pomocí sekundárních a prošlých elektronů.

Im Osterzgebirge sowie im nordöstlich daran angrenzenden Elbtalschiefergebirge wurde mit Unterbrechungen über mehrere Jahrhunderte Bergbau auf Eisen betrieben. Für die Besiedlung, den Bergbau auf andere Metalle, die Landwirtschaft und das Handwerk in der Region hatte der Eisenerzbergbau eine gewisse Bedeutung. Im Gegensatz zum Silber- und Buntmetallbergbau ist über den Eisenerzbergbau allerdings nur relativ wenig bekannt. Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand deshalb darin, eine zusammenfassende geologisch-geographische Darstellung, die sowohl den historischen Eisenerzbergbau im Osterzgebirge als auch den historischen Eisenerzbergbau im Elbtalschiefergebirge beinhaltet, zu erarbeiten. Um ein hohes Maß an Vollständigkeit zu gewährleisten, wurden die Erkenntnisse aus Archiven, Bibliotheken und Sammlungen zusammengetragen. Überdies wurde auch auf das Fachwissen von Heimatvereinen, Bergbaumuseen und Hobbyhistorikern zurückgegriffen. Ferner wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht, welche Typen von Eisenerzlagerstätten es im Osterzgebirge und im Elbtalschiefergebirge gab, wie diese entstanden sind, um welche Mineralisation und um welche Art von Eisenerztypen es sich dabei handelt. Mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Methoden der Analytik (REM-EDX) werden zudem die Mineralparagenese und die chemische Zusammensetzung von historischen und neuen Eisenerzproben aus dem Osterz- und Elbtalschiefergebirge untersucht. Ferner wird den Fragestellungen nachgegangen, wann diese Eisenerzlagerstätten erschlossen wurden, über welchen Zeitraum sie unter Abbau standen und wie viel Eisenerz aus den jeweiligen Gruben gefördert wurde. Hierfür erfolgte eine detaillierte Dokumentation der wichtigsten ehemaligen Eisenerzlagerstätten mit den dazugehörigen Zeugnissen des historischen Eisenerzbergbaus. Darauf aufbauend werden die Bedeutung des Eisenerzbergbaus und des daran angeschlossenen Eisenhüttenwesens für die wirtschaftliche und kulturelle Entwicklung des Gebietes untersucht. Des Weiteren werden die regionalen Beziehungen zu anderen Bergbau- und Wirtschaftszweigen aufgezeigt. Der Prozess des Aufbrechens der regionalen Wirtschaftsstrukturen im Zuge der Industrialisierung wird eingehend erläutert. Und die Gründe für den Niedergang des Eisenerzbergbaus und Eisenhüttenwesens werden ebenfalls genannt. Danach erfolgt eine Betrachtung darüber, welche bergbauhistorischen Zeugnisse heute im Gelände noch auffindbar bzw. welche Nachfolgenutzungen an den Standorten des historischen Eisenerzbergbaus und des Eisenhüttenwesens gegenwärtig vorhanden sind. Abschließend wird erläutert welche Schlussfolgerungen für die Nutzung des geotouristischen Potenzials sich daraus ergeben.

Im Osterzgebirge sowie im nordöstlich daran angrenzenden Elbtalschiefergebirge wurde mit Unterbrechungen über mehrere Jahrhunderte Bergbau auf Eisen betrieben. Für die Besiedlung, den Bergbau auf andere Metalle, die Landwirtschaft und das Handwerk in der Region hatte der Eisenerzbergbau eine gewisse Bedeutung. Im Gegensatz zum Silber- und Buntmetallbergbau ist über den Eisenerzbergbau allerdings nur relativ wenig bekannt. Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand deshalb darin, eine zusammenfassende geologisch-geographische Darstellung, die sowohl den historischen Eisenerzbergbau im Osterzgebirge als auch den historischen Eisenerzbergbau im Elbtalschiefergebirge beinhaltet, zu erarbeiten. Um ein hohes Maß an Vollständigkeit zu gewährleisten, wurden die Erkenntnisse aus Archiven, Bibliotheken und Sammlungen zusammengetragen. Überdies wurde auch auf das Fachwissen von Heimatvereinen, Bergbaumuseen und Hobbyhistorikern zurückgegriffen. Ferner wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht, welche Typen von Eisenerzlagerstätten es im Osterzgebirge und im Elbtalschiefergebirge gab, wie diese entstanden sind, um welche Mineralisation und um welche Art von Eisenerztypen es sich dabei handelt. Mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Methoden der Analytik (REM-EDX) werden zudem die Mineralparagenese und die chemische Zusammensetzung von historischen und neuen Eisenerzproben aus dem Osterz- und Elbtalschiefergebirge untersucht. Ferner wird den Fragestellungen nachgegangen, wann diese Eisenerzlagerstätten erschlossen wurden, über welchen Zeitraum sie unter Abbau standen und wie viel Eisenerz aus den jeweiligen Gruben gefördert wurde. Hierfür erfolgte eine detaillierte Dokumentation der wichtigsten ehemaligen Eisenerzlagerstätten mit den dazugehörigen Zeugnissen des historischen Eisenerzbergbaus. Darauf aufbauend werden die Bedeutung des Eisenerzbergbaus und des daran angeschlossenen Eisenhüttenwesens für die wirtschaftliche und kulturelle Entwicklung des Gebietes untersucht. Des Weiteren werden die regionalen Beziehungen zu anderen Bergbau- und Wirtschaftszweigen aufgezeigt. Der Prozess des Aufbrechens der regionalen Wirtschaftsstrukturen im Zuge der Industrialisierung wird eingehend erläutert. Und die Gründe für den Niedergang des Eisenerzbergbaus und Eisenhüttenwesens werden ebenfalls genannt. Danach erfolgt eine Betrachtung darüber, welche bergbauhistorischen Zeugnisse heute im Gelände noch auffindbar bzw. welche Nachfolgenutzungen an den Standorten des historischen Eisenerzbergbaus und des Eisenhüttenwesens gegenwärtig vorhanden sind. Abschließend wird erläutert welche Schlussfolgerungen für die Nutzung des geotouristischen Potenzials sich daraus ergeben.