The migration behavior of actinides and other radioactive contaminants in the environment is controlled by prominent molecular phenomena such as hydrolysis and complexation reactions in aqueous solutions as well as the diffusion and sorption onto minerals present along groundwater flow paths. These reactions significantly influence the mobility and bioavailability of the metal ions in the environment, in particular at liquid-solid interfaces. Hence, for the assessment of migration processes the knowledge of the mechanisms occurring at interfaces is crucial. The required structural information can be obtained using various spectroscopic techniques. In the present study, the speciation of uranium(VI) and neptunium(V) at environmentally relevant mineral – water interfaces of oxides of titania, alumina, silica, zinc, and alumosilicates has been investigated by the application of attenuated total reflection Fourier-transform infrared (ATR FT-IR) spectroscopy. Moreover, the distribution of the hydrolysis products in micromolar aqueous solutions of U(VI) and Np(V/VI) at ambient atmosphere has been characterized for the first time, by a combination of ATR FT-IR spectroscopy, near infrared (NIR) absorption spectroscopy, and speciation modeling applying updated thermodynamic databases. From the infrared spectra, a significant change of the U(VI) speciation is derived upon lowering the U(VI) concentration from the milli- to the micromolar range, strongly suggesting the dominance of monomeric U(VI) hydrolysis products in the micromolar solutions. In contradiction to the predicted speciation, monomeric hydroxo species are already present at pH ≥ 2.5 and become dominant at pH 3. At higher pH levels (> 6), a complex speciation is evidenced including carbonate containing complexes. For the first time, spectroscopic results of Np(VI) hydrolysis reactions are provided in the submillimolar concentration range and at pH values up to 5.3, and they are comparatively discussed with U(VI). For both actinides, the formation of similar species is suggested at pH ≤ 4, whereas at higher pH, the infrared spectra evidence structurally different species. At pH 5, the formation of a carbonate-containing dimeric complex, that is (NpO2)2CO3(OH)3−, is strongly suggested, whereas carbonate complexation occurs only under more alkaline conditions in the U(VI) system. The results from the experiments of the sorption processes clearly demonstrate the formation of stable U(VI) surface complexes at all investigated mineral phases. This includes several metal oxides, namely TiO2, Al2O3, and SiO2, serving as model systems for the elucidation of more complex mineral systems, and several alumosilicates, such as kaolinite, muscovite and biotite. From a multiplicity of in situ experiments, the impact of sorbent characteristics and variations in the aqueous U(VI) system on the sorption processes was considered. A preferential formation of an inner-sphere complex is derived from the spectra of the TiO2 and SiO2 phases. In addition, since the in situ FT-IR experiments provide an online monitoring of the absorption changes of the sorption processes, the course of the formation of the U(VI) surface complexes can be observed spectroscopically. It is shown that after prolonged sorption time on TiO2, resulting in a highly covered surface, outer-sphere complexation predominates the sorption processes. The prevailing crystallographic modification, namely anatase and rutile, does not significantly contribute to the spectra, whereas surface specific parameters, e.g. surface area or porosity are important. A significant different surface complexation is observed for Al2O3. The formation of inner-spheric species is assumed at low U(VI) surface coverage which is fostered at low pH, high ionic strength and short contact times. At proceeded sorption the surface complexation changes. From the spectra, an outer-spheric coordination followed by surface precipitation or polymerization is deduced. Moreover, in contrast to TiO2, the appearance of ternary U(VI) carbonate complexes on the γ-Al2O3 surface is suggested. The first results of the surface reactions on more complex, naturally occurring minerals (kaolinite, muscovite and biotite) show the formation of U(VI) inner-sphere sorption complexes. These findings are supported by the spectral information of the metal oxide surfaces. In this work, first spectroscopic results from sorption of aqueous Np(V) on solid mineral phases are provided. It is shown that stable inner-sphere surface species of NpO2+ are formed on TiO2. Outer-sphere complexation is found to play a minor role due to the pH independence of the sorption species throughout the pH range 4 – 7.6. The comparative spectroscopic experiments of Np(V) sorption onto TiO2, SiO2, and ZnO indicate structurally similar bidentate surface complexes. The multiplicity of IR spectroscopic experiments carried out within this study yields a profound collection of spectroscopic data which will be used as references for future investigations of more complex sorption systems in aqueous solution. Furthermore, from a methodological point of view, this study comprehensively extends the application of ATR FT-IR spectroscopic experiments to a wide range in the field of radioecology. The results obtained in this work contribute to a better understanding of the geochemical interactions of actinides, in particular U(VI) and Np(V/VI), in the environment. Consequently, more reliable predictions of actinides migration which are essential for the safety assessment of nuclear waste repositories can be performed. / Das Migrationsverhalten von Aktiniden und anderen radioaktiven Schadstoffen in der Umwelt wird von wichtigen molekularen Prozessen entlang der Grundwasserfließwege reguliert. Dazu gehören sowohl die Hydrolyse und Komplexierung in wässrigen Lösungen als auch Diffusion und Sorption der Schwermetalle an Mineralen. Diese Reaktionen beeinflussen entscheidend die Mobilität und Bioverfügbarkeit der Metallionen in der Umwelt, insbesondere an den fest-flüssig Grenzflächen. Genaue Kenntnisse über die an diesen Grenzflächen stattfindenden Mechanismen sind somit entscheidend, um Migrationsprozesse verlässlich abschätzen zu können. Die benötigten strukturellen Informationen können mit verschiedenen spektroskopischen Techniken ermittelt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Speziation von Uran(VI) und Neptunium(V) an umweltrelevanten Grenzflächen von Oxiden des Titans, Aluminiums, Siliziums und Zinks und von Alumosilikaten mittels ATR FT-IR Spektroskopie. Des Weiteren wurde die Verteilung aquatischer Spezies in mikromolaren Lösungen des U(VI) und Np(V/VI) unter Normalbedingungen charakterisiert. Diese erstmalige Untersuchung wurde mit einer Kombination aus Speziationsmodellierung unter Anwendung aktueller thermodynamischer Daten und ATR FT-IR und NIR Absorptionsspektroskopie realisiert. Die Infrarotspektren zeigen eine deutliche Änderung der Speziesverteilung im Konzentrationsverlauf vom millimolaren zum mikromolaren Bereich. Dies verweist auf die Bildung monomerer U(VI) Hydrolyseprodukte. Im Gegensatz zu berechneten Speziationen werden diese monomeren Komplexe schon bei pH ≥ 2,5 gebildet und dominieren die Speziation bei pH 3. Bei höheren pH-Werten (> 6) konnte eine komplexe Speziesverteilung mit Anteilen von Karbonatkomplexen nachgewiesen werden. Erstmals konnten im Rahmen dieser Arbeit spektroskopische Befunde der Hydrolysereaktionen des Np(VI) im submillimolaren Konzentrationsbereich bis pH 5,3 erhalten werden. Diese wurden im Vergleich mit der U(VI) Speziation diskutiert. Obwohl im sauren Bereich (pH ≤ 4) die Bildung ähnlicher Komplexe nachgewiesen wurde, zeigen die bei höheren pH-Werten erhaltenen Spektren eine unterschiedliche Speziesverteilung. Im Gegensatz zum U(VI) bildet das Np(VI) schon bei pH 5 karbonathaltige aquatische Spezies wie (NpO2)2CO3(OH)3−. Die Ergebnisse der Sorptionsexperimente von U(VI) zeigen die Bildung stabiler Oberflächenkomplexe an allen untersuchten Mineralphasen. Dies umfasst mehrere als Modellsystem dienende Metalloxide wie TiO2, Al2O3 und SiO2, als auch komplexere Alumosilikate wie Kaolinit, Muskovit und Biotit. Für eine detaillierte Charakterisierung der Oberflächenkomplexe wurde eine Vielzahl von in situ Sorptionsexperimenten durchgeführt, die den Einfluss unterschiedlicher Parameter der mineralischen Phase als auch des wässrigen U(VI) Systems berücksichtigen. Die bevorzugte Bildung von innersphärischen Komplexen an TiO2 und SiO2 wird aus den spektroskopischen Daten abgeleitet. Da die in situ FT-IR Spektroskopie eine kontinuierliche Registrierung der Absorptionsänderungen während der ablaufenden Sorptionsprozesse erlaubt, kann somit der Verlauf dieser Prozesse quasi in Echtzeit spektroskopisch verfolgt werden. Es konnte gezeigt werden, dass mit fortschreitender Sorptionsdauer, d.h. bei hohen Beladungsdichten, die Bildung einer weiteren außersphärischen Spezies die Sorption dominert. Die vorliegende kristallographische Modifikation, Anatas und Rutil, ist nicht maßgeblich für das Auftreten unterschiedlicher Sorptionsprozesse verantwortlich, obwohl Parameter wie die spezifische Oberfläche und die Porosität für den Sorptionsprozess von Bedeutung sind. Deutlich verschiedene Oberflächenreaktionen werden für Al2O3 beobachtet. Aus den Spektren kann die Ausbildung einer innersphärischen Spezies bei sehr niedrigen U(VI) Beladungen, niedrigen pH-Werten, hohen Ionenstärken und kurzen Kontaktzeiten abgeleitet werden. Bei fortschreitender Sorption ändert sich die Art der Oberflächenkomplexe. Zunächst bilden sich außersphärische Spezies, während im weiteren Verlauf die Spektren auf eine beginnende Oberflächenausfällung bzw. Polymerisation hinweisen. Weiterhin wird das Auftreten von ternären U(VI) Karbonatkomplexen an γ-Al2O3 aus den spektroskopischen Daten abgeleitet. Die ersten Ergebnisse der Sorptionsexperimente an komplexeren, natürlich auftretenden Mineralphasen (Kaolinit, Muskovit und Biotit) zeigen eine bevorzugte Ausbildung von innersphärischen U(VI) Komplexen. Diese Resultate werden durch die spektralen Befunde der Experimente der Metalloxide gestützt. Erstmalig werden in dieser Arbeit spektroskopische Ergebnisse der Sorptionsprozesse von wässrigen Np(V) an verschiedenen Mineralphasen präsentiert. Wie U(VI) bildet Np(V) stabile innersphärische Oberflächenkomplexe an TiO2. Die Speziesverteilung an der TiO2 Oberfläche ist im pH Bereich 4 – 7,6 konstant. Daher ist zu erwarten, dass eine außersphärische Komplexierung hier nur eine untergeordnete Rolle spielt. Der Vergleich von Spektren der Np(V) Sorptionskomplexe an TiO2, SiO2 und ZnO weist auf die Bildung strukturell ähnlicher bidentater Komplexe hin. Die Vielzahl der hier vorgestellten infrarotspektroskopischen Experimente bietet eine fundierte Sammlung spektroskopischer Daten, die für zukünftige Untersuchungen komplexer aquatischer und mineralischer Systeme unerlässlich ist. Gleichzeitig wurde der Anwendungsbereich der ATR FT-IR Technik auf dem Gebiet der Radioökologie umfassend erweitert. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der geochemischen Wechselwirkungen von Aktiniden, im Speziellen von U(VI) und Np(V) in der Umwelt bei. Damit unterstützen sie den Aufklärungsprozess der Migration von radioaktiven Kontaminationen und dienen als Grundlage für zuverlässige Prognosen für die Sicherheitsbewertung von Endlagern für nukleare Abfälle.

In a traditional relational database management system, queries can only be defined over attributes defined in the schema, but are guaranteed to give single, definitive answer structured exactly as specified in the query. In contrast, an information retrieval system allows the user to pose queries without knowledge of a schema, but the result will be a top-k list of possible answers, with no guarantees about the structure or content of the retrieved documents. In this paper, we present DrillBeyond, a novel IR/RDBMS hybrid system, in which the user seamlessly queries a relational database together with a large corpus of tables extracted from a web crawl. The system allows full SQL queries over the relational database, but additionally allows the user to use arbitrary additional attributes in the query that need not to be defined in the schema. The system then processes this semi-specified query by computing a top-k list of possible query evaluations, each based on different candidate web data sources, thus mixing properties of RDBMS and IR systems. We design a novel plan operator that encapsulates a web data retrieval and matching system and allows direct integration of such systems into relational query processing. We then present methods for efficiently processing multiple variants of a query, by producing plans that are optimized for large invariant intermediate results that can be reused between multiple query evaluations. We demonstrate the viability of the operator and our optimization strategies by implementing them in PostgreSQL and evaluating on a standard benchmark by adding arbitrary attributes to its queries.

[pt] A termografia por infravermelho (TIV) tem sido usada como ferramenta de avaliação não destrutiva para detectar falhas em componentes estruturais, desempenhando um papel importante nos programas de inspeção, de fabricação e manutenção. A TIV também pode ser aplicada para avaliar limites de fadiga para materiais estruturais a partir de testes de tensão cíclica uniaxial ou de tração uniaxial quase-estáticos. Recentemente, o método quase-estático para medir o limite de fadiga via TIV, foi estendido para estados de tensão biaxial atuando na superfície de corpos de prova de tamanho real de dutos com anomalias geométricas. Os resultados mostraram que o método biaxial quase-estático previu satisfatoriamente a localização de pontos críticos para a iniciação da fadiga em espécimes tubulares com mossas. Neste trabalho, as distribuições de tensões e deformações nos pontos críticos foram determinadas usando correlação de imagens digitais (DIC), aplicada a sete espécimes dog bone, padrão uniaxial, e oito espécimes de dutos de três metros de comprimento com tampas de cabeça plana fabricados a partir de tubos de aço API 5L Grau B. A determinação do estado de deformação superficial via DIC e a determinação das variações de temperatura correspondentes para os pontos do material de superfície observados ao longo dos testes, permitiram determinar não apenas o limite de fadiga do material, mas também o que conveniou-se chamar de temperatura mínima característica (TMC). Os testes uniaxiais usando espécimes dog bone para o mesmo material indicam que as TMCs medidas estão intimamente relacionadas com o limite de escoamento do material (MYS). Esta pesquisa destaca as observações experimentais relacionadas às medidas de tensão-deformação-temperatura no início do escoamento em pontos observados em ensaios uniaxiais e biaxiais. O objetivo deste trabalho é usar o monitoramento da temperatura de estruturas sob carga crescente quase-estática para prever a que distância do início do MYS estão os estados de tensão dos pontos observados. / [en] Infrared thermography (IRT) has been applied in several areas of science. Particularly in the field of engineering, which has proven to be an excellent tool in non-destructive evaluations of structural components. In addition, IRT has also been applied to assess fatigue limits for structural materials from uniaxial cyclic stress tests or quasi-static uniaxial tensile tests. Recently, the quasi-static method to measure the fatigue limit via IRT was extended to biaxial stress states acting on the surface of real size pipeline specimens with dents. The results showed that the quasi-static biaxial method satisfactorily predicted the location of the hot spots for fatigue initiation in tubular specimens with dents. In this dissertation, the strain distributions at the critical points were determined from mechanical test using digital image correlation (DIC) applied to seven uniaxial standard dog bone and eight 3-meter-long pipeline specimens with plane headed caps fabricated from API 5L Grade B steel. The determination of the deformation state via DIC and the corresponding temperature variations for observed points on the material surface allowed to determine not only the material endurance limit, but also what may be called as the characteristic minimum temperature (TMC). Uniaxial tests using dog bone specimens for the same material indicate that the measured TMC are closely related to the material yield strength (MYS). This work brings originality in the definition and determination of the TMC point. In uniaxial tests the TMC point is determined through the temperature-strain-stress curves, while in biaxial tests, it is located in the temperature-pressure-strain curves.

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Die Unsicherheit analytischer Ergebnisse lässt Rückschlüsse auf die Zuverlässigkeit der angewandten Analyseverfahren zu. Entsprechend den Qualitätsanforderungen an akkreditierte Prüf- und Kalibrierlaboratorien (siehe u.a. Norm ISO/IEC 17025) ist daher die Angabe der Messunsicherheit erforderlich. Zur Ermittlung der Messunsicherheit typischer FT-IR-spektroskopischer Analysen von Feststoffen und Flüssigkeiten wurde eine systematische Untersuchung des Einflusses zahlreicher FT-, proben- und gerätespezifischer Parameter auf den Messwert durchgeführt. Die Überprüfung der Ordinatenrichtigkeit bei FT-IR-spektroskopischen Messungen an Gläsern erfolgte mit Hilfe eines Transmissionsstandards des National Physical Laboratory (NPL), der aus einem Schott NG11 Neutralglasfilter besteht, und bei Messungen an Flüssigkeiten durch Vergleich der nach einem Absolutverfahren bestimmten Extinktionskoeffizienten des Dichlormethans mit von der IUPAC publizierten Standardwerten. Nach Optimierung der Messbedingungen stimmen die Transmissionswerte des NPL-Standards und die Extinktionskoeffizienten des Dichlormethans mit den entsprechenden Standardwerten überein. Die für die Bestimmung dieser Messgrößen aufgestellten Unsicherheitsbilanzen gestatten die quantitative Abschätzung des Einflusses einzelner Parameter auf die Gesamtunsicherheit. Bei Anwendung der KBr-Presstechnik für die quantitative Analyse von unlöslichen Feststoffen haben die Partikelgröße des Analyten und die Homogenität der Presslinge einen dominierenden Einfluss auf die Qualität der Spektren. Um die Unsicherheit zu minimieren, die auf dem Einfluss der Partikelgröße beruht, muss es ein Ziel der Probenvorbereitung sein, dass die Partikeldurchmesser der Kalibriersubstanz und des Analyten einen Wert von ca. 2 µm nicht überschreiten und möglichst gleich groß sind. Bei Untersuchungen mit Calciumcarbonat-Proben unterschiedlicher Partikeldurchmesser hat sich die Halbwertsbreite der auszuwertenden Bande, die mit der Partikelgröße korreliert, als ein geeignetes Maß für die Beurteilung erwiesen, wie gut letztere Bedingung erfüllt ist. Eine inhomogene Verteilung der absorbierenden Partikel im Pressling kann durch Durchstrahlen der gesamten Oberfläche des Presslings oder durch Mitteln der an verschiedenen Positionen des Presslings gemessenen Spektren berücksichtigt werden. Diese Arbeiten zeigen, dass die Anwendung der KBr-Presstechnik bei sorgfältiger Probenvorbereitung und Einhaltung optimaler Messbedingungen im Rahmen der Messunsicherheit zu richtigen Ergebnissen führt. / The uncertainty of analytical results allows to assess the reliability of the applied analytical methods. According to quality requirements for accredited laboratories (see e.g. ISO/IEC 17025) it is necessary to report the uncertainty of measurement. In order to evaluate the uncertainty of typical quantitative FT-IR spectroscopic analysis of solids and liquids a detailed study of the influence of numerous FT-, sample- and instrument-specific parameters on the measurand was performed. The trueness of FT-IR spectroscopic measurements on glasses was tested with a transmittance standard of the National Physical Laboratory (NPL) that consists of a Schott NG11 neutral density filter. The trueness of FT-IR spectroscopic measurements on liquids was checked by the comparison of the molar absorptivities of dichloromethane determined by transmission measurements with the standard values published by IUPAC. After optimisation of the measurement conditions the transmittance values of the NPL standard and the molar absorptivities of dichloromethane are in accordance with the corresponding standard values. The uncertainty budgets evaluated for these measurends makes it possible to assess the contribution of a single parameter on the combined uncertainty. By using the KBr pressed pellet technique for the quantitative analysis of insoluble solids the particle size of the analyte and the homogeneity of the pellets are the major contributions to the quality of spectra. In order to minimize the uncertainty due to the particle size a purpose of the sample preparation must be to reduce the particle sizes of the calibration sample and the analyte to a maximum size of 2 µm and both particle sizes should agree. A detailed study with calcium carbonate samples with different mean particle sizes has shown that the half-width of the analysed band depends on the particle size and is suitable to test how far the last mentioned condition is fulfilled. In order to minimize the uncertainty due to an inhomogeneous distribution of the absorbing particles in the pellets the infrared beam must pass through the whole surface area of a pellet or the mean value of the spectra measured at different positions on the surface area has to be evaluated. This work proves that the use of the pressed pellet technique can lead to correct results within the limits of the uncertainty if the sample preparation is carried out carefully and optimal measurement conditions are kept.

Die Struktur von DNS Molekülen und ihre Wechselwirkung mit Wasser werden seit langer Zeit heiß diskutiert. In der vorliegenden Arbeit wird nichtlineare Spektroskopie zur Untersuchung dieser Systeme angewendet. Oligomere, die aus 23 alternierenden Adenin-Thymin-Basenpaaren bestehen und eine Doppelhelix bilden, wurden mit Hilfe von 2D IR Spektroskopie für verschiedene Hydratisierungsgrade untersucht. Für DNS-Filme bei 0% relativer Feuchte (r.F.) erlauben die transienten Spektren eine Unterscheidung der NH Streckschwingung von Thymin ((NH)), der symmetrischen und asymmetrischen NH2 Streckschwingung von Adenin (s(NH2) and a(NH2)) sowie die Bestimmung der jeweiligen Linienprofile. Die Spektren zeigen eine homogene Verbreiterung für die (NHT) wohingegen die s(NH2) and a(NH2) eine ausgeprägte und zeitunabhängige inhomogene Verbreiterung zeigen, welche auf Unordnungen in der DNS-Struktur hinweisen. Außerdem kann Energietransfer von der a(NH2) zur (NH) beobachtet werden. Bei Erhöhung der r.F. hat die erhöhte Anzahl von Wassermolekülen nur einen geringen Einfluss auf die Positionen und Linienprofile der NH Streckschwingungen. Dadurch wird nahegelegt, dass die spektrale Dynamik vom DNS Molekül selbst und nicht vom umgebenen Wasser bestimmt ist. Im Gegensatz dazu zeigt die OH Streckmode der Wasserhülle um die DNS spektrale Diffusion auf einer 500 fs Zeitskala. Guanosin-Cytidin(GC)-Basenpaare wurden in Chloroformlösung untersucht, um die Wechselwirkung zwischen Basenpaaren zu verstehen. Dabei wurden die NH Schwingungen in einer local mode Darstellung betrachtet, die zwei freie NH Gruppen von G und C und drei wasserstoffverbrückte NH Gruppen beeinhaltet. Die Kopplungen und Relaxationsdynamik der NH Streckanregungen wurden mit Femtosekunden-Pump-Probe und 2D IR Experimenten studiert. Die Ergebnisse zeigen eine Verringerung der Lebensdauer mit der Bildung von Wasserstoffbrücken sowie Energietransfer zwischen zwei wasserstoffverbrückten NH Streckschwingungen. / The structure of DNA molecule and the interactions with its surrounding water is a hot topic for long time. In this thesis, we employ the nonlinear spectroscopy, including femtosecond pump-probe and two-dimensional infrared (2D IR) experiment, to study the vibrational dynamics of the systems. Double-stranded DNA short oligomers containing 23 alternating adenine-thymine base pairs were studied at different hydration levels by femtosecond 2D IR spectroscopy. For a DNA film at 0% relative humidity, the transient spectra enable a separation of the NH stretching mode of thymine from the symmetric and asymmetric NH2 stretching modes of adenine and determine the individual line shapes. For the NH stretch of thymine, the spectra demonstrate an essential homogeneous broadening, whereas for the symmetric and asymmetric NH2 stretches a pronounced and time-independent inhomogeneous broadening suggests a disorder in DNA structure. An energy transfer from the asymmetric NH2 stretch of adenine to the NH stretch of thymine is also observed. When the relative humidity increases, the increased water molecules have limited influence on the positions and line shapes of NH stretching frequencies, suggesting the spectral dynamics governed by DNA rather than water fluctuations. In contrast, the OH stretching mode of water shell around hydrated DNA undergoes a spectral diffusion on a 500 fs time scale, which is slower than the neat water. The guanosine-cytidine (GC) base pairs in chloroform solution were investigated to understand the interactions within base pairs. A local mode representationof NH stretching mode is adopted, consisting two free NH groups of G and C and three hydrogen bonded NH groups. The coupling and relaxation dynamics of the NH stretching excitations are studied by femtosecond pump-probe and 2D IR experiments. The results demonstrate a lifetime shortening upon the formation of hydrogen bonds, and an energy transfer between two hydrogen-bonded NH stretches.

Die Parkinson-Krankheit (PA) ist durch Fehlfaltung und Aggregation von Alpha-Synuklein (a-Syn) charakterisiert. Dieses zeigt Ähnlichkeiten mit dem Verhalten von Prionen bei transmissiblen spongiformen Enzephalopathien. Pathologische a-Syn Aggregate propagieren, wie Prione, über selbsttempliertes Seeding (Keimung). Aufgrund von Studien, die eine Übertragbarkeit der a-Syn Seeding-Aktivität nachgewiesen haben, war das Ziel dieser Dissertation die Risikobewertung potenzieller Übertragungen von a-Syn Seeds zu verbessern. Die Menge an Seeding-aktiven a-Syn in Hirn- und Magengewebe von PA-Patienten wurde durch Real-Time Quaking-Induced Conversion (RT-QuIC) Assays quantifiziert. Die Ergebnisse zeigten in beiden Geweben hohe Seeding-Titer, was die Notwendigkeit für effektive Inaktivierungsprotokolle unterstreicht. Die Quantifizierung des Effekts der Dampfsterilisation bei 134 °C ergab eine unerwartet hohe, Prion-übersteigende, Resistenz von PA-assoziiertem a-Syn gegen Dampfsterilisation. Die Verlängerung der Sterilisationsdauer führte zu einem identischen Reduktionsfaktor des Seeding-Titers. Fourier-Transform-Infrarot (FT-IR) Spektroskopie wurde genutzt, um eine Stammdifferenzierung zwischen a-Syn Aggregaten aus PA-assoziierten transgenen Mausmodellen mit den a-Syn-Mutationen A30P und A53T vorzunehmen, die für familiäre PA beim Menschen prädisponieren. Etablierte Protokolle zur Untersuchung von Prionstämmen (PS) wurden verfeinert um 5 hamsteradaptierte PS zu vergleichen: 263K, 22A-H, BSE-H, CWD-H, und ME7-H. Hier führte die Zugabe des Farbstoffs Kongo Rot zu spektralen Veränderungen in einigen PS und resultierte in der erfolgreichen Unterscheidung aller untersuchten PS. Mittels PMCA wurden die winzigen Mengen an a-Syn Aggregaten aus Maus-Hirngeweben für die anschließende FT-IR Spektroskopie vervielfältigt. Die Spektren der A30P und A53T a-Syn Aggregate wiesen allerdings keine Unterschiede auf, und der Zusatz von Kongo Rot hatte keinen Effekt auf die Spektren. / Parkinson’s Disease (PD) is characterized by misfolding and aggregation of Alpha-Synuclein (a-Syn), which shows similarities to the behavior of prions in transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). Pathological a-Syn aggregates, like prions, propagate by self-templated seeding. Due to reports of transmissible seeding activity of a-Syn, the goal of this thesis was to improve risk assessment of potential a-Syn seed transmissions. Real-Time Quaking-Induced Conversion (RT-QuIC) assays were used to quantify seeding active a-Syn in brain and stomach tissue of PD patients. The results show high seeding titers in both tissues, highlighting the need for effective inactivation protocols. Quantification of the effects of steam sterilization at 134 °C on the seeding activity of cerebral PD-associated a-Syn revealed a surprisingly high, prion-exceeding, resistance to steam sterilization. Extended duration of steam sterilization has no further inactivation effect and led to an identical reduction factor of the seeding activity titer. Fourier-Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy was used to attempt strain differentiation between a-Syn aggregates from PD-associated transgenic mouse models with the a-Syn A30P and A53T mutations which predispose for familial forms of PD in humans. Established protocols for prion strain examination were refined to compare five hamster-adapted prion strains: 263K, 22A-H, BSE-H, CWD-H, and ME7-H. Here, the addition of a dye (Congo Red) led to spectral changes of some prion strains and resulted in the successful distinction of all investigated prion strains. To increase the tiny amounts of a-Syn aggregates in the brain tissues of mice, PMCA was used to multiply these aggregates for subsequent FT-IR spectroscopy. However, the spectra of the A30P and A53T a-Syn aggregates were undistinguishable, and the addition of CR had no significant effect on the spectra.

Photosäuren sind aromatische Alkohole, sogenannt aufgrund der Erhöhung ihrer Azidität, die aus der elektronischen Anregung folgt. Allerdings muss ein plausibles Verständnis der Prozesse, die zu der Erhöhung der Azidität führen noch etabliert werden. Zu diesem Zweck wird die Photophysik zweier Photosäuren, 1-Naphthol (1N) und 2-Naphthol (2N), untersucht. Mit Hilfe der Femtosekunden-UV-Anrege/IR-Abtast-Spektroskopie wird die OH-Streckschwingung sowohl im Grundzustand als auch im angeregten Zustand gemessen. Die intrinsische elektronische Ladungsverteilung, die aufgrund der Anregung in der Säure auftritt, in apolaren Lösungsmitteln untersucht. Der Vergleich mit Resultaten eines theoretischen Modells stellte einwandfrei fest, dass eine geringe Ladungsverteilung in der Photosäure auftritt. Die OH-Streckschwingung von wasserstoffverbrückten Komplexen zwischen 2N und Acetonitril wird gemessen. Obwohl experimentell gefunden wurde, dass der angeregte Zustand verglichen mit dem Grundzustand eine nahezu doppelt so große solvatochromatische Verschiebung zeigt, scheitern theoretische Modelle daran, diese Ergebnisse wiederzugeben. Die Ladungstransferreaktion im angeregten Zustand von 1N und 2N zu halogenierten Lösungsmitteln wird zur Abfrage der elektronischen Dichte am aromatischen Ring nach Anregung verwendet. Wurde ermittelt, dass verglichen mit dem unkomplexierten Molekül die Elektrontransferrate in einem wasserstoffverbrückten Komplex mit Acetonitril 10 mal höher ist. Auf diese Weise hat sich der Einfluss der Wasserstoffbrückenbindung auf das Ausmaß der Ladungsverteilung gezeigt. Mittels zeitaufgelöster Anisotropie, Fluoreszenz und IR-Messungen war es möglich festzustellen, dass die ultraschnelle ( / Photoacids are aromatic alcohols, characterized by a dramatic increase in acidity upon electronic excitation. A coherent view of the processes giving rise to this increase in acidity has yet to be established. To this effect, the photophysics of photoacids 1-naphthol (1N) and 2-naphthol (2N) are investigated. Using femtosecond UV pump-IR probe spectroscopy, the OH stretch vibration in both the ground and excited-state is measured. The intrinsic electronic charge redistribution in the acid upon excitation is investigated in non-polar solvents where specific interactions are absent. Comparison with results from a theoretical model based on the Pullin-van der Zwan-Hynes perturbative approach established that little charge redistribution occurs in the photoacid. The OH stretch vibration of hydrogen-bonded complexes of 2N with acetonitrile is measured. While it was found experimentally that the excited-state is characterized by a solvatochromic response that is almost twice as large as in the ground-state, the theoretical model failed to reproduce these results. Instead, the calculations predict no significant differences between the behaviour of the two states. The excited-state charge transfer reaction of 1N and 2N to halogenated solvents is used as a probe for the electronic density on the aromatic ring upon excitation. The charge transfer rate for the hydrogen-bonded complex with acetonitrile is found to be ten times higher than for the uncomplexed molecule. In this way, the influence of a hydrogen-bond on the extent of charge redistribution was evinced. Using time resolved anisotropy, fluorescence and IR measurements, it was determined that ultrafast (

This thesis investigates in three parts the role played by metatheory in the discipline of International Relations (IR). Part one defines metatheory as 'systematic discourse about theory' and classifies it in a typology combining elements internal or external to the discipline with intellectual or contextual aspects of theorising. Each combination has particular functions. They also add to the roles played by several modes of metatheoretical inquiry (hermeneutical, evaluative, corrective, critical and historical). The typology offered in part one clarifies the general roles of metatheory as a constraining and enabling discursive mechanism. This is also discussed in part two, addressing how IR scholars portray metatheory's role in the discipline. Arguments against and in favour of metatheory are scrutinised, leading to a qualified defence of metatheoretical research in IR. Some of the negative impact of metatheorising in IR is acknowledged, but ultimately a stronger case attempting to eliminate it from the field cannot be sustained for analytical reasons. The merits of metatheory, therefore, will depend on how it operates in particular instances. A selection of illustration cases in part three further develops the argument. The first case stresses how metatheoretical directives shaped 17th century views of the Holy Roman Empire. It indicates that metatheory can frame theoretical claims even in a weak disciplinary context. A stronger disciplinary environment frames the second case, analysing a number of IR theories on the impact of the Peace of Westphalia in the European states-system. This discussion often alludes to the notion of hierarchy. The third case examines the interaction between metatheoretical directives and theories of hierarchy. These arguments are not necessarily compatible with the metatheoretical principles argued by their authors. As a mechanism, therefore, metatheory does not relate to theory in a deterministic way. Part three itself is, of course, a metatheoretical study that further illustrates the thesis.