Die Morphologie der Buchlungen von Arachniden (Arachnida Lamarck, 1801 – Arthropoda, Chelicerata) wurde in der vorliegenden Dissertation einer streng vergleichenden Analyse unterzogen, welche mit Hilfe moderner Methoden eine neue Sicht auf die Phylogenie der Arachniden eröffnet. Aus dem Vergleich mit den potentiellen Schwestergruppen (Xiphosura, Eurypterida) und mit Skorpionsfossilien erweist sich der einmalige Landgang eines gemeinsamen Vorfahrens aller rezent terrestrischen Arachniden. Buchlungen-Daten von 200 rezenten + 2 fossilen Skorpionen, 16 Geißelspinnen (Amblypygi), 17 Geißelskorpionen (Thelyphonida), einem Schizomiden (Schizomida), einem ausgestorbenen Trigonotarbiden (Trigonotarbida) und der Außengruppe, den rezenten Pfeilschwanzkrebsen (Xiphosura), wurden zu einem illustrierten Katalog zusammengestellt. Die unüberschaubare Vielfalt der oft graduell variierenden Strukturen macht die eindeutige Definition der Merkmale und auftretenden Merkmalszustände notwendig. Es wurden folgende 5 Merkmale definiert: (1) die Oberflächen der Atemlamellen, (2) der Lamellenrand, (3) der posteriore Stigmenrand, (4) der anteriore Stigmenrand und (5) die Wand des Atriums. Hierbei tragen die Merkmale 1-3 mit ihrer unerwarteten Fülle innerhalb der Skorpione maßgeblich zur Aufklärung ihrer Verwandtschaftsverhältnisse bei. Ähnliches wird von den Merkmalen 4 und 5 bezogen auf die Uropygi s. lat. vermutet. Ein sechstes Merkmal (Sensillen/Poren) wurde definiert, doch nur vereinzelt erfasst. Raster-Elektronenmikroskopie diente der Erfassung der cuticulären Feinstruktur der Buchlungen. Die Struktur der Buchlungen im Gesamten wurde mittels histologischer Schnittserien und mit auf µCT basierenden 3D-Rekonstruktionen untersucht. Für die Untersuchung von Trigonotarbiden-Fossilien wurde eine Methode entwickelt, die 3D-Rekonstruktion aus Sequenzen von Mikrofotos in unterschiedlichen Fokusebenen generiert. / Strict comparative analyses of the morphology of arachnid book lungs (Arachnida Lamarck, 1801 - Arthropoda: Chelicerata) were carried out in the present doctoral thesis using modern methods, resulting in a new perspective on arachnid phylogeny. Comparisons with potential aquatic sistergroups (Xiphosura and/or Eurypterida) and fossil scorpions give rise to the hypothesis of the unique terrestrialization of ancestors, which is common for all arachnids. Data from 200 Recent + 2 extinct scorpions, 16 whip spiders (Amblypygi), 17 whip scorpions (Thely-phonida), 1 schizomid (Schizomida), 1 extinct trigonotarbid (Trigonotarbida) and 1 outgroup - horseshoe crab (Xiphosura) are assembled into an illustrated catalogue of arachnid book lungs. Following the observations of these gradually differing cuticular structures the vast variation of book-lung fine structure across Arachnida requires unequivocal definition of characters and character states. Five characters are defined, which are assigned to distinct homologous book-lung structures: (1) the surface structure of the respiratory lamellae, (2) structure of the distal edges of the lamellae, (3) the posterior edge of the spiracle, (4) the anterior edge of the spiracle and (5) the structure of the wall lining the atrial chamber. Especially the book-lung characters 1-3 contain unexpected information, which helps resolve relationships within Scorpiones to a high degree, and characters 4 and 5 are of considerable importance for Uropygi s. lat. One sixth character (sensilla/pores) is mentioned, but sporadically examined. However, cuticular book-lung fine structure is studied using SEM, the gross morphology is reassessed using histological sectioning and 3D-reconstructions based on µCT. For investigations on trigonotabid fossils a new method yielding 3D-reconstructions from stacks of subsequent focal layers was developed.

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit stehen sehr elementaren chemische Reaktionen in der Gasphase: Elektron-Transfer Prozesse oder die Uebertragung eines einzelnen Protons. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung der Reaktions-Dynamik, die sich in der Energie- und Winkelverteilung der Produkte aeussert. Neben einer schon vorhandenen Guided-Ion-Beam Apparatur, in der ein durch elektrische Hochfrequenzfelder gefuehrter Ionenstrahl mit dem Neutralgas in einer Streukammer wechselwirkt, wurde fuer die Untersuchungen eine neu aufgebaute Apparatur TITAP (Transverse Ion Trap APparatus) verwendet, in der unter Verwendung eines 22Pol Ionen-Speichers ein Streuexperiment zwischen einem Molekularstrahl von Neutralteilchen und einem stationaeren Ionentarget realisiert wird. Die Aussagen der Experimente in beiden Apparaturen ergaenzen sich dabei. Als Beispiel fuer einen Protonen bzw. Deuteronenaustausch wurden fuer die sehr fundamentale Reaktion H- + D2 -> D- + HD und ihre isotopische Variante D- + H2 -> H- + HD integrale und differentielle Querschnitte bestimmt. In guter Uebereinstimmung mit Ergebnissen einer Kreuzstrahlapparatur zeigt die Reaktion eine ausgepraegte Vorwaertsstreuung bei kleinen Stossenergien. Fuer den Elektron-Transfer konnten sowohl in einfachen dreiatomigen Systemen (Ar+ + N2, Ar+ + D2) wie auch in Reaktionen von Edelgas-Ionen mit Kohlenwasserstoffen (Ethan, Propan) Translationsexoergizitaeten bei kleinen Stossenergien (<= 1eV) bestimmt werden. Im Fall der Kohlenwasserstoffe zeigt sich bei Variation der Stossenergie im Bereich 100meV bis 5 eV nur eine geringe Aenderung der Verzweigungsverhaeltnisse fuer die entstehenden unterschiedlichen Fragmente. Die Empfindlichkeit der Speichertechnik fuer sehr langsam ablaufende Prozesse wurde am Beispiel der Feinstruktur-Relaxation von Argon-Ionen in Stoessen mit Helium bei tiefen Temperaturen gezeigt. Die neue Apparatur hat aber noch grosse Vorzuege fuer weitere geplante Projekte, wie die Untersuchung von Reaktionen mit Radikalen (Wasserstoff-, Stickstoff-, Kohlenstoffatomen) oder Elektron-Ion Rekombination.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden vier Phthalocyanine untersucht: Metallfreies-Phthalocyanin (H2Pc), Kupferphthalocyanin (CuPc) und Fluor-substituiertes Phthalocyanin (F4CuPc und F16CuPc). Das Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung der elektronischen und chemischen Eigenschaften der Grenzflächen zwischen diesen Molekülen und Silizium. Die Moleküle wurden durch organische Molekularstrahldeposition (OMBD) im Ultrahochvakuum auf wasserstoffpassivierte Si(111)-Substrate aufgedampft. Oberflächensensitive Messmethoden wie Photoemissionsspektroskopie (PES), Bremsstrahlung Isochromaten Spektroskopie (BIS oder IPES - Inverse Photoemissionsspektroskopie) und Spektroskopie der Röntgen-Absorptions-Feinstruktur (NEXAFS – Near Edge X-Ray Absorption Fine Structure) wurden zur Charakterisierung eingesetzt. Um eine Zuordnung der verschiedenen Komponenten in PES und IPES zu ermöglichen, wurden Methoden der Dichtefunktionaltheorie zur theoretischen Berechnung eingesetzt. Die Energieniveauanpassung an der Grenzfläche zwischen der organischen Schicht und der H-Si-Grenzfläche, sowie die Transportbandlücke von H2Pc, CuPc, F4CuPc und F16CuPc wurden mit Hilfe von PES und IPES bestimmt. Die NEXAFS-Messungen ermöglichten eine genaue Bestimmung der Molekülorientierung relativ zum Substrat. Die Auswertung der Daten zeigte unterschiedliche Molekülorientierungen in dünnen und dicken Filmen. Diese Änderungen wurden mit dem bandverbiegungsähnlichen Verlauf der HOMO-und LUMO-Positionen in Verbindung gebracht. Zusätzlich zu diesem Verhalten wiesen die Grenzflächen auch einen Grenzflächendipol auf, welcher durch die unterschiedlichen Austrittsarbeiten der Kontaktmaterialien hervorgerufen wird. Der Einfluss des Grads der Flouridierung wird durch eine ähnlichen Zunahme der Elektronenaffinität (EA), der Austrittsarbeit (WF) und der Ionisierungsenergie (IE) bestätigt. Die elektronischen Eigenschaften von Metall/organische-Schicht-Grenzflächen und von organischen Schichten unter Sauerstoffeinfluss wurden mit Hilfe von PES und IPES untersucht. Die Ag/Pc Grenzflächen zeigten eine Mischung aus HOMO-LUMO-Verschiebungen und Grenzflächendipolbildung. An den Ag/H2Pc- und Ag/F16CuPc- Grenzflächen wurde ein Ladungstransferkomplex gebildet. Auf der CuPc-Schicht physisorbiert das Ag lediglich und im Fall von F4CuPc wird Ladung zu Ag transferiert, wobei eine andauernde n-Typ-Dotierung an der Grenzfläche erzeugt wird. In Analogie zum Fall der Pc/H-Si Grenzfläche wiesen die Dipole, die hier gefunden wurden, eine lineare Abhängigkeit von EA, WF und IE auf und können durch die Differenz zwischen den Austrittsarbeiten vorausgesagt werden. Das Verhalten der dicken organischen Schichten unter Sauerstoffeinfluss kann in zwei Gruppen eingeteilt werden. Eine Gruppe, bestehend aus H2Pc und F4CuPc, wies nur schwache Wechselwirkung auf und der Sauerstoff physisorbiert auf der Pc-Schicht. Die beiden anderen Moleküle, CuPc und F16CuPc konnten einer Gruppe starker Wechselwirkung zugeordnet werden. CuPc bildet einen Ladungstransferkomplex mit Sauerstoff und auf F16CuPc wird eine polarisierte Schicht gebildet. / In the context of this work four Phthalocyanine were studied: Metal-free Phthalocyanine (H2Pc), Copper Phthalocyanine (CuPc) and fluorine-substituted Phthalocyanine (F4CuPc and F16CuPc). The goal of this work is the electronic and chemical characteristics of the interfaces. The molecules were deposited by organic molecular beam deposition (OMBD) in the ultra high vacuum on hydrogen-passivated Si(111)-Substrate. Surface sensitive techniques such as photoemission spectroscopy (PES), bremsstrahlung isochromate spectroscopy (BIS or IPES - inverse photoemission spectroscopy) and near edge X-ray absorption fine structure spectroscopy (NEXAFS) were used for characterisation. Theoretical computations by density functional theory methods were employed, in order to assign different components in PES and IPES. The energy level alignment at the organic/H-Si interface, as well as the transport gap of H2Pc, CuPc, F4CuPc and F16CuPc were determined by PES and IPES. The NEXAFS measurements determine the exact molecular orientation with respect to the substrate. The evaluation of the data showed different molecular orientation in the thin and thick films. This change was correlated with the band bending like behaviours that emerged at these interfaces. In addition to the band bending like behaviour, the interfaces show also an interface dipole which is driven by the work function difference between the contact materials. The influence of the degree of fluorination is confirmed in the similar increase of the EA, WF and IE. The electronic properties of metal/organic layer interfaces and of organic layer under oxygen influence were examined by PES and IPES. The Ag/Pc interfaces show a mixture of HOMO-LUMO shifts and interface dipole formation. A charge transfer complex is formed in the case of Ag/H2Pc and Ag/F16CuPc interfaces. Ag is physisorbed atop the CuPc. Charge transfers from F4CuPc to Ag creating a continuous n-type doping at the interface. Similar to the Pc/H-Si interfaces the interface dipoles found here show a linear dependence on the EA, WF and IE and can be predicted by the difference in the work functions. The data evaluation of oxygen exposed thick films determined two groups of behaviours. The weak interaction group is represented by H2Pc and F4CuPc, Pcs on which oxygen is physisorbed. The strong interaction group contains the other two molecules CuPc and F16CuPc. CuPc forms a charge transfer complex with oxygen and on top of F16CuPc a polarized layer is formed.