Ziel der Untersuchungen war die Charakterisierung der Protonierungs-, Komplexbildungs- und Verteilungseigenschaften von tripodalen Azaliganden unter Anwendung thermodynamischer und spektroskopischer Verfahren. Im Vordergrund stand dabei der Einfluß des Lösungsmittels auf die zugrundeliegenden Gleichgewichte. Ausgehend von dem Aminopodanden Tris(2-aminoethylamin) (tren) wurden für eine Reihe abgeleiteter Verbindungen mit unterschiedlichen Stickstoffdonorfunktionen und Substituenten Faktoren untersucht, welche die beteiligten Gleichgewichte beeinflussen. Das Protonierungsverhalten der Polyaminverbindungen ist im starken Maße von elektrostatischen, elektronischen und Solvenseinflüssen abhängig, welche durch den Abstand der benachbarten Aminfunktionen, die Substitution am Aminstickstoffatom und die sterischen Eigenschaften der Substituenten bestimmt werden. Faktoren, welche die Solvatation der Aminfunktionen verringern, führen zu einer Verringerung der Protonierungskonstanten. Zudem beeinflussen die Zusammensetzung der verwendeten Methanol-Wasser-Gemische sowie das verwendete Leitsalz die Protonierungskonstanten z.T. deutlich. Die Komplexbildung der untersuchten Azapodanden mit Ag+ in Methanol zeigt Unterschiede, welche hauptsächlich auf die unterschiedliche Basizität von Imin- bzw. Aminstickstoffatomen sowie Substituenteneffekte zurückzuführen sind. Von sterisch aufwendigen Substituenten an den Donorfunktionen der Podandarme können zudem destabilisiernde Effekte infolge der Beeinflussung der Koordinationsgeometrie von Ag+ ausgehen. Heteroditope Tetraazacryptanden zeigen gegenüber abgeleiteten offenkettigen Podanden erhöhte Stabilitätskonstanten, wobei auch die Verknüpfungsposition der tripodalen Einheiten am Phenylspacer und die Bindung von Wasser im Käfighohlraum eine Rolle spielen. Lösungsmittelpolarität und Gegenion haben einen deutlichen Einfluß auf die Komplexbildung mit Ag+. Der Schwerpunkt von Untersuchungen an Zweiphasensystemenen wäßrig-organisch lag auf dem Übergang von Wasser in die organische Phase unter dem Einfluß von extrahierten Spezies bei der Kationen- und Anionenextraktion. Mit der Verteilung von Liganden und Kationen- bzw. Anionenkomplexen lassen sich Änderungen des Wassersättigungsgehaltes in der niedrigpolaren organischen Phase registrieren, die mit der unterschiedlichen Hydratation der Spezies korrelieren. Qualitativ wurde die Hydratation von Azapodanden mittels IR- und 1H-NMR-Spektroskopie nachgewiesen, wobei auch Hinweise auf bestimmte, die Hydratation verringernde Faktoren, wie intramolekulare Wasserstoffbrücken, erhalten wurden. Quantitativ konnten mittels Karl-Fischer-Titration und Verteilungsmessungen Hydratationszahlen für ausgewählte Ligansysteme bestimmt werden. Extrahierte Komplexe der Verbindungen mit Ag+, Co2+, Ni2+ und Zn2+ zeigen eine gegenüber den freien Komplexbildnern veränderte Hydratation. Bei Ag+ kann in allen Fällen von einer deutlichen Verringerung der Hydratationszahlen ausgegangen werden. Für die zweifachgeladenen Kationen konnte kein klarer Nachweis erbracht werden. Es ergeben sich aber Hinweise, wonach zum Teil keine Verringerung auftritt, was auf eine zusätzliche Koordinationsstellen von Wasser am Kation hinweist. Bei der Iodidextraktion treten bei gleichzeitiger pH-Abhängigkeit mehrere Komplexspezies auf, was die Bestimmung von Hydratationszahlen erschwert. Als hilfreich erwies sich die Simulation für verschiedene mögliche Zusammensetzungen. Dabei stellte sich heraus, daß der 1:1-Komplex des untersuchten monoprotonierten Aminopodanden in Chloroform wahrscheinlich stärker hydratisiert ist als der freie Ligand, während die entsprechende 1:2-Spezies (Ligand:Iodid) eine ähnliche oder schwächere Hydratation aufweist als der Ligand.

The rapid growth of text based information on the World Wide Web and various applications making use of this data motivates the need for efficient and effective methods to identify and separate the “main content” from the additional content items, such as navigation menus, advertisements, design elements or legal disclaimers. Firstly, in this thesis, we study, develop, and evaluate R2L, DANA, DANAg, and AdDANAg, a family of novel algorithms for extracting the main content of web documents. The main concept behind R2L, which also provided the initial idea and motivation for the other three algorithms, is to use well particularities of Right-to-Left languages for obtaining the main content of web pages. As the English character set and the Right-to-Left character set are encoded in different intervals of the Unicode character set, we can efficiently distinguish the Right-to-Left characters from the English ones in an HTML file. This enables the R2L approach to recognize areas of the HTML file with a high density of Right-to-Left characters and a low density of characters from the English character set. Having recognized these areas, R2L can successfully separate only the Right-to-Left characters. The first extension of the R2L, DANA, improves effectiveness of the baseline algorithm by employing an HTML parser in a post processing phase of R2L for extracting the main content from areas with a high density of Right-to-Left characters. DANAg is the second extension of the R2L and generalizes the idea of R2L to render it language independent. AdDANAg, the third extension of R2L, integrates a new preprocessing step to normalize the hyperlink tags. The presented approaches are analyzed under the aspects of efficiency and effectiveness. We compare them to several established main content extraction algorithms and show that we extend the state-of-the-art in terms of both, efficiency and effectiveness. Secondly, automatically extracting the headline of web articles has many applications. We develop and evaluate a content-based and language-independent approach, TitleFinder, for unsupervised extraction of the headline of web articles. The proposed method achieves high performance in terms of effectiveness and efficiency and outperforms approaches operating on structural and visual features. / Das rasante Wachstum von textbasierten Informationen im World Wide Web und die Vielfalt der Anwendungen, die diese Daten nutzen, macht es notwendig, effiziente und effektive Methoden zu entwickeln, die den Hauptinhalt identifizieren und von den zusätzlichen Inhaltsobjekten wie z.B. Navigations-Menüs, Anzeigen, Design-Elementen oder Haftungsausschlüssen trennen. Zunächst untersuchen, entwickeln und evaluieren wir in dieser Arbeit R2L, DANA, DANAg und AdDANAg, eine Familie von neuartigen Algorithmen zum Extrahieren des Inhalts von Web-Dokumenten. Das grundlegende Konzept hinter R2L, das auch zur Entwicklung der drei weiteren Algorithmen führte, nutzt die Besonderheiten der Rechts-nach-links-Sprachen aus, um den Hauptinhalt von Webseiten zu extrahieren. Da der lateinische Zeichensatz und die Rechts-nach-links-Zeichensätze durch verschiedene Abschnitte des Unicode-Zeichensatzes kodiert werden, lassen sich die Rechts-nach-links-Zeichen leicht von den lateinischen Zeichen in einer HTML-Datei unterscheiden. Das erlaubt dem R2L-Ansatz, Bereiche mit einer hohen Dichte von Rechts-nach-links-Zeichen und wenigen lateinischen Zeichen aus einer HTML-Datei zu erkennen. Aus diesen Bereichen kann dann R2L die Rechts-nach-links-Zeichen extrahieren. Die erste Erweiterung, DANA, verbessert die Wirksamkeit des Baseline-Algorithmus durch die Verwendung eines HTML-Parsers in der Nachbearbeitungsphase des R2L-Algorithmus, um den Inhalt aus Bereichen mit einer hohen Dichte von Rechts-nach-links-Zeichen zu extrahieren. DANAg erweitert den Ansatz des R2L-Algorithmus, so dass eine Sprachunabhängigkeit erreicht wird. Die dritte Erweiterung, AdDANAg, integriert eine neue Vorverarbeitungsschritte, um u.a. die Weblinks zu normalisieren. Die vorgestellten Ansätze werden in Bezug auf Effizienz und Effektivität analysiert. Im Vergleich mit mehreren etablierten Hauptinhalt-Extraktions-Algorithmen zeigen wir, dass sie in diesen Punkten überlegen sind. Darüber hinaus findet die Extraktion der Überschriften aus Web-Artikeln vielfältige Anwendungen. Hierzu entwickeln wir mit TitleFinder einen sich nur auf den Textinhalt beziehenden und sprachabhängigen Ansatz. Das vorgestellte Verfahren ist in Bezug auf Effektivität und Effizienz besser als bekannte Ansätze, die auf strukturellen und visuellen Eigenschaften der HTML-Datei beruhen.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein synthetischer Membrantransporter für acetylierte Aminosäurecarboxylate entworfen und hergestellt. Als Bindungsstelle für die Carboxylate wurde das Guanidiniocarbonylpyrrol-Motiv von Schmuck verwendet. In den Seitenarm des Pyrrols wurde ein L-Valinamid-Rest eingebracht, um die Möglichkeit zu zusätzlichen Wasserstoffbrückenbindungen zu bieten und gegebenenfalls Substrat- und Enantioselektivität zu erreichen. Zur Herstellung der Löslichkeit in unpolaren Medien wie dem Inneren der Zellmembran musste eine lipophile Gruppe eingebracht werden. Als löslichkeitsvermittelnder Rest wurde Tris-(Dodecyloxy)phenylmethylen ausgewählt, das drei lange unpolare Alkylreste trägt. Zusammengenommen ergab sich so ein Rezeptor für Oxo-Anionen und speziell für Aminosäurecarboxylate mit erhöhter Löslichkeit in organischen Medien. Somit war die Fähigkeit zu Membrantransport gegeben. In Kraftfeldrechnungen erhielt man die vermutliche Struktur des Rezeptor-Substrat-Komplexes, der eine Kombination aus einer Salzbrücke, Wasserstoffbrückenbindungen und einer Stapelwechselwirkung von Guanidinum-Kation, Benzylgruppe und ggf. aromatischem Rest des Aminosäuresubstrates aufweist. Nach erfolgreicher Synthese wurde in Extraktionsexperimenten die Fähigkeit des Rezeptors erprobt, Aminosäurecarboxylate aus einer wässrigen in eine organische Phase aus zu überführen. Man erhielt das beste Extraktionsvermögen für Ac-Trp-OH, gefolgt von Ac Phe OH und Ac Tyr OH. Es wurde eine neue Formel aufgestellt, mit der aus den pKS-Werten der Substrate und den Extraktionsdaten mit und ohne Rezeptor die Bindungskonstanten der Rezeptor-Substrat-Komplexe berechnet werden konnten. Die Größe der Bindungkonstanten entsprach der Reihenfolge Trp > Tyr > Phe ~ Val mit den höchsten Bindungskonstanten für das Tryptophanderivat mit 1.5*10E4 1/M. Zur Bestätigung der Bindungskonstanten wurden ITC-Messungen durchgeführt. Es wurden Messungen des Rezeptors in Chloroform mit den tert-Butylammoniumsalzen der acetylierten Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Valin durchgeführt. Für die Werte von Enthalpie und Entropie konnten bei dieser Auswertung konsistente Werte ermittelt werden. Die höchsten Werte der Enthalpie erhielt man für das Tyrosinderivat mit 3.7*10E3 cal/mol, gefolgt vom Phenylalaninderivat mit 2.8*10E3 cal/mol und Valinderivat mit 1.3*10E3 cal/mol. Diese Abstufung entspricht dem Einfluss des aromatischen Restes, der durch die Stapelwechselwirkung mit dem Guanidinium-Kation die Bindungswärme erhöht und durch den damit verbundenen engeren Komplex den Wert für die Entropie senkt. Für die Evaluierung des Transportvermögens wurden U-Rohr-Versuche verschiedener Art durchgeführt. Es wurde ein Gradient von pH 6 in der Ausgangsphase auf pH 8 in der Zielphase eingesetzt, wodurch der Rezeptor an der Grenzfläche zur Zielphase deprotoniert wurde, was zu gerichtetetem Transport führte. Es ergaben sich recht starke Unterschiede für die Fluxwerte der einzelnen Substraten, die der Reihenfolge Val > Phe > Ala > Trp > Tyr folgten. Dabei wurde das Valinderivat um den Faktor 17 schneller als das Tyrosinderivat befördert, mit dem recht hohen Flux von 1.11*10E-6 mol/m2*s, was nahe an den höchsten literaturbekannten Wert für acetylierte Aminosäuren heranreicht. Durch Verwendung gleicher Substratkonzentrationen in Start- und Zielphase konnte aktiver Transport nachgewiesen werden, d.h. Transport gegen das Konzentrationsgefälle. Die Triebkraft des Transportes war der Gradient von pH 6 auf pH 8 zwischen Ausgangs- und Zielphase, der durch den Symport von Substrat und einem Proton ausgeglichen wurde. Bei einem kompetitiven Versuch mit einer Mischung der verschiedenen Substrate in der Ausgangsphase wurden veränderte Fluxwerte und Selektivitäten festgestellt. Die neue Reihenfolge der Transportgeschwindigkeit war nun Trp > Phe > Val > Tyr > Ala, wobei die Fluxwerte fast durchgehend niedriger waren als im Einzelversuch. Die Veränderung der Werte erschließt sich bei Vergleich mit den thermodynamischen Daten aus den Extraktionsexperimenten. Bei direkter Konkurrenz um den Rezeptor wurden diejenigen Substrate mit den höchsten Bindungskonstanten bevorzugt, unabhängig von ihrer Transportgeschwindigkeit. Die schwächer bindenden Substrate wurden aus dem Komplex verdrängt und wiesen deswegen niedrigere Transportwerte auf. Der kompetitive Versuch ist somit eine stärkere Abbildung der Bindungsstärke und entspricht eher der Situation in einer realen Zelle. / Within the scope of this work a new membrane carrier for acetylated amino acids was designed and synthesized. For the binding site of the carboxylate the guanidinio-carbonylpyrrole motif by Schmuck was selected. In the pyrrole’s side chain an L-valinamide residue was introduced, to allow for additional hydrogen bonding and potentially achieve substrate- and enantioselectivity. For solubility in nonpolar media such as the inner part of the cell membrane a lipophilic group had to be introduced. Tris-(dodecyloxy)-phenylmethylene, which bears three long, nonpolar alkyl chains, was selected to procure the desired solubility. All in all this yielded a receptor for oxo-anions and especially for amino acid carboxylates with increased solubility in organic media. This design resulted in the ability for membrane transport. In force field calculations the probable structure of the receptor-substrate-complex was obtained. It showed a combination of a salt bridge, hydrogen bonds and pi-stacking between the guanidinium cation, the benzyl group and, if applicable, the amino acid’s aromatic residue. After the successful synthesis, extraction experiments were carried out to test the receptor’s ability to transfer amino acid carboxylates from an aqueous into an organic phase. The best extractability was attained for Ac-Trp-OH, followed by Ac-Phe-OH and Ac-Tyr-OH. A new equation was established to calculate the binding constants of the receptor-substrate-complexes with the known pKS-values of the substrates and the extraction data with and without receptor. The values of the binding constants followed the order Trp > Tyr > Phe ~ Val with the highest values for the tryptophane derivative with 1.5*10E4 1/M. To confirm the binding constants, ITC experiments were conducted. Measurements of the receptor in chloroform with the tert-butylammonium salts of the acetylated amino acids phenylalanine, tyrosine and valine were conducted.For the enthalpy and entropy consistent values could be determined. These were 3.7*10E3 cal/mol for the tyrosine derivative, 2.8*10E3 cal/mol for the phenylalanine derivative and 1.3*10E3 cal/mol for the valine derivative. This incrementation complies with the influence of the aromatic residue, which increases the binding heat by the pi-stacking and decreases the value of the entropy because of the resulting tighter complex. For the evaluation of the transport capabilities various U-tube experiments were conducted. A gradient from pH 6 in the source phase to pH 8 in the target phase was employed, which led to deprotonation of the receptor near the interface to the target phase, resulting in directed transport. There were quite strong differences for the substrates’ flux values, which followed the order of Val > Phe > Ala > Trp > Tyr. The valine derivative was transported 17 times faster than the tyrosine derivative, with a quite high flux of 1.11*10E-6 mol/m2*s. This is close to the highest literature-known value for acetylated amino acids. By employing analogous substrate concentrations in the source and target phase, active transport, that is transport against the concentration gradient, could be achieved. The driving force of the transport was the gradient from pH 6 to pH 8 between the source and target phase, which was diminished by the symport of substrate and a proton. In a competitive experiment with a mixture of the various substrates in the source phase different values for flux and selectivity were found. The new order of the transport velocities was now Trp > Phe > Val > Tyr > Ala. Nearly all of the flux values were lower than before. The change of the values can be explained by the comparison with the thermodynamic data from the extraction experiments. With direct competition for the receptor, the substrates with higher binding constants were preferred, independent of their transport velocity. The substrates with weaker binding were expulsed from the complex and now showed lower transport values. The competitive transport experiment is therefor a better depiction of the binding strength and comes closer to the situation in a real cell.

Supplementation of trace metals such as Co and Ni may improve anaerobic digestion of organic material for biogas formation. Which trace metals that are needed and the quantity to apply are, at least partly, related to metal speciation and bioavailability. According to the common perception, metals have to be dissolved to be available for microbial uptake. However, the impact of trace metal speciation on bioavailability is still unclear. The purpose of the present study was to investigate the effect of Fe-, Co- and Ni-addition on the biogas process performance of stillage-fed lab-scale biogas tank reactors. Metal speciation was determined by sequential extraction (SE), extraction of acid volatile sulfides (AVS) and continuously extracted metals (AVS-Me). Sulfur forms, which may be associated to metal speciation, were studied with S XANES (sulfur X-ray absorption near edge structure). The effect of different Co- and Ni-concentrations on process microflora composition was examined with quantitative PCR (qPCR) and 454-pyrosequencing. The results showed that Co- and Ni-supplementation stimulated and stabilized the biogas process performance by increasing methane production and substrate utilization and by establishing low concentrations of volatile fatty acids. 10-20% of the total Co-amount was found in the dissolved phase, which shows that Co was relatively available for microbial uptake. Nickel was entirely associated to organic matter/sulfides and AVS, and was therefore considered to be non-bioavailable. Nevertheless, Ni-supplementation had stimulatory effects on the biogas process performance. This implies that Ni was available for microbial uptake despite its extensive association to sulfides and that other mechanisms than solubility govern the availability of this trace metal. The microbial analyzes revealed that it was primarily the methane producers which were affected by the concentration of Co and Ni. At stimulatory Co- and Ni-concentrations, the archaeal methanogenic community was dominated by aceticlastic Methanosarcinales. At lower Co- or Ni-levels, when biogas process performance was poor, an increase in hydrogenotrophic Methanomicrobiales was observed. This indicates a shift in the methanogenic flora, from being dominated by acetate utilizers to increased importance of hydrogen utilizers, and that the former was more dependent on Co and Ni. / Tillsats av spårmetaller kan förbättra rötning av organiskt material till biogas. Typ och mängd av respektive spårmetall som behöver tillsättas för att uppnå stimulerande effekter, varierar mellan processer. Detta är delvis kopplat till specieringen och biotillgängligheten av metallerna. Endast fria metalljoner och vissa metallkomplex antas vara tillgängliga för mikrobiellt upptag. Det är dock i många fall oklart hur metallernas speciering påverkar biotillgängligheten. Syftet med föreliggande studie var därför att undersöka effekten av tillsats av Fe, Co och Ni för biogasproduktion från drank, en restprodukt i produktion av bioetanol från spannmål, samt att undersöka hur dessa metallers speciering påverkar deras biotillgänglighet. Effekten av tillsatserna av Fe, Co och Ni undersöktes på biogasreaktorer i lab-skala. Metallernas speciering bestämdes genom sekventiell extraktion (SE), extraktion av AVS (acid volatile sulfide) och kontinuerligt extraherade metaller (AVS-Me). Svavelformer med betydelse för metallspeciering studerades med S XANES (sulfur X-ray absorption near edge structure). Effekten av olika Co- och Ni-koncentrationer på processens mikroflora undersöktes molekylärbiologiskt med kvantitativ PCR (qPCR) och 454-pyrosekvensering. Resultaten visade att Co och Ni stimulerade och stabiliserade biogasprocessen genom ökad metanproduktion, ökad utrötningsgrad samt låga halter av flyktiga fettsyror i det studerade systemet. 10-20% av totala mängden Co återfanns i löst fas, vilket visar att Co var relativt lättillgängligt för mikroorganismerna. Nickel var däremot enbart bundet till organiskt material/sulfider och AVS och kunde alltså betraktas som otillgängligt. Trots detta hade även tillsatsen av Ni stimulerande effekter på biogasprocessen. Det innebär att mikroorganismerna har förmåga att komma åt Ni bundet i svårlösliga sulfidföreningar och att andra mekanismer än löslighet reglerar tillgängligheten av denna spårmetall. De molekylärbiologiska analyserna visade att framför allt de metanbildande mikroorganismerna påverkades av halten av Co och Ni. De halter, som gav välfungerande processer, dominerades helt av acetiklastiska Methanosarcinales. Vid lägre halter av Co eller Ni, då processerna gick sämre, tillkom vätgasutnyttjande metanogener. Det tyder på ett skift i bildningen av metan från att ha dominerats av acetatklyvning till att vätgasutnyttjarna fått större betydelse och att de förra är mer beroende av Co och Ni.

Hochgeladene Ionen stellen einen extremen Zustand der Materie dar, wie sie vornehmlich in kosmischen Plasmen zu finden ist. Die labormäßige Erzeugung und (spektroskopische) Untersuchung hochgeladener Ionen liefert wichtige Daten und Erkenntnisse für die Astrophysik und Fusionsforschung. Aufgrund ihrer zum Teil exotischen Eigenschaften besitzen hochgeladene Ionen ein großes Potential für eine Vielzahl neuer Anwendungen. Die bisher weltweit einzige Elektronenstrahl-Ionenfalle, die hochgeladene Ionen bis hin zu vollständig ionisierten Ionen unter Raumtemperaturbedingungen erzeugen und bereitstellen kann, die Dresden EBIT, ist Gegenstand der vorgelegten Arbeit. Die Dresden EBIT zeichnet sich neben ihrer Kompaktheit und einer einfachen Bedienung durch ihre Langzeitstabilität aus. Sowohl über Röntgenspektren als auch über die Extraktion der Ionen aus der EBIT konnte für eine Reihe von Elementen der Nachweis der Erzeugung von vollständig ionisierten Ionen bis Z=28 erbracht werden. Für schwere Elemente können Ionenladungszustände bis hin zu neonähnlichen Ionen erzeugt werden. Entscheidenden Einfluss auf den erzielten mittleren Ladungszustand hat die Ioneneinschlusszeit. Die zeitliche Entwicklung der Ladungszustandsverteilung, wie sie im Zusammenspiel der verschiedenen atomaren Prozesse simuliert werden kann, ist sowohl an einer Reihe von röntgenspektroskopischen Messungen als auch anhand von Extraktionsspektren untersucht worden. Neben der Beladung der EBIT mit gasförmigen Elementen ist insbesondere die Beladung mit Metallen, d. h. mit einem möglichst breiten Spektrum an Elementen gefordert. Die Beladung mit leichtflüchtigen metallorganischen Verbindungen, die über das Gaseinlassventil eingebracht werden können, hat sich als erfolgreiche und preiswerte Alternative zu einer MEVVA-Quelle erwiesen. Die Beladung mit Metallionen ist am Beispiel verschiedener Untersuchungen gezeigt. Der monoenergetische Elektronenstrahl gestattet neben der Untersuchung von Anregungs- und Ionisationsprozessen insbesondere die der wichtigen Rekombinationsprozesse des Strahlenden Einfangs und der Dielektronischen Rekombination. Der Einsatz eines Kristalldiffraktionsspektrometers erlaubt trotz einer aufwendigen Kalibrierung und sehr langen Messzeiten die Auflösung einzelner Übergänge in hochgeladenen Ionen. Hauptanwendungsfeld der Dresden EBIT wird der Einsatz als Ionenquelle sein. Aus den Untersuchungen des extrahierten Gesamtionenstroms können die Bedingungen für einen möglichst großen Ionenstrom und einen optimalen Ionenstrahltransport abgeleitet werden. Eine optimale Ausnutzung der Eigenschaften hochgeladener Ionen erfordert die Separation der einzelnen Ladungszustände. Der Nachweis der sehr kleinen Ionenströme erfolgt über die kapazitive Messung in einem Faradaycup. Die Messung der Ladungszustandsverteilung in Abhängigkeit von den Parametern der EBIT gibt zusätzliche Aufschlüsse über die Eigenschaften der Ionenfalle.

Zu den eleganten Methoden des Aufbaus supramolekularer Architekturen gehören Selbstorganisationsprozesse, die auf Übergangsmetall-Ligand-Wechselwirkungen beruhen und ganz wesentlich von dem verwendeten Metallion und der Ligandstruktur sowie den gewählten experimentellen Bedingungen (Lösungsmittel, Gegenion und pH-Wert) bestimmt werden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Synthese neuer mehrzähniger oligofunktioneller Pyridinliganden und die Charakterisierung ihrer Komplexbildungseigenschaften. Ein Schwerpunkt betraf dabei Strukturuntersuchungen an kristallinen Silber(I)-, Palladium(II)- und Kupfer(II)-Komplexen. Aussagen zum Phasentransfer und zur Selektivität wurden durch Flüssig-Flüssig-Extraktion und Membrantransportuntersuchungen erhalten. Neue Ligandmoleküle wurden durch die Anknüpfung der chelatisierenden Donorfunktionseinheiten 2,2’-Dipyridylamin bzw. Di(2-picolyl)amin an unterschiedliche strukturgebende Plattformen, Benzol, 2,6-Lutidin, 1,3,5-Triazin, Cyclohexan oder an eine tripodale Polyamineinheit realisiert. Es wurden Komplexe der 2,2’-Dipyridylamin-Liganden mit Ag(I) in Anwesenheit von Nitrat, Perchlorat, Tetrafluoroborat und Hexafluorophosphat hergestellt und strukturell charakterisiert. Dabei konnten einfache 1:1-Komplexe bzw. makrocyclische und polymere Architekturen beobachtet werden. In der Mehrzahl der Ag(I)-Komplexe wird das Metallzentrum von zwei Pyridin-N-Atomen unterschiedlicher 2,2’-Dipyridylamin-Einheiten verbrückend koordiniert, wobei Lösungsmittelmoleküle (CH3CN, CH3OH) bzw. Anionen (Nitrat, Perchlorat) die Koordinationssphäre des Ag(I) ergänzen. Die Koordinationszahlen für Ag(I) variieren dabei zwischen zwei bis vier. Intermolekulare Ag(I)–π-Wechselwirkungen (3.0-3.9Å) erweitern außerdem die Koordinationssphäre von Ag(I). Die vielseitigen Koordinationsmöglichkeiten der zweizähnigen 2,2’-Dipyridylamin-Liganden zeigen sich darüber hinaus in den Komplexen mit Pd(II) und Cu(II). Im wässrig-organischen Zweiphasensystem erwiesen sich die synthetisierten Liganden insbesondere gegenüber Silber(I) als sehr effektive Extraktionsmittel. Die Kupfer(II)-Komplexe mit Di(2-picolyl)amin demonstrieren die dirigierende Wirkung des Anions auf die Struktur. Strukturell ähnlich sind die Cu(II)-Komplexe der mono- bzw. disubstituierten Di(2-picolyl)amin-Derivate. Flüssig-Flüssig-Extraktionsergebnisse mit den Di(2-picolyl)amin-Derivaten zeigen im Zweiphasensystem insbesondere gegenüber Silber(I) hohe Extraktionsausbeuten und liegen deutlich über denen der strukturanalogen 2,2’-Dipyridylamin-Liganden.

Gegenstand vorliegender Arbeit ist die Untersuchung unterschiedlicher Modellansätze zur Beschreibung der Extraktion organischer Schadstoffe aus Böden unter Verwendung von überkritischem Wasser. Dazu wurden in der Literatur vorhandene Stofftransportmodelle herangezogen und eigene Modellansätze entwickelt. Das Modell berücksichtigt die Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung im Reaktor und berechnet daraus, in Abhängigkeit der desorptiven, diffusiven und konvektiven Stofftransportvorgänge eine Schadstoffverteilung. Zur Lösung der Modellgleichungen wurde FEMLAB 3.1 verwendet. Zur Parameterbestimmung und Modellüberprüfung wurden Extraktionsversuche an real kontaminierten Böden und an künstlich kontaminierten Modellböden durchgeführt. Einfache und komplexe chemische Gleichgewichte der organischen Schadstoffe wurden auf Basis der Gibbs Energetik mit FACTSAGE 5.2 ermittelt und dienten als weitere Inputparameter für die Modellberechnungen.

Der Einfluss sogenannter nutzergenerierter Inhalte im Web hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Auf Plattformen wie Blogs, sozialen Netzwerken oder Medienportalen werden durch Anwender kontinuierlich Textnachrichten, Bilder oder Videos publiziert. Auch Inhalte, die aktuelle gesellschaftliche Ereignisse, wie beispielsweise den Euromaidan in Kiew dokumentieren, werden durch diese Plattformen verbreitet. Nutzergenerierte Inhalte bieten folglich das Potential, zusätzliche Hintergrundinformationen über Ereignisse direkt vom Ort des Geschehens zu liefern. Diese Arbeit verfolgt die Vision einer Nachrichtenplattform, die unter Verwendung von Methoden des Information Retrievals und der Informationsextraktion Nachrichtenereignisse erkennt, diese automatisiert mit relevanten nutzergenerierten Inhalten anreichert und dem Leser präsentiert. Zur Suche nutzergenerierter Inhalte kommen in dieser Arbeit maßgeblich geographische Entitäten, also Ortsbezeichnungen zum Einsatz. Für die Extraktion dieser Entitäten aus gegebenen Nachrichtendokumenten stellt die Arbeit verschiedene neue Methoden vor. Die Entitäten werden genutzt, um zielgerichtete Suchanfragen zu erzeugen. Es wird gezeigt, dass sich eine geounterstützte Suche für das Auffinden nutzergenerierter Inhalte besser eignet als eine konventionelle schlüsselwortbasierte Suche.

Es werden die Gleichgewichtskonstanten der Zinkextraktion ermittelt. Das Wilson-Modell und das erweiterte Debye-Hückel-Gesetz werden zur Beschreibung der Aktivitäten verwendet. Die tensiometrischen Untersuchungen erfolgen am hängenden Tropfen. Die Modellauswahl zur Beschreibung der Gleichgewichtsgrenzflächenspannung erfolgt im submizellaren Konzentrationsbereich. Die pseudo-nichtionische Modellierung auf der Basis der Langmuir-Isothermen der Mehrkomponentenadsorption bei Verwendung der Stern-Isothermen für die Gegenionenanreicherung liefert die beste Datenanpassung. Durch ein einfaches Modell zur Mizell- und Aggregatbildung gelingt die Modellerweiterung. Die gemessenen dynamischen Grenzflächenspannungskurven werden sorptionskinetisch und durch diffusive Approximationen angepasst. Es zeigt sich, dass der Stofftransport diffusionsdirigiert ist. Am oszillierenden Tropfen werden die Ergebnisse bestätigt. Für das Kationenaustauscheranion wird die Gültigkeit des Maxwell-Modells zur Beschreibung der Grenzflächendilatationsrheologie nachgewiesen.

Level-set methods have become a valuable and well-established field of visualization over the last decades. Different implementations addressing different design goals and different data types exist. In particular, level sets can be used to extract isosurfaces from scalar volume data that fulfill certain smoothness criteria. Recently, such an approach has been generalized to operate on unstructured point-based volume data, where data points are not arranged on a regular grid nor are they connected in form of a mesh. Utilizing this new development, one can avoid an interpolation to a regular grid which inevitably introduces interpolation errors. However, the global processing of the level-set function can be slow when dealing with unstructured point-based volume data sets containing several million data points. We propose an improved level-set approach that performs the process of the level-set function locally. As for isosurface extraction we are only interested in the zero level set, values are only updated in regions close to the zero level set. In each iteration of the level-set process, the zero level set is extracted using direct isosurface extraction from unstructured point-based volume data and a narrow band around the zero level set is constructed. The band consists of two parts: an inner and an outer band. The inner band contains all data points within a small area around the zero level set. These points are updated when executing the level set step. The outer band encloses the inner band providing all those neighbors of the points of the inner band that are necessary to approximate gradients and mean curvature. Neighborhood information is obtained using an efficient kd-tree scheme, gradients and mean curvature are estimated using a four-dimensional least-squares fitting approach. Comparing ourselves to the global approach, we demonstrate that this local level-set approach for unstructured point-based volume data achieves a significant speed-up of one order of magnitude for data sets in the range of several million data points with equivalent quality and robustness.