Polymer hydrogel films change their properties in response to environmental change. This remarkable phenomenon results in many potential applications of polymer hydrogel films. In this thesis colored thermo-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) hydrogel film was prepared by firstly synthesizing polymer latex and secondarily crosslinking the nanoparticles and casting the polymers onto glass. The shape-memory effect has been observed when changing the environmental temperature. The temperature-dependent of turbidity of polymer hydrogel film was measured by HP UVVisible spectrophotometer. This intelligent hydrogel might be used in chemomechanical systems and separation devices as well as sensors. Polymer adsorption plays an important role in many products and processes. In this thesis, surfactant-free three-dimensional polystyrene (PS) nanoparticle network has been prepared. The infrared spectroscopy and solubility experiment are performed to prove the crosslinking mechanism, also the BET method was used to measure the adsorption and desorption of polystyrene network. The BET constant (C) is calculated (C=6.32). The chemically bonded polymer nanoparticle network might have potential applications as catalyst or used for chromatographic columns.

This dissertation presents the synthesis of a series of thermo- and pH-sensitive hydrophilic block copolymers and the study of their solution behavior in water. By incorporating a small amount of weak acid or base groups into the thermosensitive block(s) of a hydrophilic block copolymer, the LCST of the thermosensitive block(s) can be modified by changing the solution pH. Accordingly, the critical micellization temperature (CMT) and the sol-gel transition temperature (Tsol-gel) of the block copolymer in water can be tuned. Chapter 1 describes the synthesis of thermo- and pH-sensitive poly(methoxydi(ethylene glycol) methacrylate-co-methacrylic acid)-b-PEO-bpoly( methoxydi(ethylene glycol) methacrylate co-methacrylic acid) and the study of sol-gel transitions of its aqueous solutions at various pH values. The CMT of the 0.2 wt% solution and the Tsol-gel of the 12.0 wt% solution of this copolymer can be varied over a large temperature range. By judiciously controlling temperature and pH, multiple sol-gel-sol transitions were realized. Chapter 2 presents a systematic study of pH effect on rheological properties of micellar gels formed from 10.0 wt% aqueous solutions of thermo- and pH-sensitive poly(ethoxydi(ethylene glycol) acrylate-co-acrylic acid)-b-PEO-b-poly(ethoxydi(ethylene glycol) acrylate-co-acrylic acid). With the increase of pH, the sol-gel transition became broader. The plateau moduli (GN) evaluated from frequency sweeps at T/Tsol-gel of 1.025, 1.032, and 1.039 decreased with the increase of pH from 3.00 to 5.40 with the largest drop observed at pH = ~ 4.7. The decrease in GN reflects the reduction of the number of bridging chains. The ionization of carboxylic acid introduced charges onto the thermosensitive blocks and made the polymer more hydrophilic, facilitating the formation of loops and dangling chains. Chapter 3 presents the synthesis of PEO-b-poly(methoxydi(ethylene glycol)methacrylate-co-2-(N-methyl-N-(4-pyridyl)amino)ethyl methacrylate) with the thermosensitive block containing a catalytic 4-N,N-dialkylaminopyridine and the study of the effect of thermo-induced micellization on its activity in the hydrolysis of pnitrophenyl acetate. The CMTs of this copolymer at pH of 7.06 and 7.56 were 40 and 37 °C, respectively. Below CMT, the logarithm of initial hydrolysis rate changed linearly with 1/T. Above CMT, the reaction rate leveled off, which is presumably because it was controlled by mass transport to the core of micelles above CMT.

This dissertation presents the synthesis of a series of well-defined multiresponsive hydrophilic ABA linear triblock copolymers and the study of their aqueous micellar gels. By incorporating a small amount of stimuli-responsive groups into thermosensitive outer blocks of ABA triblock copolymers, the lower critical solution temperatures (LCST) of thermosensitive blocks can be modified by external stimuli. Consequently, the sol-gel transition temperatures (Tsol-gel) of their aqueous solutions can be altered. Chapter 1 describes the synthesis and solution behavior of a series of thermo- and light-sensitive triblock copolymers, poly(ethoxytri(ethylene glycol) acrylate-co-o-nitrobenzyl acrylate)-b-poly(ethylene oxide)-b-poly(ethoxytri(ethylene glycol) acrylate-co-o-nitrobenzyl acrylate), with different contents of light-responsive o-nitrobenzyl groups. Aqueous solutions of these block copolymers with a 10.0 wt% concentration exhibited thermo-induced sol-gel transitions. Upon UV irradiation, the hydrophobic o-nitrobenzyl groups were cleaved, resulting in an increase in the LCST and consequently gel-to-sol transitions. The UV-irradiated solutions again underwent temperature-induced sol-gel transitions but at higher temperatures. The change of Tsol-gel was, in general, larger for the copolymer with a higher o-nitrobenzyl content after UV irradiation. Chapter 2 presents the synthesis of thermo- and enzyme-responsive ABA triblock copolymers, poly(ethoxydi(ethylene glycol) acrylate-co-4-((dihydroxyphosphoryl)oxy)butyl acrylate)-b-poly(ethylene oxide)-b-poly(ethoxydi(ethylene glycol) acrylate-co-4-((dihydroxyphosphoryl)oxy)butyl acrylate), and the enzyme-induced formation of thermoreversible micellar gels from their moderately concentrated aqueous solutions at 37 °C. The dephosphorylation by acid phosphatase decreased the LCST of thermosensitive outer blocks from above to below 37 °C. The enzyme-induced gelation of 7.9 wt % aqueous polymer solutions at pH 4.4 was monitored by rheological measurements. The Tsol-gel decreased and the gel strength increased with the increase of reaction time. The gels formed were thermoreversible. Chapter 3 presents the synthesis of two thermo- and pH-sensitive tertiary amine-containing ABA triblock copolymers and the sol-gel transitions of their aqueous solutions with a 10 wt% concentration at different pH values. Chapter 4 describes the use of reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization for the synthesis of well-defined thermosensitive polymethacrylates and polyacrylates. Eight chain transfer agents were synthesized. The RAFT polymerizations of alkoxyoligo(ethylene glycol) (meth)acrylates using these chain transfer agents were well controlled, producing well-defined polymers. A summary of this dissertation research and future work are presented in Chapter 5.

Une forte exigence de robustesse s’est imposée dans tous les domaines d’application des composants de puissance. Dans ce cadre très contraint, seule une analyse fine des phénomènes liés directement ou indirectement aux défaillances peut garantir une maîtrise de la fiabilité des fonctions assurées par les nouveaux composants de puissance. Cependant, ces phénomènes impliquent des couplages entre des effets électriques, thermiques et mécaniques, rendant leur étude très complexe. Le recours à la modélisation multi-physique bien adaptée s’avère alors déterminant. Dans ce mémoire de thèse, nous proposons une méthodologie de modélisation électrique prenant en compte les effets de la température sur les phénomènes localisés qui initient une défaillance souvent fatale. En prévision de la simulation électrothermique couplée impliquant des transistors MOS de puissance, un modèle électrique thermosensible de ce composant et de sa diode structurelle a été développé. Corrélativement un ensemble de bancs expérimentaux a été mis en œuvre pour l’extraction des paramètres et pour la validation du modèle. Une attention particulière a été accordée à l’étude des phénomènes parasites qui pourraient survenir de manière très localisée suite à une répartition inhomogène de la température et à l’apparition de points chauds. Ainsi les fonctionnements limites en avalanche, avec le déclenchement du transistor bipolaire parasite et de son retournement ont été modélisés. Des bancs spécifiques pour la validation du modèle pour les régimes extrêmes ont été utilisés en prenant des précautions liées à la haute température. Enfin, Le modèle électrique thermosensible complet développé a été utilisé par la société Epsilon ingénierie pour faire des simulations électrothermiques du MOS de puissance en mode d’avalanche en adaptant le logiciel Epsilon-R3D / Strong demand for robustness has emerged in all areas of application of power components.Only a detailed analysis of phenomena related directly or indirectly to failures can ensure thereliability of the functions of the new power components. However, these phenomena involvethe coupling between electrical effects, thermal and mechanical, making their study verycomplex. The use of multi-physics modeling is well suited when determining. In this thesis,we propose a methodology for electrical modeling taking into account the effects of temperatureon the localized phenomena that initiate failure is often fatal. In preparation for thecoupled electro-thermal simulation involving MOS power transistors, an electric thermosensitivemodel of the MOS and its body diode has been developed. Correspondingly a set ofexperimental studies was implemented to extract the parameters and model validation. Particularattention was paid to the study of interference phenomena that could occur in a localizedresponse to an inhomogeneous distribution of temperature and hot spots. Thus the workingslimits avalanche, with the outbreak of parasitic bipolar transistor (snapback) and its reversalwere modeled. Benches specific validations of the model for harsh switching conditions wereused by taking precautions related to high temperature. Finally, the complete thermal electricmodel developed was used by the company “EPSILON Ingénierie” for electro-thermal simulationof power MOS mode Avalanche Software adapting Epsilon-R3D.

Cette thèse présente une approche originale du procédé de distillation membranaire avec balayage gazeux pour la concentration des solutions thermosensibles (SGMD). Pour ce faire, un nouveau contacteur membranaire avec des fibres creuses métalliques a été conçu afin réaliser le procédé de distillation à basse température. La chaleur nécessaire au procédé est produite au niveau des fibres par effet Joule, plutôt qu'à partir de chaleur latente de la phase aqueuse. La génération localisée de la chaleur a comme conséquence une réduction du phénomène de polarisation de la température. Des fibres creuses en acier inoxydable ont été synthétisées avec les propriétés structurales appropriées et une bonne résistance mécanique. La surface des pores des fibres a été rendue hydrophobe par le dépôt d'une fine couche d'un élastomère. En outre, une nouvelle méthode « verte » a été développée pour fabriquer des fibres creuses en alumine et acier inoxydable. Cette méthode est basée sur la gélification ionique des bio-polymères et ne n'utilise pas des solvants nocifs. L'étude expérimentale détaillée du SGMD a permis de déterminer l'influence de différents paramètres opérationnels sur les performances du procédé. Il a été démontré que l'effet Joule permet d'améliorer le flux et l'efficacité de la séparation non seulement pour le SGMD mais aussi pour la pervaporation. / This thesis presents an original approach for the concentration of thermo-sensitive solutions: the Sweep Gas Membrane Distillation (SGMD) process. A new membrane contactor with metallic hollow fibers has been designed and allows the distillation process to be operational at low temperature. Heat is generated in the fibers by the Joule effect, rather than being supplied as latent heat in the liquid bulk. The localized generation of heat results in a reduction of temperature polarization phenomena. The stainless-steel hollow fiber membranes have been synthetized with appropriate structural properties and sufficient mechanical strength. The pore surface of the fibers has been made hydrophobic by the deposition of a thin layer of an elastomer. Moreover, a novel and green method is presented to fabricate alumina and stainless-steel hollow fibers. This method is based on ionic gelation of a biopolymer and completely avoids the use of harmful solvents. By a detailed experimental study of the SGMD the influence of different operational parameters on the process performance has been investigated. The improvements in the flux and the separation efficiency using Joule effect have been successfully demonstrated, even in the case of pervaporation.

Le tissu osseux est caractérisé par sa matrice minéralisée qui est soumise à des activités de formation et de résorption assurant son renouvellement et son remaniement tout au long de la vie. En cas de lésions, l’os est capable de se réparer naturellement de façon à rétablir son intégrité et ses propriétés physiques. Cependant, certaines pathologies ou interventions chirurgicales peuvent aboutir à des pertes massives de substance osseuse et le processus naturel d’autoréparation est alors insuffisant. En première intention, la greffe osseuse est envisagée (autogreffe et allogreffe), néanmoins, du fait d’une disponibilité réduite et des risques de rejet et de transmission d’agents infectieux, cette technique n’est pas réalisable dans toutes les situations cliniques. Le chirurgien peut alors avoir recours à des biomatériaux ostéoconducteurs mais ceux-ci ne sont utilisables que dans le cas de comblement de défauts de petite taille car ils sont simplement un support passif à la néoformation osseuse. Ces limites pourraient être dépassées grâce au concept d’ingénierie tissulaire, en concevant des biomatériaux innovants ayant un fort pouvoir ostéogène conféré notamment par des facteurs de croissance ou des cellules ostéoprogénitrices. Dans notre travail, nous avons cherché à mettre au point un nouveau produit d’ingénierie tissulaire permettant la réparation de défauts osseux. La stratégie envisagée repose sur l’association d’un support tridimensionnel et de cellules souches adultes dérivées du tissu adipeux humain (ASC). L’originalité du système provient de la matrice tridimensionnelle, qui est un hydrogel thermosensible composé de monomère synthétique Glycosyl-Nucléoside-Fluoré (GNF) de faible poids moléculaire. Dans le domaine de la régénération osseuse, les hydrogels cellularisés sont généralement utilisés comme matrice associée à des molécules ostéogéniques (BMP2, Béta-Glycérophosphate) ou à des ions (Calcium : Ca2+, Phosphate : PO42-) pour permettre la differenciation ostéoblastique des cellules encapsulées dans le gel. Cependant, dans notre travail, nous n’avons pas fait appel à ces facteurs ostéogéniques. Notre étude a révélé que l’hydrogel de GNF possède les critères essentiels pour être utilisé en clinique : la non-toxicité, la biocompatibilité, la biodégradabilité, l’injectabilité et la biointégration. Des injections de complexe gel/ASC réalisées en site ectopique chez l’animal ont démontré que le gel se forme in situ en moins de 20 minutes et que les cellules encapsulées ont survécu pendant plusieurs mois. In situ, les ASC se sont différerenciées en ostéoblastes matures, exprimant la phosphatase alcaline et l’ostéocalcine et synthétisant une matrice extracellulaire riche en phosphate de calcium. Ces travaux ont donc permis de développer un produit d’ingénierie tissulaire innovant, associant un support tridimensionnel, l’hydrogel de GNF, à une composante cellulaire, les ASC. Cette matrice cellularisée apparaît prometteuse comme système injectable pour des applications cliniques de régénération osseuse. / Bone tissue is characterized by its mineralized matrix which is subject to formation and resorption activities ensuring its renewal and remodeling throughout the life. In case of damage, the bone can repair itself naturally to restore its integrity and its physical properties. Nevertheless, some pathologies or surgical procedures can lead to massive loss of bone and the natural process of self-repair is insufficient. First line, the bone graft is considered (autograft and allograft), however, due to reduced availability and risks of rejection and transmission of infectious agents, this technique is not feasible in all clinical situations. The surgeon can then make use of osteoconductive biomaterials but these are only usable in the case of filling of small defects because they are simply passive scaffold for bone formation. These limits may be exceeded through the concept of tissue enginee- ring, designing innovative biomaterials with high osteogenic power conferred by particular growth factors or osteoprogenitor cells. In our work we seek to develop a new product of tissue engineering to repair bone defects. The proposed strategy is based on the combination of a three-dimensional scaffold and adult stem cells derived from human adipose tissue (ASC). The originality of this system comes from the three-dimensional matrix, which is a thermosensitive hydrogel composed of synthetic monomeric Glycosyl-Nucleoside-Fluorinated (GNF) low molecular weight. In the field of bone regeneration, hydrogels are generally used as cellularized matrix molecules associated with osteogenic (BMP2, Beta-Glycerophosphate) or ions (Calcium : Ca2+, Phosphate : PO42-) to allow osteoblast differentiation of cells encapsulated in the gel. However, in our work, we have not used these osteogenic factors. Our study revealed that the hydrogel of GNF has the essential criteria to be used in clinical practice : non-toxicity, biocompatibility, biodegradability, injectability and biointegration. Injections of gel/ASC complex performed in animal ectopic site have showed that the gel is formed in situ within 20 minutes and encapsulated cells survived and proliferated for several months. In situ, ASC were differentiated into mature osteoblasts expressing alkaline phosphatase and osteocalcin and synthesizing an extracellular matrix rich in calcium phosphate. So, this work has allowed the development of an innovative product for tissue engineering, combining a three-dimensional scaffold, the GNF based hydrogel, a cellular component, the ASC. This cellularized matrix appears promising as injection system for clinical applications of bone regeneration.

Notre thèse s’inscrit dans le cadre de la compréhension des mécanismes d’inactivation de microorganismes, principalement des spores bactériennes, suite à un traitement à l’ozone. Les objectifs généraux, au départ, étaient de mettre en place une stratégie expérimentale dans le but de déterminer les espèces et les phénomènes impliqués dans les mécanismes d’inactivation des spores en combinant diverses techniques pluridisciplinaires. Rappelons que les récentes avancées en stérilisation par plasma sont principalement dues aux études menées sur les mécanismes d’inactivation des microorganismes. Dans ce contexte, en nous appuyant sur une synthèse des études publiées dans la littérature scientifique, nous avons élaboré une étude expérimentale en deux étapes : l’étude de la stérilisation à l’ozone en milieu sec puis en milieu humide. Au cours de ces études, nous avons principalement étudié la cinétique d’inactivation des microorganismes, les dommages occasionnés à ces derniers par de tels traitements et nous avons identifié les espèces responsables de l’inactivation pour, enfin, proposer un mécanisme d’inactivation en spécifiant le rôle et l’importance des différents phénomènes en jeu. L’originalité de notre approche s’appuie sur la corrélation faite entre ces deux types de traitement (ozone sec et humidifié) ainsi que la diversité et la complémentarité des moyens de caractérisation utilisés. Dans un second volet, nous avons mis en évidence pour la première fois la possibilité de conférer à une surface de Pétri de polystyrène (PS) une importante activité biocide suite à un traitement à l’ozone. Nous avons mené une étude de caractérisation des propriétés de ces surfaces démontrant, principalement, leur grande efficacité biocide sur une large gamme de microorganismes, l’importance de l’interaction microorganismes/surface traitée, l’existence de la rémanence biocide, les modifications physico-chimiques induites en surface… L’étude des modifications physico-chimiques et microbiologiques nous a permis d’approcher les mécanismes d’inactivation en identifiant, de manière non exhaustive, les phénomènes impliqués. Enfin, nous avons examiné l’applicabilité de cette méthode à divers types de polymères montrant que le degré d’activité biocide induite dépend de la nature du substrat. / The thesis deals with the inactivation mechanisms of microorganisms (mainly endospores) after an ozone treatment. The general objective of this work was to provide an experimental strategy to identify the phenomena and chemical species involved in microorganism inactivation mechanism using multidisciplinary techniques. Recall that the recent advances in plasma sterilization are mainly due to comprehensive studies dealing with the inactivation mechanisms of microorganisms. In this context, based on a review of published studies, we proposed a two-step experimental study of ozone sterilization in both dry and humid media. In the course of this work, we have examined the inactivation kinetics of some microorganisms, their damage after treatments; we have also identified the chemical species responsible for inactivation, and proposed an inactivation mechanism (for each type of ozone treatment) by describing the importance and role of the different implicated phenomena. The originality of our approach rests on the correlation achieved between the dry and humid ozone treatment, and by the diversity and complementarity of the characterization techniques used. In a second part, we show for the first time the possibility to confer biocide activity to surfaces of polystyrene (PS) Petri dishes after their exposure to ozone. A characterization study of these treated surfaces mainly shows a high inactivation efficacy on various microorganisms, the importance of the microorganisms/treated-surface interaction, the biocide persistence of the treated surfaces and physico-chemical modifications. The study on physico-chemical and microbiological changes gives us elements for identifying the phenomena involved in the inactivation mechanisms. Finally, we have shown the possibility to confer biocide properties to polymeric surfaces in general with the same experimental process observing that the biocide efficacy depends on the nature of the polymer. / Une partie du travail a mené a un dépôt de brevet.

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Für eine effiziente und nachhaltige Nutzung von Georeservoiren sind bestmögliche Reservoirmanagementverfahren erforderlich. Oft setzen diese Verfahren auf Tracer-Tests. Dabei enthalten die aufgezeichneten Tracersignale integrale Informationen der Reservoireigenschaften. Tracer-Tests bieten somit eine leistungsfähige Technik zur Charakterisierung und Überwachung der bewirtschafteten Georeservoire. Im Gegensatz zu Tracer-Tests mit konservativen Tracern, welche bereits etablierte Testroutinen zur Verfügung stellen, ist die Verwendung von reaktiven Tracern ein neuer Ansatz. Aufgrund unpassender physikalisch-chemischer Modelle und/oder falschen Annahmen ist die Analyse und Interpretation von reaktiven Tracersignalen jedoch oft verzerrt, fehlinterpretiert oder sogar unmöglich. Reaktive Tracer sind dennoch unersetzbar, da sie durch die gezielte Ausnutzung selektiver und spezifischer Reaktionen mögliche Metriken von Reservoirtestverfahren auf einzigartige Weise erweitern. So liefern reaktive Tracer für ein integriertes Reservoirmanagement geforderten Aussagen über Reservoirmetriken wie z.B. Wärmeaustauschflächen oder in-situ Temperaturen. Um Unsicherheiten bei der Auswertung von Tracerexperimenten zu reduzieren, werden theoretische und experimentelle Untersuchungen zu hydrolysierenden Tracern vorgestellt. Diese Tracer sind durch ihre Reaktion mit Wasser charakterisiert. Einerseits können sie als thermo-sensitive Tracer Informationen über Temperaturen und abgekühlte Anteile eines beprobten Reservoirs liefern. Für die Interpretation von thermo-sensitiven Tracerexperimenten sind die Kenntnis der zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen sowie bekannte Arrhenius-Parameter Voraussetzung, um die verwendete Reaktion pseudo erster Ordnung nutzen zu können. Darüber hinaus ermöglichen die verwendeten Verbindungen durch ihre Fluoreszenzeigenschaften eine Online-Messung. Um die Empfindlichkeit und praktischen Grenzen thermo-sensitiver Tracer zu untersuchen, wurden kontrollierte Laborexperimente in einem eigens dafür entwickelten Versuchsaufbau durchgeführt. Dieser besteht aus zwei seriell geschalteten Säulen, die beide mit Sand gefüllt sind und jeweils auf eine eigene Temperatur eingestellt werden können. Somit ist es möglich, verschiedene thermische Einstellungen zu betrachten. Die untersuchten experimentellen Szenarien imitieren größtenteils Feldanwendungen: Durchflussexperimente sowie auch Experimente mit einer Umkehr der Fließrichtung. Darüber hinaus wurde untersucht, ob thermo-sensitive Tracer auch sensitiv gegenüber der Position der Temperaturfront sind. Dabei wurden die Tracer kontinuierlich oder gepulst injiziert. Die Ergebnisse bestätigen die zugrunde liegende Theorie experimentell. Wenn die pH-Abhängigkeit der Hydrolyse bei der Analyse berücksichtigt wird, kann eine Temperaturschätzung mit einer Genauigkeit und Präzision von bis zu 1 K erreicht werden. Die Schätzungen sind von Verweilzeit und gemessenen Konzentrationen unabhängig. Weiterhin lässt sich eine Schätzung über den ausgekühlten Anteil des Systems erhalten. Durch die steuerbaren und definierten Laborbedingungen ist es erstmals möglich, die geforderte Anwendbarkeit von thermo-sensitiven Tracern belastbar nachzuweisen. Des Weiteren wird eine zweite Anwendung hydrolysierender Tracer vorgeschlagen. Beim Lösen von CO2 für „Carbon Capture and Storage“-Anwendungen hängt die Effizienz maßgeblich von der Grenzfläche zwischen CO2 und der Sole in tiefen Reservoiren ab. Somit ist diese Metrik wichtig, um die Effizienz der CO2 Auflösung in Wasser zu bewerten. Die gezielt entwickelten Kinetic-Interface-Senitive-Tracer (KIS-Tracer) nutzen, zusätzlich zur Hydrolyse an der Grenzfläche, die unterschiedlichen Lösungseigenschaften von Tracer und Reaktionsprodukt im entsprechenden Fluid. Somit lassen sich potentiell Aussagen über die Dynamik der Grenzfläche machen. Neben dem grundlegenden Konzept sowie den theoretischen Tracer-Anforderungen wird eine erste Anwendung im Laborexperiment vorgestellt. Diese zeigt das erfolgreiche, zielorientierte Moleküldesign und bietet eine experimentelle Basis für ein makroskopisches numerisches Modell, mit welchem numerische Simulationen verschiedener Testszenarien durchgeführt werden, um das Zusammenspiel von KIS-Tracer und dynamischer Grenzfläche zu untersuchen. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit hydrolysierender Tracer werden in der Regel auch thermische Signale aufgezeichnet. Der letzte Teil prüft die Möglichkeit, Informationen aus den aufgezeichneten Temperaturen zu extrahieren. Für ein idealisiertes Einzelkluftsystem wird eine Reihe von analytischen Lösungen diskutiert. Aus thermischen Injektion-/Entzugsversuchen können damit räumliche und zeitliche Profile abgeleitet werden. Mit der Verwendung von mathematisch effizienten Inversionsverfahren wie der iterativen Laplace-Transformation lassen sich rechentechnisch effiziente Realraum-Lösungen ableiten. Durch die Einführung von drei dimensionslosen Kennzahlen können die berechneten Temperaturprofile auf Bruchbreite oder Wärmetransportrate, wechselnde Injektions-/ Pumpraten und/oder auf in der Nähe beobachtbare räumliche Informationen analysiert werden. Schließlich werden analytische Lösungen als Kernel-Funktionen für nichtlineare Optimierungsalgorithmen vorgestellt. Zusammenfassend bearbeitet die vorliegende Arbeit den Übergang zwischen Tracerauswahl und Traceranwendung. Die Ergebnisse helfen Planungs- und Analyseunsicherheiten zu reduzieren. Dies wird bezüglich der Empfindlichkeit gegenüber Temperaturen, Kühlungsanteilen, flüssig/flüssig-Grenzfläche, Kluftbreite und Wärmetransportrate gezeigt. Somit bieten die vorgestellten Tracerkonzepte neue Metriken zur Verbesserung von Reservoirmanagementverfahren. Die experimentellen Ergebnisse und die neuen analytischen Modelle ermöglichen einen tiefen Einblick in die kollektive Rolle der Parameter, welche die Hydrolyse und den Wärmetransport in Georeservoiren kontrollieren.