Die Entwicklung von makrocyclischen Chelatoren, die mit Kupferionen thermodynamisch stabile und kinetisch inerte Komplexe bilden, ist in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Das ergibt sich insbesondere aus der Möglichkeit, Radiokupfernuklide aufgrund günstiger kernphysikalischer Eigenschaften sowohl für diagnostische (64Cu) als auch therapeutische (67Cu) Anwendungen einzusetzen. Hervorzuheben ist der Azamakrocyclus Cyclam (1,4,8,11-Tetraazacyclodecan), da dieser mit Kupfer(II)-Ionen Komplexe hoher thermodynamischer Stabilität bildet. Zudem weist der Chelator weitere Funktionalisierungsmöglichkeiten auf, um in Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung pharmakologisch relevante Moleküle wie beispielsweise Peptide oder Proteine (Antikörper oder Antikörperfragmente) kovalent zu binden und damit eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe zu ermöglichen. Allerdings erfordert das Maßschneidern der Eigenschaften von neuen bifunktionellen Chelatoren Kenntnisse über den Einfluss der Substituten auf die Stabilität der gebildeten Kupfer(II)-Komplexe. Die thermodynamische Stabilität lässt keine Aussagen über das Verhalten in vivo zu. Die Ursache für die kinetische Labilität in Säugetieren ist noch nicht vollständig verstanden, wird aber u. a. auf kupferbindende Enzyme bzw. Proteine zurückgeführt. Die Bioverteilung der Radiokupferkomplexe wird aber auch von weiteren Parameter, wie Hydrophilie, Ladung und Polarisierbarkeit beeinflusst. Mit dieser Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von 64Cu Chelaten auf Basis von Cyclam-Propionsäure-Liganden geleistet. Diese Stoffklasse ist bisher synthetisch wenig erschlossen und Radiokupfer-markierte Komplexe zudem bisher gar nicht beschrieben. Daher ist es von besonderem Interesse die kinetische Stabilität Radiokupfer-markierter Cyclam-Propionsäure-Derivate zu untersuchen und mit einer Reihe bekannter Radiokupfer-markierter Cyclam-Essigsäure-Komplexe zu vergleichen. Es wurden vier N-funktionalisierte Cyclam-Derivate 13, 14b, 15 und 16, die eine unterschiedliche Anzahl an Propionsäuregruppen tragen, erfolgreich synthetisiert und in sehr hoher Reinheit (>99%) isoliert. Besonders hervorzuheben ist die erstmalige Synthese des trans-N,N´´-funktionalisierten Cyclam-Propionsäure-Derivates 14b in hoher Ausbeute (gesamt = 32%). Von den Verbindungen 13, 14b, 15 und 16 sind entsprechende Kupfer(II)-Komplexe hergestellt worden. Zur Aufklärung relevanter Fragestellungen bezüglich der chemischen und geometrischen Eigenschaften sind verschiedene spektroskopische Methoden (Röntgeneinkristallstrukturanalyse, IR, UV/VIS, Elektronenspinresonanz-Spektroskopie) anhand von den isolierten Kupfer(II)-Komplexen CuII-13, CuII-14b und CuII-16 herangezogen worden. Die röntgenkristallografischen Strukturaufklärungen der Komplexe CuII-14b und CuII-16 weisen eine verzerrt quadratisch-pyramidale Koordinationsgeometrie auf. Das Ligandenfeld wird innerhalb der Stickstoffebene mit steigendem Substitutionsgrad schwächer. Das wurde auch durch ESR-Messungen bestätigt. Nachweislich verursachen die zusätzlichen funktionellen Gruppen eine kleinere Ligandenfeldaufspaltung. Weiterhin nahm die kinetische Stabilität unter stark sauren Bedingungen mit steigendem Substitutionsgrad ab. Der Vergleich mit den bekannten oktaedrischen Kupfer(II)-Cyclam-Essigsäure-Komplexen zeigt, dass die quadratisch-pyramidalen Kupfer(II)-Cyclam-Propionsäure-Derivate unter stark sauren Bedingungen schneller dissoziieren. Als Ursache können die unterschiedlichen Konfigurationen diskutiert werden, da bei 4N+2-Geometrien die thermodynamisch bevorzugte trans III-Konfigurationen gebildet wird. Radiochemische Untersuchungen zur Bewertung der kinetischen Stabilität in vitro und in vivo sind mit den 64Cu-markierten Liganden 13, 14b, 15 und 16 durchgeführt worden. Hierfür ist ein In-vitro-Stabilitätstest basierend auf dem kupferbindenden Enzym Superoxid-Dismutase (SOD) bzw. humanem Serum für radiomarkierte Verbindungen entwickelt worden. In humanem Serum ist Albumin (~66 kDa) in sehr hoher Konzentration enthalten und eines der wichtigsten Transportproteine für extrazelluläre Kupfer-Ionen. Aufgrund seiner Abundanz im Blutplasma ist im Serum-Assay jeweils nur eine stark ausgeprägte Bande bei ca. 66 kDa detektiert worden. Dieser etablierte In-vitro-Stabilitätstest beruht im Gegensatz zu anderen herkömmlichen Analysemethoden (Radio-HPLC oder Radio-DC) auf dem Prinzip der Gelelektrophorese. Von großem Vorteil ist, dass mehrere Proben simultan untersucht werden können und die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind. Die In-vitro-Ergebnisse zeigen einen ähnlichen Trend wie bei der säure-assoziierten Dissoziation, wobei die höchste Stabilität bemerkenswerterweise bei dem [64Cu]Cu-14b Komplex bestimmt wurde. Allerdings beruht der Mechanismus hier nicht auf einer Dissoziation sondern auf einer Transchelatisierung. Die Ergebnisse der Bioverteilungen in Wistar-Ratten korrelieren mit den In-vitro-Studien in humanem Serum. Der Komplex [64Cu]Cu 14b zeigte sowohl eine schnelle renale Blut-Clearence als auch eine sehr geringe Anreicherung in der Leber und stellt damit eine Alternative zu den kommerziell erwerblichen Liganden dar. Als geeignete Chelatoren bieten Cyclam-Monopropionsäure 13 und Cyclam-Dipropionsäure 14b die Möglichkeit, Radiokupfernuklide stabil zu binden und erlauben die mehrfache Einführung von EGFR-spezifischen Peptiden an das Grundgerüst. Als Grundgerüst wurde der Ligand 13 ausgewählt. Durch die Multifunktionalisierung sollen höhere Affinitäten zum Rezeptor und verbesserte metabolische Stabilitäten hervorgerufen werden. Für diese Verbindung liegen erste vielversprechende Ergebnisse vor, wobei hohe Affinitäten zu zwei EGFR-positiven Zelllinien bestimmt wurden.

In today’s globalized business world enterprises face increasing competition and accompanying internal and external threats that challenge their enterprise strategies. Multiple examples of enterprises show that long-lasting strategies need to be progressively overworked in order to secure competitiveness. One key for long-term competitiveness seems to lie in the ability to find a reasonable ratio of strategic stability and change. Neglecting the tension of strategic stability and change can have fatal consequences. Strategic management research increasingly focuses on this challenge. Lately research on ambidexterity and dynamic capability attempts to explain the underlying issues of proactively balancing strategic tensions in dynamic markets. Yet, there remain a couple of questions that – unanswered – limit the explanatory power of recent research models. Because of conceptual ambiguities around the concepts of ambidexterity and dynamic capabilities, until now it remains unclear how a balance between strategic stability and change is reached and managed, and how the underlying strategic decision and strategic management processes at the organizational level look like. To address these open issues, this work develops an alternative framework of strategic ambidexterity. It is defined as a deliberate mechanism to detect, monitor, steer, coordinate and balance stability and change of the enterprise strategy. It argues that enterprises do not deal with strategic stability and change accidently. Quite on the contrary, the enterprises’ key actors are aware of this challenge and have a mechanism in place that allows them to deliberately and continuously employ the right ratio of strategic stability and change. This deliberate mechanism is assumed to create performance differences. High-performing enterprises have a particular setting of the mechanism that distinguishes them from low-performing peers and that secures their long-term competitiveness. In order to empirically test the mechanism a qualitative comparative analysis (QCA) using a sample of 74 mechanical engineering enterprises is performed. As will be shown there are in fact differences between high and low-performing enterprises. The strategic behavior of high-performing enterprises can be classified as Guided Long-Term Inclusive Planning (GLTIP). This work adds new knowledge to the research on ambidexterity and dynamic capabilities and also contributes to the methodological discussion on the analysis of sustainable competitive advantage in today’s globalized and dynamic markets.

In today´s flexible working sphere trust takes a central place in relations to customer, supplier and institutions as well as between coworkers and executives. Therefore, co-operation is not thinkable at all without a certain amount of trust. A low amount of trust is not an adequate basis for obtaining quality of living or realization of business success. In the everyday life it is to be also experienced that the structure of trust requires very much time, power, money and patience. The effects, on which an employer has to count with loss of trust by unmotivated and unproductive coworkers, can mean enormous economic damage for the enterprise and entail the loss of a market projection. So trust was determined by means of a quantitative questionnaire. The aim was to investigate the existence of trust promoting and trust inhibiting factors and to generate rankings in regard to their importance.

Fundamental economic and social changes have strongly influenced the conditions under which companies have to operate during the last couple of years. The dynamics of the business environment, which are among other things increasingly forced by the globalization of markets, development of new technologies and subsequently growing competitive pressure, requires that companies adapt to their environment not only reactive, but rather act proactively to exist on the market permanently. This means, that in companies radical change processes are not even uncommon in addition to permanent changes. Regarding the success of any change process it is of vital importance that the concerned employees and departments are involved in the success of the project and cooperate closely. For this reason trust is becoming more and more important in business environment, especially against the backdrop of economic crisis, of mergers, outsourcing, short-time work and job loss. The setup and permanent care of a trustworthy corporate culture, the content of which includes the constructive handling through management of the anxieties and emotions of the employees concerning upcoming changes, finally provides the basis for successful cooperation. Currently there is no scientific consensus about what trust is, how it can be measured, evaluated and influenced. These issues are now being investigated by empirical studies. Thus, the meaning of "professional" trust was determined by means of a quantitative questionnaire. One aim of the empirical study was to investigate the existence of trust-promoting and trust-inhibitory factors in companies and to generate rankings regarding their importance for the employees. The perceptions should be the basis to build and maintain a reliable culture of trust in companies, especially during the implementation of change processes.

In today’s globalized business world enterprises face increasing competition and accompanying internal and external threats that challenge their enterprise strategies. Multiple examples of enterprises show that long-lasting strategies need to be progressively overworked in order to secure competitiveness. One key for long-term competitiveness seems to lie in the ability to find a reasonable ratio of strategic stability and change. Neglecting the tension of strategic stability and change can have fatal consequences. Strategic management research increasingly focuses on this challenge. Lately research on ambidexterity and dynamic capability attempts to explain the underlying issues of proactively balancing strategic tensions in dynamic markets. Yet, there remain a couple of questions that – unanswered – limit the explanatory power of recent research models. Because of conceptual ambiguities around the concepts of ambidexterity and dynamic capabilities, until now it remains unclear how a balance between strategic stability and change is reached and managed, and how the underlying strategic decision and strategic management processes at the organizational level look like. To address these open issues, this work develops an alternative framework of strategic ambidexterity. It is defined as a deliberate mechanism to detect, monitor, steer, coordinate and balance stability and change of the enterprise strategy. It argues that enterprises do not deal with strategic stability and change accidently. Quite on the contrary, the enterprises’ key actors are aware of this challenge and have a mechanism in place that allows them to deliberately and continuously employ the right ratio of strategic stability and change. This deliberate mechanism is assumed to create performance differences. High-performing enterprises have a particular setting of the mechanism that distinguishes them from low-performing peers and that secures their long-term competitiveness. In order to empirically test the mechanism a qualitative comparative analysis (QCA) using a sample of 74 mechanical engineering enterprises is performed. As will be shown there are in fact differences between high and low-performing enterprises. The strategic behavior of high-performing enterprises can be classified as Guided Long-Term Inclusive Planning (GLTIP). This work adds new knowledge to the research on ambidexterity and dynamic capabilities and also contributes to the methodological discussion on the analysis of sustainable competitive advantage in today’s globalized and dynamic markets.:1. Introduction 2. High-performing enterprises, strategic management and dynamic environments – multiple paths of explaining sustainable competitive advantage 3. Toward a multidimensional framework of balancing strategic stability and change: a steering mechanism 4. A comparative configurational analysis of the mechanism of strategic ambidexterity with regard to different performance settings 5. Discussion of results: introducing Guided Long-Term Inclusive Planning (GLTIP) 6. Management implications: GLTIP in action 7. Conclusions, limitations and directions for future research

Die Entwicklung von makrocyclischen Chelatoren, die mit Kupferionen thermodynamisch stabile und kinetisch inerte Komplexe bilden, ist in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Das ergibt sich insbesondere aus der Möglichkeit, Radiokupfernuklide aufgrund günstiger kernphysikalischer Eigenschaften sowohl für diagnostische (64Cu) als auch therapeutische (67Cu) Anwendungen einzusetzen. Hervorzuheben ist der Azamakrocyclus Cyclam (1,4,8,11-Tetraazacyclodecan), da dieser mit Kupfer(II)-Ionen Komplexe hoher thermodynamischer Stabilität bildet. Zudem weist der Chelator weitere Funktionalisierungsmöglichkeiten auf, um in Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung pharmakologisch relevante Moleküle wie beispielsweise Peptide oder Proteine (Antikörper oder Antikörperfragmente) kovalent zu binden und damit eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe zu ermöglichen. Allerdings erfordert das Maßschneidern der Eigenschaften von neuen bifunktionellen Chelatoren Kenntnisse über den Einfluss der Substituten auf die Stabilität der gebildeten Kupfer(II)-Komplexe. Die thermodynamische Stabilität lässt keine Aussagen über das Verhalten in vivo zu. Die Ursache für die kinetische Labilität in Säugetieren ist noch nicht vollständig verstanden, wird aber u. a. auf kupferbindende Enzyme bzw. Proteine zurückgeführt. Die Bioverteilung der Radiokupferkomplexe wird aber auch von weiteren Parameter, wie Hydrophilie, Ladung und Polarisierbarkeit beeinflusst. Mit dieser Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von 64Cu Chelaten auf Basis von Cyclam-Propionsäure-Liganden geleistet. Diese Stoffklasse ist bisher synthetisch wenig erschlossen und Radiokupfer-markierte Komplexe zudem bisher gar nicht beschrieben. Daher ist es von besonderem Interesse die kinetische Stabilität Radiokupfer-markierter Cyclam-Propionsäure-Derivate zu untersuchen und mit einer Reihe bekannter Radiokupfer-markierter Cyclam-Essigsäure-Komplexe zu vergleichen. Es wurden vier N-funktionalisierte Cyclam-Derivate 13, 14b, 15 und 16, die eine unterschiedliche Anzahl an Propionsäuregruppen tragen, erfolgreich synthetisiert und in sehr hoher Reinheit (>99%) isoliert. Besonders hervorzuheben ist die erstmalige Synthese des trans-N,N´´-funktionalisierten Cyclam-Propionsäure-Derivates 14b in hoher Ausbeute (gesamt = 32%). Von den Verbindungen 13, 14b, 15 und 16 sind entsprechende Kupfer(II)-Komplexe hergestellt worden. Zur Aufklärung relevanter Fragestellungen bezüglich der chemischen und geometrischen Eigenschaften sind verschiedene spektroskopische Methoden (Röntgeneinkristallstrukturanalyse, IR, UV/VIS, Elektronenspinresonanz-Spektroskopie) anhand von den isolierten Kupfer(II)-Komplexen CuII-13, CuII-14b und CuII-16 herangezogen worden. Die röntgenkristallografischen Strukturaufklärungen der Komplexe CuII-14b und CuII-16 weisen eine verzerrt quadratisch-pyramidale Koordinationsgeometrie auf. Das Ligandenfeld wird innerhalb der Stickstoffebene mit steigendem Substitutionsgrad schwächer. Das wurde auch durch ESR-Messungen bestätigt. Nachweislich verursachen die zusätzlichen funktionellen Gruppen eine kleinere Ligandenfeldaufspaltung. Weiterhin nahm die kinetische Stabilität unter stark sauren Bedingungen mit steigendem Substitutionsgrad ab. Der Vergleich mit den bekannten oktaedrischen Kupfer(II)-Cyclam-Essigsäure-Komplexen zeigt, dass die quadratisch-pyramidalen Kupfer(II)-Cyclam-Propionsäure-Derivate unter stark sauren Bedingungen schneller dissoziieren. Als Ursache können die unterschiedlichen Konfigurationen diskutiert werden, da bei 4N+2-Geometrien die thermodynamisch bevorzugte trans III-Konfigurationen gebildet wird. Radiochemische Untersuchungen zur Bewertung der kinetischen Stabilität in vitro und in vivo sind mit den 64Cu-markierten Liganden 13, 14b, 15 und 16 durchgeführt worden. Hierfür ist ein In-vitro-Stabilitätstest basierend auf dem kupferbindenden Enzym Superoxid-Dismutase (SOD) bzw. humanem Serum für radiomarkierte Verbindungen entwickelt worden. In humanem Serum ist Albumin (~66 kDa) in sehr hoher Konzentration enthalten und eines der wichtigsten Transportproteine für extrazelluläre Kupfer-Ionen. Aufgrund seiner Abundanz im Blutplasma ist im Serum-Assay jeweils nur eine stark ausgeprägte Bande bei ca. 66 kDa detektiert worden. Dieser etablierte In-vitro-Stabilitätstest beruht im Gegensatz zu anderen herkömmlichen Analysemethoden (Radio-HPLC oder Radio-DC) auf dem Prinzip der Gelelektrophorese. Von großem Vorteil ist, dass mehrere Proben simultan untersucht werden können und die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind. Die In-vitro-Ergebnisse zeigen einen ähnlichen Trend wie bei der säure-assoziierten Dissoziation, wobei die höchste Stabilität bemerkenswerterweise bei dem [64Cu]Cu-14b Komplex bestimmt wurde. Allerdings beruht der Mechanismus hier nicht auf einer Dissoziation sondern auf einer Transchelatisierung. Die Ergebnisse der Bioverteilungen in Wistar-Ratten korrelieren mit den In-vitro-Studien in humanem Serum. Der Komplex [64Cu]Cu 14b zeigte sowohl eine schnelle renale Blut-Clearence als auch eine sehr geringe Anreicherung in der Leber und stellt damit eine Alternative zu den kommerziell erwerblichen Liganden dar. Als geeignete Chelatoren bieten Cyclam-Monopropionsäure 13 und Cyclam-Dipropionsäure 14b die Möglichkeit, Radiokupfernuklide stabil zu binden und erlauben die mehrfache Einführung von EGFR-spezifischen Peptiden an das Grundgerüst. Als Grundgerüst wurde der Ligand 13 ausgewählt. Durch die Multifunktionalisierung sollen höhere Affinitäten zum Rezeptor und verbesserte metabolische Stabilitäten hervorgerufen werden. Für diese Verbindung liegen erste vielversprechende Ergebnisse vor, wobei hohe Affinitäten zu zwei EGFR-positiven Zelllinien bestimmt wurden.

Viele Probleme der Riss- und Bruchmechanik sowie der mathematischen Physik lassen sich auf Lösungen von singulären Integralgleichungen über einem Intervall zurückführen. Diese Gleichungen setzen sich im Wesentlichen aus dem Cauchy'schen singulären Integraloperator und zusätzlichen Integraloperatoren mit festen Singularitäten in den jeweiligen Kernen zusammen. Zur numerischen Lösung solcher Gleichungen werden polynomiale Kollokations-Quadraturverfahren betrachet. Als Ansatzfunktionen und Kollokationspunkte werden dabei gewichtete Polynome und Tschebyscheff-Knoten gewählt. Die Gewichte sind so gewählt, dass diese das asymptotische Verhalten der Lösung in den Randpunkten widerspiegeln. Mit Hilfe von C*-Algebra Techniken, werden in dieser Arbeit notwendige und hinreichende Bedingungen für die Stabilität der Kollokations-Quadraturverfahren angegeben. Die theoretischen Resultate werden dabei durch numerische Berechnungen anhand des Problems der angerissenen Halbebene und des angerissenen Loches überprüft.

In diese Dissertation werden lineare retardierte Differentialgleichungen (DDEs) und deren Lösungsoperatoren untersucht. Wir stellen eine neue Methode vor, mit der die Lösungsoperatoren für autonome und nicht-autonome DDEs bestimmt werden. Die neue Methode basiert auf dem Pfadintegralformalismus, der aus der Quantenmechanik und von der Analyse stochastischer Differentialgleichungen bekannt ist. Es zeigt sich, dass die Lösung eines Delaysystems zum Zeitpunkt t durch die Integration aller möglicher Pfade von der Anfangsbedingung bis zur Zeit t gebildet werden kann. Die Pfade bestehen dabei aus verschiedenen Schritten unterschiedlicher Längen und Gewichte. Für skalare autonome DDEs können analytische Ausdrücke des Lösungsoperators in der Literatur gefunden werden, allerdings existieren keine für nicht-autonome oder höherdimensionale DDEs. Mithilfe der neuen Methode werden wir die Lösungsoperatoren der genannten DDEs aufstellen und zusätzlich auf Delaysysteme mit mehreren Delaytermen erweitern. Dabei bestätigen wir unsere Ergebnisse sowohl analytisch wie auch numerisch. Die gewonnenen Lösungsoperatoren verwenden wir anschließend zur Stabilitätsanalyse periodischer Delaysysteme. Es werden zwei neue Verfahren präsentiert, die mithilfe des Lösungsoperators den transformierten Monodromieoperator des Delaysystems nähern und daraus die Stabilität bestimmen können. Beide neue Verfahren sind spektrale Methoden für autonome sowie nicht-autonome Delaysysteme und haben keine Einschränkungen wie bei der bekannten Chebyshev-Kollokationsmethode oder der Chebyshev-Polynomentwicklung. Die beiden bisherigen Verfahren beschränken sich auf Delaysysteme mit rationalem Verhältnis zwischen Periode und Delay. Außerdem werden wir eine bereits bekannte Methode erweitern und zu einer spektralen Methode für periodische nicht-autonome Delaysysteme entwickeln. Wir bestätigen alle drei neue Verfahren numerisch. Damit werden in dieser Dissertation drei neue spektrale Verfahren zur Stabilitätsanalyse periodischer Delaysysteme vorgestellt. / In this thesis linear delay differential equations (DDEs) and its solutions operators are studied. We present a new method to calculate the solution operators for autonomous and non-autonomous DDEs. The new method is related to the path integral formalism, which is known from quantum mechanics and the analysis of stochastic differential equations. It will be shown that the solution of a time delay system at time t can be constructed by integrating over all paths from the initial condition to time t. The paths consist of several steps with different lengths and weights. Analytic expressions for the solution operator for scalar autonomous DDEs can be found in the literature but no results exist for non-autonomous or high dimensional DDEs. With the help of the new method we can calculate the solution operators for such DDEs and for time delay systems with several delay terms. We verify our results analytically and numerically. We use the obtained solution operators for the stability analysis of periodic time delay systems. Two new methods will be presented to approximate the transformed monodromy operator with the help of the solution operator and to get the stability. Both new methods are spectral methods for autonomous and non-autonomous delay systems and have no limitations like the known Chebyshev collocation method or Chebyshev polynomial expansion. Both previously known methods are limited to time delay systems with a rational relation between period and delay. Furthermore we will extend a known method to a spectral method for non-autonomous time delay systems. We verify all three new methods numerically. Hence, in this thesis three new spectral methods for the stability analysis of periodic time delay systems are presented.

In geotechnical engineering, the uncertainties such as the variability and uncertainty inherent in the geotechnical properties have caught more and more attentions from researchers and engineers. They have found that a single “Factor of Safety” calculated by traditional deterministic analyses methods can not represent the slope stability exactly. Recently in order to provide a more rational mathematical framework to incorporate different types of uncertainties in the slope stability estimation, reliability analyses and non-deterministic methods, which include probabilistic and non probabilistic (imprecise methods) methods, have been applied widely. In short, the slope non-deterministic analysis is to combine the probabilistic analysis or non probabilistic analysis with the deterministic slope stability analysis. It cannot be regarded as a completely new slope stability analysis method, but just an extension of the slope deterministic analysis. The slope failure probability calculated by slope non-deterministic analysis is a kind of complement of safety factor. Therefore, the accuracy of non deterministic analysis is not only depended on a suitable probabilistic or non probabilistic analysis method selected, but also on a more rigorous deterministic analysis method or geological model adopted. In this thesis, reliability concepts have been reviewed first, and some typical non-deterministic methods, including Monte Carlo Simulation (MCS), First Order Reliability Method (FORM), Point Estimate Method (PEM) and Random Set Theory (RSM), have been described and successfully applied to the slope stability analysis based on a numerical simulation method-Strength Reduction Method (SRM). All of the processes have been performed in a commercial finite difference code FLAC and a distinct element code UDEC. First of all, as the fundamental of slope reliability analysis, the deterministic numerical simulation method has been improved. This method has a higher accuracy than the conventional limit equilibrium methods, because of the reason that the constitutive relationship of soil is considered, and fewer assumptions on boundary conditions of slope model are necessary. However, the construction of slope numerical models, particularly for the large and complicated models has always been very difficult and it has become an obstacle for application of numerical simulation method. In this study, the excellent spatial analysis function of Geographic Information System (GIS) technique has been introduced to help numerical modeling of the slope. In the process of modeling, the topographic map of slope has been gridded using GIS software, and then the GIS data was transformed into FLAC smoothly through the program built-in language FISH. At last, the feasibility and high efficiency of this technique has been illustrated through a case study-Xuecheng slope, and both 2D and 3D models have been investigated. Subsequently, three most widely used probabilistic analyses methods, Monte Carlo Simulation, First Order Reliability Method and Point Estimate Method applied with Strength Reduction Method have been studied. Monte Carlo Simulation which needs to repeat thousands of deterministic analysis is the most accurate probabilistic method. However it is too time consuming for practical applications, especially when it is combined with numerical simulation method. For reducing the computation effort, a simplified Monte Carlo Simulation-Strength Reduction Method (MCS-SRM) has been developed in this study. This method has estimated the probable failure of slope and calculated the mean value of safety factor by means of soil parameters first, and then calculated the variance of safety factor and reliability of slope according to the assumed probability density function of safety factor. Case studies have confirmed that this method can reduce about 4/5 of time compared with traditional MCS-SRM, and maintain almost the same accuracy. First Order Reliability Method is an approximate method which is based on the Taylor\'s series expansion of performance function. The closed form solution of the partial derivatives of the performance function is necessary to calculate the mean and standard deviation of safety factor. However, there is no explicit performance function in numerical simulation method, so the derivative expressions have been replaced with equivalent difference quotients to solve the differential quotients approximately in this study. Point Estimate Method is also an approximate method involved even fewer calculations than FORM. In the present study, it has been integrated with Strength Reduction Method directly. Another important observation referred to the correlation between the soil parameters cohesion and friction angle. Some authors have found a negative correlation between cohesion and friction angle of soil on the basis of experimental data. However, few slope probabilistic studies are found to consider this negative correlation between soil parameters in literatures. In this thesis, the influence of this correlation on slope probability of failure has been investigated based on numerical simulation method. It was found that a negative correlation considered in the cohesion and friction angle of soil can reduce the variability of safety factor and failure probability of slope, thus increasing the reliability of results. Besides inter-correlation of soil parameters, these are always auto-correlated in space, which is described as spatial variability. For the reason that knowledge on this character is rather limited in literature, it is ignored in geotechnical engineering by most researchers and engineers. In this thesis, the random field method has been introduced in slope numerical simulation to simulate the spatial variability structure, and a numerical procedure for a probabilistic slope stability analysis based on Monte Carlo simulation was presented. The soil properties such as cohesion and friction angle were discretized to continuous random fields based on local averaging method. In the case study, both stationary and non-stationary random fields have been investigated, and the influence of spatial variability and averaging domain on the convergence of numerical simulation and probability of failure was studied. In rock medium, the structure faces have very important influence on the slope stability, and the rock material can be modeled as the combination of rigid or deformable blocks with joints in distinct element method. Therefore, much more input parameters like strength of joints are required to input the rock slope model, which increase the uncertainty of the results of numerical model. Furthermore, because of the limitations of the current laboratory and in-site testes, there is always lack of exact values of geotechnical parameters from rock material, even the probability distribution of these variables. Most of time, engineers can only estimate the interval of these variables from the limit testes or the expertise’s experience. In this study, to assess the reliability of the rock slope, a Random Set Distinct Element Method (RS-DEM) has been developed through coupling of Random Set Theory and Distinct Element Method, and applied in a rock slope in Sichuan province China.

Graphen und Graphit als Vertreter sp2-hybridisierter Kohlenstoffmaterialien weisen sehr gute elektronische Eigenschaften auf, die sich in vielen Fällen durch Adsorption oder Interkalation von Metallatomen weiter verbessern lassen. In dieser Arbeit wird die atomare Struktur von nickelinterkaliertem Graphit sowie von nickelbesetztem Mono- und Bilagen-Graphen und deren Stabiität mittels Dichtefunktionaltheorie berechnet und untereinander verglichen. Durch Untersuchung des Einflusses der Nickelatomdichte sowie von Anzahl und Abstand der Kohlenstofflagen werden verallgemeinerte Vorhersagen für Graphitmaterialien mit Nickelinterkalation und deren Verhalten bei externen Verspannungen möglich. Abschließend wird der Einfluss der Nickelatome auf die elektronischen Eigenschaften anhand der Bandstruktur untersucht. Aufgrund zusätzliche Bänder in der Nähe der Fermienergie kann eine Verbesserung des elektrischen Transportes angenommen werden.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1. Einleitung 2. Überblick zu Kohlenstoffmaterialien 2.1. Formen des Kohlenstoffs 2.2. Interkalation 2.3. Elektronische Eigenschaften 3. Dichtefunktionaltheorie 3.1. Motivation 3.2. Das Hohenberg-Kohn-Theorem 3.3. Berechnung der Elektronendichte 3.4. Abschätzung der Austausch-Korrelations-Energie 3.4.1. Lokale Dichtenäherung 3.4.2. Verallgemeinerten Gradientennäherung 4. Simulationsmethodik 4.1. Modellsystem 4.2. Software und Rechenparameter 5. Ergebnisse 5.1. Gleichgewichtspositionen 5.1.1. Nickelbesetztes Graphen 5.1.2. Interkalierte Systeme 5.1.3. Betrachtung höherer Nickeldichten 5.2. Einfluss des Lagenabstandes und Stabilitätsbetrachtungen 5.3. Elektronische Eigenschaften 5.3.1. Einfluss der geometrischen Struktur 5.3.2. Bandstruktur von nickelbesetztem Graphen 5.3.3. Bandstrukturen der interkalierten Systeme 6. Zusammenfassung und Ausblick A. Einfluss der Nickeldichte B. SCAN-Funktional und ebeneWellen C. Energielandschaften bei konstantem Lagenabstand D. Spineffekte in der Bandstruktur E. Fette Bandstruktur der weiteren Systeme Literaturverzeichnis Selbstständigkeitserklärung