In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue bildgebende Methode zur Untersuchung der Diffusion in heterogenen Medien auf der Nanometerskala entwickelt (TNIM - Thermal Noise Imaging Microscopy). Die TNI-Mikroskopie wurde gezielt benutzt, um zu erforschen, ob die Beweglichkeit von Zellmembranrezeptoren durch laterale Nanostrukturen in der Membran beeinflusst wird. Bei der TNI-Mikroskopie wird die Diffusion eines Sondenpartikels mit Hilfe einer optischen Falle auf einen submikroskopischen Raumbereich limitiert und dort mit Nanometer räumlicher und Mikrosekunden zeitlicher Auflösung verfolgt. Damit kann die Position von diffusionsbehindernden Nanostrukturen bestimmt werden. Gleichzeitig wird erfasst wie die Mobilität des Partikels durch hydrodynamische Kopplung zu den beobachteten Strukturen beeinflusst wird. Mit Hilfe der TNI-Mikroskopie konnten existierende hydrodynamische Theorien, die die dreidimensionale Mobilität einer Kugel für unterschiedliche Abstände zu einer Grenzfläche beschreiben, mit bisher unerreichter Genauigkeit bestätigt werden. Für die zweidimensionalen Diffusionsmessungen in der Zellmembran wurde ein Nanopartikel an den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR - Epidermal Growth Factor Receptor) gebunden. Die Analyse der Partikelbewegung zeigte nanoskopische Areale, die die Diffusion des Rezeptors stark beschränken, wobei sich die Position und Größe der unzugänglichen Areale im Sekundenbereich verändern kann. Der Vergleich mit einem lipidverankertem Protein ergab, dass die Areale vom beobachteten Protein abhängig sind. Des Weiteren wurden deutliche Hinweise darauf gefunden, dass die Diffusion des Rezeptors auf der Nanometerskala von der Lipiddoppelschichtstruktur der Zellmembran dominiert, auf Mikrometerskala jedoch durch die unzugänglichen Areale stark verlangsamt wird. Im letzten Teil der Arbeit wird analysiert wie die Beschränkung der Rezeptormobilität dessen Aktivierungskinetik und die laterale Informationsausbreitung in der Membran beeinflusst. / In the work presented, a novel imaging technique was developed for the purpose of studying diffusive motion in heterogeneous media on the nanometer scale (TNIM - Thermal Noise Imaging Microscopy). TNI-Microscopy was specifically used to investigate if there exist lateral nanostructures that restrict the mobility of receptor proteins in cell membranes. In TNI-Microscopy, the diffusion of a nanoparticle is limited by an optical trap to a small region. Within this region the diffusion of the particle is tracked with nanometer spatial and microsecond temporal resolution. Thus, the position of nanoscopic structures that restrict diffusion can be determined. Furthermore, it is also recorded how the mobility of the particle is influenced by hydrodynamic coupling to the sampled structures. Using TNI-Microscopy, existing hydrodynamic theories that describe the three-dimensional mobility of a sphere at nanoscopic distances to an interface could be validated with unsurpassed accuracy. For two-dimensional diffusion measurements in the cellular plasma membrane, a nanoparticle was coupled to the epidermal growth factor receptor (EGFR). The analysis of the particle’s motion revealed nanoscopic membrane areas that strongly restrict the diffusion of the receptor. Furthermore, it was possible to observe that these inaccessible areas change shape and position on the second time scale. The comparison with a lipid anchored protein showed that the characteristics of these areas depend on the observed protein. Evidence is presented that the diffusion of the receptor on the nanometer scale is dominated by the lipid bilayer structure of the cell membrane, whereas its mobility on the micrometer scale is severely slowed by the observed nanoscopic membrane heterogeneities. In the last part of this work it is analyzed how the restricted receptor mobility influences its activation kinetics and the lateral spreading of a signal within the plane of the plasma membrane.

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse vom Experiment HERMES präsentiert, welche eine azimutale Asymmetrie bezüglich des Spins des Protontargets zeigen, die von der Interferenz zwischen dem Bethe-Heitler und dem Tiefvirtuelle Compton Streuung (DVCS) Prozess herrührt. Diese Asymmetrie, auch als longitudinale Target-Spin Asymmetrie (LTSA) bezeichnet, erlaubt hauptsächlich den Zugang zur polarisierten verallgemeinerten Partonverteilungen (GPD) H-tilde. Die kinematische Abhängigkeit der LTSA von t, x_B und Q2 wurde gemessen und mit vorhandenen Messungen am Deuteron verglichen. Die Ergebnisse wurden mit theoretischen Berechungen und mit aktuellen Messungen des CLAS-Experiments verglichen. Die Daten, die zur Analyse in der vorliegenden Arbeit verwendet werden, wurden am HERMES Experiment bei DESY genommen, wobei im HERA-Speicherring Positronenstrahlen der Energie 27.5 GeV an Wasserstoff- und Deuterium-Gas-Targets gestreut wurden. Darüber hinaus werden Produktionstests des HELIX-128 3.0 chips diskutiert. Der Chip ist ein Frontend-Auslesechip beim Silizium-Rückstossdetektor. Letzterer ist Teil des HERMES-Rückstossdetektors, welcher den Target-Bereich umschliesst, um die Rückstossprodukte der exklusiven Prozesse zu detektieren. Das primäre Ziel dieses Detektors ist es, eine vollständigere Untersuchung von DVCS durch zusätzliche Registrierung der Rückstossprotonen zu ermöglichen. / In this thesis results from HERMES are reported on an azimuthal asymmetry with respect to the spin of the proton target, which is attributed to the interference between the Bethe-Heitler process and the Deeply Virtual Compton Scattering process. The asymmetry, also referred to as the longitudinal target-spin asymmetry (LTSA), gives access mainly to the polarized Generalized Parton Distribution H-tilde. The kinematic dependences of the LTSA on t, x_B and Q^2 are measured and compared with the corresponding measurements on the deuteron. The results are compared with theoretical calculations and with the recent CLAS measurements. The data, used for analysis in this thesis, have been accumulated by the HERMES experiment at DESY scattering the HERA 27.6 GeV positron beam off hydrogen and deuterium gas targets. Additionally, production tests of the HELIX128 3.0 chip are discussed. The chip is the frontend readout chip of the silicon recoil detector. The latter is a part of the HERMES recoil detector, which is built around the target area in order to detect the recoiling products of exclusive processes. The primary goal of this detector is to facilitate a more complete study of DVCS by registering also the recoiling protons.

Wir präsentieren die Analyse der Daten, die in den Jahren 2002-2004 mit dem 27.56 GeV Positronenstrahl des HERA Speicherrings am DESY und dem internen transversal polarisierten Wasserstofftarget (''fixed target'') des HERMES Experiments aufgenommen wurden. Ereignisse mit einem gestreuten Positron und einem erzeugter Pion wurden selektiert. Die ausschließliche Erzeugung eines einzelnen Pions, e p -> e'' n pi+, wird durch die Anforderung gewährleistet, daß die fehlende Masse des Ereignisses der Masse des Neutrons, das nicht gemessen wird, entspricht. Der Streuquerschnitt für diesen Prozess hängt von der Bjorken-Skalenvariable, den Vierer-Impulsübertrag und den Transversalimpulsübertrag, deren durchschnittliche Werte für unsere Datensätze bei =0.12, =2.3 GeV^2, =-0.18 GeV^2 liegen, sowie zwei azimuthale Winkel: der Winkel phi zwischen den Streu- und Produktionsebene (die Schnittlinie der Ebenen enthält das virtuelle Photon), und der Winkel phi_S zwischen der Streuebene und dem Polarisationsvector des Targets. Die Asymmetrie, auch Transversal-Target-Einzelspin-Azimuthalasymmetrie genannt, wird als das Verhältnis der Differenz zur Summ der Streuquerschnitte für die positive und negative Targetpolarisation definiert. Es wird durch sechs azimuthale Sinus-Modulationen charakterisiert, deren Amplituden von -1 bis 1 varieren können. Wir messen die Asymmetrie eines Datensatzes von 2093 Ereignissen mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von 1:1. Im Durchschnitt wurden geringe oder mit Null übereinstimmende Amplitudenwerte gefunden, abgesehen von der Amplitude von der sin(phi_S) Modulation, allerdings innerhalb der großen exprimentellen Unsicherheiten. Ein direkter und genauerer Vergleich der Daten mit der Theorie verlangt größere Statistik und verbesserte Fähigkeiten des Detektor als für die vorliegende Messung vorhanden waren. / We present the analysis of data taken in the years 2002-2004 with the 27.56 GeV positron beam of the HERA storage ring at DESY and the internal transversely polarised hydrogen fixed target of the HERMES experiment. Events with a scattered positron and a produced pion are selected. Exclusive production of single pions, e p -> e'' n pi+, is ensured by requiring the missing mass in the event to be equal to the mass of the neutron, which is not detected. The cross section for this process depends on the Bjorken scaling variable, the four-momentum transfer, and the transverse four-momentum transfer, whose average values for our sample are =0.12, =2.3 GeV^2, =-0.18 GeV^2, respectively, and two azimuthal angles: the angle phi between the scattering and production planes (their common line contains the virtual photon), and the angle phi_S between the scattering plane and the target polarisation vector. The asymmetry, also called transverse-target single-spin azimuthal asymmetry, is defined as the ratio of the difference to the sum of the cross sections for positive and negative target polarisation. It is characterised by six azimuthal sine modulations, whose amplitudes can vary from -1 to 1. We measure the asymmetry from a sample of 2093 events with a signal-to-background ratio of 1:1. At average kinematics, the values of the amplitudes are found to be small or consistent with zero, except for the amplitude of the sin(phi_S) modulation, however, within their large statistical uncertainties. A direct and more precise data-to-theory comparison requires larger statistics and improved detector capabilities than available for the present measurement.

Das Antarctic Muon And Neutrino Detector Array (AMANDA) ist ein Cherenkov Detektor, der sich im Gletscher der Antarktis am Südpol befindet. Wir präsentieren die Analyse von Daten, die in den Jahren 2000 bis 2004 gesammelt wurden, die einer effektiven Detektorlaufzeit von 1001 Tagen entsprechen. Die Suche zielt auf den Nachweis von elektomagnetische und hadronische Teilchenschauern, so gennante Kaskaden, die durch Elektron- und Tauneutrinowechselwirkung produziert werden können. Die hadronischen Kaskaden können auch über neutrale Ströme Wechselwirkung von Neutrinos aller Arten produziert werden. Der Kaskadenkanal hat einige Vorteile in der Suche nach einem diffusen Fluss von astrophysikalischen Neutrinos. Durch die gute Energieauflösung des AMANDA Detektors kann man zwischen einem harten astrophysikalische Spektrum und einem weichen atmosphärischen Spektrum unterscheiden. Außerdem ist der atmosphärischen Elektronneutrinos Fluss um eine Gößenordnung kleiner als der atmosphärische Myonneutrinofluss. Der Untergrund von atmosphärischem Myonen aus Luftschauern kann unterdrückt werden, weil diese als Spuren im Detektor erscheinen und leicht zu identifizieren sind. Mit der hohen Untergrundunterdrückung ist es möglich die Analyse über einen Raumwinkel von 4pi für Energien gegen 50 TeV zu erstrecken. Die Anzahl von gefundenen Ereignissen in dieser Analyse stimmt mit der Erwartung von Hintergrundereignissen überein. Deshalb berechnen wir eine obere Grenze für den diffusen Neutrinofluss aller Neutrinoarten, unter der Annahme, dass alle Neutrinoarten im Verhältnis 1:1:1 auftreten. Die obere Grenze für einen Nuetrinofluss im Energiebereich von 40 TeV bis 9 PeV mit einem Spektrum von E-2 ist 3.96x10-7 GeV s-1 sr-1 cm-2 bei einem Konfidenzniveau von 90%. Dies ist momentan die niedrigste Grenze für einen diffusen Neutrinoflüss aller Neutrinoarten. / The Antarctic Muon And Neutrino Detector Array (AMANDA) is a Cherenkov detector deployed in the Antarctic ice cap at the South Pole. We present the analysis of the AMANDA data collected during 1001 effective days of the detector lifetime be tween the years 2000 and 2004. We focus our search on electromagnetic and hadronic cascades which are produced in charged-current interactions of high-energy electron or tau neutrinos and in neutral-current interactions of neutrinos of any flavor. There are several advantages associated with the cascade channel in the search for a "diffuse" flux of astrophysical neutrinos. The AMANDA''s energy resolution allows us to distinguish between a hard astrophysical spectrum and a soft atmospheric spectrum. In addition, the flux of atmospheric electron neutrinos is lower than that of atmospheric muon neutrinos by one order of magnitude, and the background from downward-going atmospheric muons can be suppressed due to their track-like topology. The low background in this channel allows us to attain a 4pi acceptance above energies of about 50 TeV. The number of events observed in this analysis is consistent with the background expectations. Therefore, we calculate an upper limit on the diffuse all-flavor neutrino flux assuming a flavor ratio 1:1:1 at the detection site. A flux of neutrinos with a spectrum falling as E-2 is limited to 3.96x10-7 GeV s-1 sr-1 cm-2 at 90% C.L. for a neutrino energy range spanning from 40 TeV to 9 PeV. This upper limit is currently the most sensitive limit on the diffuse all-flavor astrophysical neutrino flux.

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Thema der vorliegenden Arbeit ist die Identifikation, Differenzierung und Bewertung von vorhandenen Schwermetallreservoirs im Hangbereich historischer Erzbergbaugebiete im Nordpfälzer Bergland und dem Spessart. Dazu wurden auf Grundlage von 115 Bodenprofilen entlang von 14 Hangsequenzen die holozäne Umweltgeschichte, die Verbreitung und Struktur sowie ausgewählte ökologische Eigenschaften der quartären Hangsedimente erstmalig integrativ analysiert. Besondere Beachtung fanden hierbei die Schwermetallgehalte der quartären Hangsedimente und ihr immanentes Gefährdungspotential, das für die Untersuchungsgebiete zum ersten mal auf Grundlage der aktuellen rechtlichen Grundlagen bestimmt wurde. Die Auflösung einer hochauflösenden Boden- und Sedimentaufnahme mit exemplarischer Beprobung ermöglichte die Analyse vieler Details, Merkmale und Eigenschaften der Sedimente und Bodenbildungen dieser (stark) gestörten Standorte im Mittelgebirgsbereich.

Das Kristallsystem SrxBa1-xNb2O6 wurde über den gesamten Bereich, in dem die tetragonale Phase existiert, gezüchtet und untersucht. Es wurden die Gitterkonstanten, die Dichte, die Brechungsindizes und die Phasenübergangstemperatur bestimmt. Das Phasendiagramm des Kristallsystems wurde neu bestimmt.

Many technological aspects of everyday life are based on practical applications of the magnetic properties of the materials. Miniaturization is a key technological aspect; electronic circuits and storage devices are nowadays steadily decreasing in size and will eventually reach molecular dimensions. The understanding and predictions of the properties of matter at atomic levels represents one of the great achievements of the last years in science. In the present thesis, the aim is to present a complete study of the electronic structure of selected materials, by means of experimental and theoretical methods. The class of materials which are presented in this thesis, are belonging to the magnetic molecules and intermetallic compounds. The electronic structure of the single molecule system named ferric star molecule has been studied. From the resonant X-ray emission study the trend observed for the FeFe3 star gives a signature for the high-spin structure, or more precisely of strong magnetic systems like FeO or Heusler alloys. For the case of intermetallic alloys and compounds, the Mn 2p core-level presents a visible split structure, which is arising from the exchange interactions between the core-hole and the unpaired 3d electrons. The interpretation of this splitting can be regarded as an evidence of local magnetic moments belonging to the Mn site.