Der Bologna-Prozess hat umfangreiche Reformbewegungen mit dem Ziel einer Harmonisierung des Europäischen Hochschulraums initiiert. Des Weiteren hat die universitäre Lehre in Europa und international fächerübergreifend vielschichtige Veränderungen erfahren und wird zunehmend studierendenzentriert und kompetenzorientiert ausgerichtet. Um mit diesen Entwicklungen Schritt zu halten, war das Ziel dieser Arbeit, ein flexibles und innovatives Lehrkonzept für Fach Kieferorthopädie an der Universität Leipzig zu erarbeiten. Grundlage dafür war die Erstellung eines Lernzielkatalogs, der sowohl allgemeine als auch spezifisch auf die lokalen Gegebenheiten zugeschnittene Anforderungen definiert. Anhand dieses Katalogs wurden vier Module erstellt. Sie halten sich in ihrem strukturellen und inhaltlichen Aufbau sowohl an die Vorgaben der Approbationsordnung als auch an die europäischen und nationalen Empfehlungen. Durch die Einbeziehung traditioneller und moderner Lehr-, Lern- und Prüfungsformen wurde die Lehre studierendenzentriert und kompetenzorientiert gestaltet. Diese Arbeit kann als Muster für die Implementierung eines modernen Lehrkonzepts in der Kieferorthopädie dienen. Eine Verknüpfung mit anderen Fachrichtungen im Sinne einer interdisziplinären Studentenausbildung ist durch die transparente Gestaltung des Lernzielkatalogs und der Module ebenso möglich wie eine Anpassung an zukünftige geänderte Rahmenbedingungen.

For decades, advances in device scaling has proven to be critical in improving the performance and productivity of 2D systems. In this thesis, we explore how advances in technology have pushed functional integration to such a high-level that interconnection and packaging issues represent real barriers to further progress. While three-dimensional (3D) integration offers to be a potential contender to overcome the barriers of increased energy consumption due to interconnects and bandwidth limitations, there are certain challenges that must be overcome before systems can be successfully stacked. Cooling and power delivery are among these key challenges in the integration of high performance 3D ICs. To address these challenges, microchannel heat sinks for inter-stratum cooling and through-silicon vias (TSVs) for signaling and power delivery between stacked ICs were explored. Novel integration schemes to integrate these uidic and electrical interconnects in conventional CMOS processes were also explored. Compact physical modeling was utilized to understand the trade-offs involved in the integration of electrical and microfluidic interconnects in a 3D IC stack. These concepts were demonstrated experimentally by showing different CMOS compatible methods of fabricating microchannels and integration of high aspect ratio (~20:1) and high density (200,000/cm²) electrical TSVs in the fins of the microchannels for signaling and power delivery. A novel mesh process for bottom up plating of high aspect ratio TSVs is also shown in this work. Fluidic reliability measurements are shown to demonstrate the feasibility of this technology. This work also demonstrates the design and fabrication of a 3D testbed which consists of a 2 chip stack with microchannel cooling on each level. Preliminary testing of the stack along with interlayer electro-fluidic I/Os has also been demonstrated.

Forecasting eruptions using volcano seismology is a subject that affects the lives and property of millions of people around the world. However, there is still much to learn about the inner workings of volcanoes and how this relates to the chance of eruption. This dissertation attempts to increase the breadth of knowledge aimed at helping to understand when a volcano is likely to erupt and how large that eruption might be. Chapters 2 and 3 focus on a technique that uses changes in the local stress field beneath a volcano to determine the source of these changes and help forecast eruptions, while Chapter 4 focuses on a technique that shows great potential to be used to image magma chambers beneath volcanoes by using receiver functions. In Chapters 2 and 3 the source mechanisms of shallow volcano-tectonic earthquakes recorded at Mount St. Helens are investigated by calculating hypocenter locations and fault plane solutions (FPS) for shallow earthquakes recorded during two eruptive periods (1981-1986 and 2004-2008) and two non-eruptive periods (1987-2004 and 2008-2011). FPS show a mixture of normal, reverse, and strike-slip faulting during all periods, with a sharp increase in strike-slip faulting observed in 1987-1997 and an increase in normal faulting between 1998 and 2004 and again on September 25-29, 2004. FPS P-axis orientations (a proxy for ó1) show a ~90° rotation with respect to regional ó1 (N23°E) during 1981-1986 and 2004-2008, bimodal orientations (~N-S and ~E-W) during 1987-2004, and bimodal orientations at ~N-E and ~S-W from 2008-2011. These orientations are believed to be due to pressurization accompanying the shallow intrusion and subsequent eruption of magma as domes during 1981-1986 and 2004-2008, and the buildup of pore pressure beneath a shallow seismogenic volume during 1987-2004 and 2008-2011. Chapter 4 presents a study using receiver functions, which show the relative response of the Earth beneath a seismometer. Receiver functions are produced by deconvolving the vertical component of a seismogram from the horizontal components. The structure of the ground beneath the seismometer can then be inferred from the arrivals of P-to-S converted phases. Receiver functions were computed for the Katmai Volcanic Group, Alaska, at two seismic stations (KABU and KAKN) between January 2005 and July 2011. Receiver functions from station KABU clearly showed the arrival of the direct P-wave and the arrival from the Moho; however, receiver functions from station KAKN did not show the arrival from the Moho. In addition, changes in the amplitude and polarity of arrivals on receiver functions suggested that the structure beneath both KABU and KAKN was complex. Station KABU is likely underlain by dipping layers and/or anisotropy, while station KAKN may lie over a basin structure, an attenuating body, or some other highly complex structure. However, it is impossible to say for certain what the structure is under either station as the azimuthal coverage is poor and thus the structure is unable to be modeled. This dissertation also includes a section (Chapter 6) on the assessment of spreadsheet-based modules used in two Introductory Physical Geology courses at the University of South Florida (USF). When faculty at USF began using spreadsheet-based modules to help teach students math and geology concepts the students complained that they spent more time learning how to use Excel than they did learning the concepts presented in the modules. To determine whether the sharp learning curve for Excel was hindering learning we divided the students in two Introductory Physical Geology courses into two groups: one group was given a set of modules which instructed them to use Excel for all calculations; the other group was simply told to complete the calculations but was not instructed what method to use. The results of the study show that whether or not the students used Excel had very little to do with the level of learning they achieved. Despite complaints that Excel was hindering their learning, students in the study attained high gains for both the math and geology concepts presented in the modules whether they used Excel or not.

Cette thèse consiste à étudier l'organisation du système de contrôle des voies métaboliques des bactéries afin de dégager des propriétés systémiques révélant son fonctionnement. Dans un premier temps, nous montrons que le contrôle des voies métaboliques est hautement structuré et peut se décomposer en modules fortement découplés en régime stationnaire. Ces modules possèdent des propriétés mathématiques remarquables ayant des conséquences importantes en biologie. Cette décomposition, basée intrinsèquement sur la vision système de l'Automatique, offre un cadre théorique formel général d'analyse du contrôle des voies métaboliques qui s'est révélé effectif pour analyser des données expérimentales. dans un deuxième temps, nous nous intéressons aux raisons possibles de l'émergence de cette structure de contrôle similaire. Nous identifions un ensemble de contraintes structurelles agissant au niveau de la répartition d'une ressource commune, les protéines, entre les processus cellulaires. Respecter ces contraintes pour un taux de croissance donné conduit à formaliser et résoudre un problème d'optimisation convexe non différentiable, que nous appelons Resource balance Analysis. Ce problème d'optimisation se résout numériquement à l'échelle de la bactérie grâce à un problème de Programmation Linéaire équivalent. plusieurs propriétés sont déduites de l'analyse théorique du critère obtenu. Tout d'abord, le taux de croissance est structurellement limité par la répartition d'une quantité finie de protéines entre les voies métaboliques et les ribosomes. Ensuite, l'émergence des modules dans les voies métaboliques provient d'une politique générale d'économie en protéines chez la bactérie pour gagner du taux de croissance. Certaines stratégies de transport bien connues comme la répression catabolique ou la substitution de transporteurs haute/basse affinités sont prédites par notre méthode et peuvent alors être interprétées comme le moyen de maximiser la croissance tout en minimisant l'investissement en protéines.

Les travaux présentés dans cette thèse se focalisent sur l'étude de l'effet de dégradations des composants de puissance, plus particulièrement au niveau de l'environnement proche des puces (métallisations, connexions, brasures puces/DCB), sur le comportement électrique et thermique des puces ainsi que de leur assemblage. Pour ce faire nous avons cherché à étudier la répartition des courants et des températures à la surface de la puce à l'aide d'un modèle électrothermique 2D distribué. Nous avons aussi évalué l'effet de la dégradation des brasures dans le volume de l'assemblage, à l'aide cette fois d'un modèle thermique relié à la constitution de l'assemblage. La première partie de cette thèse consiste à mettre en place un modèle électrothermique distribué de puce MOSFET, qui tient compte à la fois du caractère distribué de la dissipation de la puissance et du couplage électrothermique en régime transitoire. Ce modèle électrothermique s'appuie sur un modèle électrique aux variables d'états et un modèle thermique par éléments finis couplé au modèle électrique. Les modèles électriques et thermiques ont été développés respectivement sous Matlab et sous CAST3M, et le couplage des deux modèles a été fait sous Simulink. Dans une deuxième partie, pour la validation des résultats des températures et pour l'analyse de l'effet du vieillissement et des dégradations (sur la distribution et la dynamique de température de la surface supérieure de la puce), une méthodologie de mesure rapide de température et un banc expérimental pour thermographie infrarouge ont été mis en place. Les difficultés rencontrées lors des mesures thermiques IR sous variation rapide de la température nous ont poussé à envisager d'autres méthodes d'analyse thermique. Enfin, nous avons cherché à évaluer la réponse impulsionnelle du composant testé en estimant, par des simulations thermiques, la fonction de transfert dans le domaine fréquentiel à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics. Nous avons également étudié la pertinence de modèles RC équivalents (réseau RC de Cauer). Ces modèles ont ensuite été utilisés pour rendre compte de différents modes de dégradation notamment cette fois au niveau des couches de brasures entre puce et DCB et entre DCB et semelle. Mots clef : Modules de puissance à semi-conducteur, Vieillissement, Métallisation, Modélisation électrothermique, Court-circuit, Distribution de courant et de température, Problème inverse, Caméra IR, Réseaux de Cauer.

Le but de ce travail est de montrer comment la théorie des systèmes d'Euler permet de comparer, dans certaines extensions abéliennes, le module galoisien des unités globales modulo unités de Stark avec le module galoisien des p-classes d'idéaux. On ne s'intéresse ici qu'aux extensions abéliennes ayant pour corps de base k un corps quadratique imaginaire, ou un corps global de caractéristique non nulle. La conjecture de Gras prévoit que pour toute extension abélienne finie K/k, tout nombre premier p premier à [K : k], et tout Qp-caractère ψ irréductible et non trivial de Gal (K/k), les ψ-parties du groupe des p-classes de K et du groupe des unités de K modulo le groupe des unités de Stark ont le même cardinal. Après avoir démontré une version faible de la conjecture, nous reprenons la méthode des systèmes d'Euler afin d'étendre les résultats obtenus entre autres par Rubin, Xu et Zhao. Ensuite nous nous plaçons dans le cas où k est un corps quadratique imaginaire uniquement, et nous considérons une certaine Zp-extension k∞ de k, où p est un nombre premier différent de 2 et 3, décomposé dans k. Nous démontrons que pour toute extension finie K∞ de k∞ abélienne sur k, et tout Cp-caractère irréductible χ du sous-groupe de torsion de Gal(K∞/k), les idéaux caractéristiques des χ-quotients du module des p-classes et du module des unités modulo unités de Stark sont les mêmes. Il s'agit d'une des versions de la conjecture principale de la théorie d'Iwasawa, qui élargit un résultat de Rubin et Bley. C'est aussi une étape pour un travail ultérieur, où nous étendons un résultat de Rubin concernant la conjecture principale à deux variables

Ce mémoire porte sur l'étude des surfaces minimales et de courbure moyenne constante dans les espaces homogènes de dimension 3. Nous établissons les formules de Sym-Bobenko pour les surfaces de courbure moyenne constante 1/2 de H^2xR et minimales du groupe de Heisenberg, et donnons des exemples de construction de telles immersions par la méthode DPW. Nous montrons également que des propriétés de symétrie passent aux correspondances de type surfaces sœurs et cousines, ce qui entraîne l'existence de graphes entiers de courbure moyenne constante 1/2 à bout vertical dans H^2xR qui ne sont pas de révolution. Nous reprenons ensuite l'étude des bouts verticaux d'immersions de courbure moyenne constante 1/2 dans H^2xR. Nous munissons une famille de graphes entiers d'une structure de variété lisse et en déduisons un analogue pour H^2xR d'un théorème de A. E. Treibergs pour l'espace de Minkowski. Nous nous intéressons également aux déformations des anneaux de révolution. Une conséquence directe est l'existence d'anneaux immergés qui ne sont pas de révolution. Nous construisons notamment des anneaux dont les bouts n'ont pas le même axe. Enfin, nous décrivons les invariants de Nœther correspondant aux isométries des espaces homogènes pour les surfaces minimales et de courbure moyenne constante. Nous utilisons le formalisme de la géométrie de contact qui permet l'écriture de formules explicites en toute généralité, et nous étudions l'évolution des formes de Nœther sous l'action des isométries des espaces homogènes. Nous calculons ces invariants dans le cas des anneaux déformés de H^2xR, et dans celui des anneaux horizontaux du groupe de Heisenberg

Cette thèse est consacrée à l'introduction d'une compactification des familles de fractions rationnelles dynamiquement marquées de degré d>1 utilisant la compactification de Deligne-Mumford dans le cas particulier du genre zéro. Nous montrerons que les éléments du compactifié peuvent être identifiés à des revêtements d'arbres de sphères dynamiques dont nous donnerons quelques propriétés propres. Dans ce cadre nous pouvons retrouver les résultats démontrés à ce jour par J. Kiwi sur les limites renormalisées sans utiliser les espaces de Berkovich et ré-interpréter d'autres travaux.

As the convergence of multiple functions in a single electronic device drives current electronic trends, the need for increasing integration density is becoming more emphasized than in the past. To keep up with the industrial need and realize the new system integration law, three-dimensional (3-D) integration called System-on-Package (SoP) is becoming necessary. However, the commercialization of 3-D integration should overcome several technical barriers, one of which is the difficulty for the electrical design of interconnections. The 3-D interconnection design is difficult because of the modeling challenge of electrical coupling from the complicated structures of a large number of interconnections. In addition, mixed-signal design requires broadband modeling, which covers a large frequency spectrum for integrated microsystems. By using currently available methods, the electrical modeling of 3-D interconnections can be a very challenging task. This dissertation proposes a new method for constructing a broadband model of a large number of 3-D interconnections. The basic idea to address the many interconnections is using modal basis functions that capture electrical effects in interconnections. Since the use of global modal basis functions alleviates the need for discretization process of the interconnection structure, the computational cost is reduced considerably. The resultant interconnection model is a RLGC model that describes the broadband electrical behavior including losses and couplings. The smaller number of basis functions makes the interconnection model simpler, and therefore allows the generation of network parameters at reduced computational cost. Focusing on the modeling of bonding wires in stacked ICs and through-silicon via (TSV) interconnections, this research validates the interconnection modeling approach using several examples from 3-D full-wave EM simulation results.

Wood and wood products are of great economical and environmental importance, both in Sweden and globally. Biotechnology can be used both for achieving raw material of improved quality and for industrial processes such as biobleaching. Despite the enormous amount of carbon that is fixed as wood, the knowledge about the enzymes involved in the biosynthesis, re-organization and degradation of plant cell walls is relatively limited. In order to exploit enzymes more efficiently or to develop new biotechnological processes, it is crucial to gain a better understanding of the function and mechanism of the enzymes. This work has aimed to increase the knowledge about some of the enzymes putatively involved in the wood forming processes in Populus. Xyloglucan endotransglycosylases and a putative xylanase represent transglycosylating and hydrolytic enzymes, respectively. Carbohydrate binding modules represent non-catalytic modules, which bind to the substrate. Among 24 genes encoding for putative xyloglucan endotransglycosylases or xyloglucan endohydrolases that were identified in the Populus EST database, two were chosen for further studies (PttXTH16-34 and PttXTH16-35). The corresponding proteins, PttXET16-34 and PttXET16-35, were expressed in P. pastoris, purified and biochemically characterized. The importance of the N-glycans was investigated by comparing the recombinant wild-type proteins with their deglycosylated counterparts. In order to obtain the large amounts of PttXET16-34 that were needed for crystallization and development of biotechnological applications, the conditions for the large-scale production of PttXET16-34 in a fermenter were optimized. In microorganisms, endo-(1,4)-β-xylanases are important members of the xylan degrading machinery. These enzymes are also present in plants where they might fulfill a similar, but probably more restrictive function. One putative endo-(1,4)-β-xylanase, denoted PttXYN10A, was identified in the hybrid aspen EST library. Sequence analysis shows that this protein contains three putative carbohydrate-binding modules (CBM) from family 22 in addition to the catalytic module from GH10. Heterologous expression and reverse genetics were applied in order to elucidate the function of the catalytic module as well as the binding modules of PttXYN10A. Just as in microorganisms, some of the carbohydrate active enzymes from plants have one or more CBM attached to the catalytic module. So far, a very limited number of plant CBMs has been biochemically characterized. A detailed bio-informatic analysis of the CBM family 43 revealed interesting modularity patterns. In addition, one CBM43 (CBM43PttGH17_84) from a putative Populus b-(1,3)-glucanase was expressed in E. coli and shown to bind to laminarin (β-(1,3)-glucan), mixed-linked β-(1,3)(1,4)-glucans and crystalline cellulose. Due to their high specificity for different carbohydrates, CBMs can be used as probes for the analysis of plant materials. Generally, they are more specific than both staining techniques and carbohydrate-binding antibodies. We have used cellulose- and mannan binding modules from microorganisms as tools for the analysis of intact fibers as well as processed pulps. / QC 20100903