Die Dissertation handelt über Wettbewerbsökonomie. Kapitel 1 betrachtet eine Fusion zwischen zwei regulierten Firmen, die in getrennten Märkten agieren und jeweils mit unregulierten Firmen konkurrieren. Die optimale Fusionspolitik für regulierte Firmen hängt von der Intensität des Wettbewerbs zwischen den unregulierten Firmen ab, verschärfter Wettbewerb zwischen den unregulierten Firmen induziert eine mildere Fusionspolitik. Das Gegenteil gilt, wenn die regulierten Firmen in ein wettbewerbsfähiges Marktsegment expandieren und die regulierten und unregulierten Waren komplementär sind. Kapitel 2 untersucht die optimale Fusionspolitik zwischen zwei wettbewerbsfähigen Firmen. Unter den strukturellen Auflagen, die sich am effektivsten herausgestellt haben um einen wirksamen Wettbewerb wiederherzustellen, gibt es eine die sich stark hervorhebt, nämlich die Veräußerung von differenzierten Marken an andere Wettbewerber. Dies ist eine effektive Möglichkeit, um die Marktmacht der neuen Firma zu verringern und sie kann die Möglichkeiten für privat und sozial wünschenswerte Fusionen erhöhen. Vor allem wenn die Güter annähernd perfekt substituierbar sind, ist der Bereich der Effizienzgewinne, die eine Fusion unter Auflagen erlauben, größer. Kapitel 3 untersucht die allgemein etablierte Feststellung, dass Einzelhandelspreise sich schneller anpassen, wenn Input Preise steigen, als wenn sie fallen. Durch die Anwendung eines dynamischen zwei Perioden Preiswettbewerb Modells zeigt sich das Folgende für die Angebotsseite für asymmetrische Preisanpassung: die Existenz von profitablen Lagerungsmöglichkeiten ermöglicht es wettbewerbsfähigen Firmen sich glaubhaft zu verpflichten, ihre Preise umgehend über die marginalen Kosten zu setzen, wenn sie höhere Input Preise antizipieren. Dies lockert den Wettbewerb sodass Firmen positive Gewinne erzielen. Wenn erwartet wird das Input Preise sinken, landen die Firmen im Bertrand Paradoxon und die Preisanpassung erfolgt langsamer. / This thesis is about competition economics. Chapter 1 considers a merger between two regulated firms operating in two separate markets, and in each market there are unregulated competitors. The optimal merger policy for regulated firms depends on the intensity of competition between unregulated firms, fiercer competition between unregulated firms induces a more lenient merger policy. These results are reversed if the regulated firms expand into a competitive segment of the market and the regulated and unregulated goods are complements. Chapter 2 studies the optimal merger policy between two competitive firms. Among the structural remedies which have being treated as the most effective manners to restore effective competition, there is one relevant type, namely, the divestiture of differentiated brands to other competitor(s). It is a powerful tool to lessen the merged entity''s market power and can increase the scope for privately and socially desirable mergers. In particular, when goods are closer to perfect substitutability, the range of the efficiency gains which allows the merger with remedies to be approved is larger. Chapter 3 investigates the well-established observation that retail prices adjust faster when input costs rise than when they fall. From the supply side to asymmetric price adjustments, using a model of two-period dynamic price competition, it shows that the presence of profitable storing allows competitive firms to credibly commit to immediately increase their prices above current marginal costs when they anticipate higher input costs. This relaxes competition and firms earn positive profits. If input costs are expected to decline, the firms are trapped in the Bertrand paradox and price adjustment is slower.

Kohlenhydrate stellen aufgrund der strukturellen Vielfalt und ihrer oft exponierten Lage auf Zelloberflächen wichtige Erkennungsstrukturen dar. Die Wechselwirkungen von Proteinen mit diesen Kohlenhydraten vermitteln einen spezifischen Informationsaustausch. Protein-Kohlenhydrat-Interaktionen und ihre Triebkräfte sind bislang nur teilweise verstanden, da nur wenig strukturelle Daten von Proteinen im Komplex mit vorwiegend kleinen Kohlenhydraten erhältlich sind. Mit der vorliegenden Promotionsarbeit soll ein Beitrag zum Verständnis von Protein-Kohlenhydrat-Wechselwirkungen durch Analysen struktureller Thermodynamik geleistet werden, um zukünftig Vorhersagen mit zuverlässigen Algorithmen zu erlauben. Als Modellsystem zur Erkennung komplexer Kohlenhydrate diente dabei das Tailspike Protein (TSP) aus dem Bakteriophagen HK620. Dieser Phage erkennt spezifisch seinen E. coli-Wirt anhand der Oberflächenzucker, der sogenannten O-Antigene. Dabei binden die TSP des Phagen das O-Antigen des Lipopolysaccharids (LPS) und weisen zudem eine hydrolytische Aktivität gegenüber dem Polysaccharid (PS) auf. Anhand von isolierten Oligosacchariden des Antigens (Typ O18A1) wurde die Bindung an HK620TSP und verschiedener Varianten davon systematisch analysiert. Die Bindung der komplexen Kohlenhydrate durch HK620TSP zeichnet sich durch große Interaktionsflächen aus. Durch einzelne Aminosäureaustausche im aktiven Zentrum wurden Varianten generiert, die eine tausendfach erhöhte Affinität (KD ~ 100 nM) im Vergleich zum Wildtyp-Protein (KD ~ 130 μM) aufweisen. Dabei zeichnet sich das System dadurch aus, dass die Bindung bei Raumtemperatur nicht nur enthalpisch, sondern auch entropisch getrieben wird. Ursache für den günstigen Entropiebeitrag ist die große Anzahl an Wassermolekülen, die bei der Bindung des Hexasaccharids verdrängt werden. Röntgenstrukturanalysen zeigten für alle TSP-Komplexe außer für Variante D339N unabhängig von der Hexasaccharid-Affinität analoge Protein- und Kohlenhydrat-Konformationen. Dabei kann die Bindestelle in zwei Regionen unterteilt werden: Zum einen befindet sich am reduzierenden Ende eine hydrophobe Tasche mit geringen Beiträgen zur Affinitätsgenerierung. Der Zugang zu dieser Tasche kann ohne große Affinitätseinbuße durch einen einzelnen Aminosäureaustausch (D339N) blockiert werden. In der zweiten Region kann durch den Austausch eines Glutamats durch ein Glutamin (E372Q) eine Bindestelle für ein zusätzliches Wassermolekül generiert werden. Die Rotation einiger Aminosäuren bei Kohlenhydratbindung führt zur Desolvatisierung und zur Ausbildung von zusätzlichen Wasserstoffbrücken, wodurch ein starker Affinitätsgewinn erzielt wird. HK620TSP ist nicht nur spezifisch für das O18A1-Antigen, sondern erkennt zudem das um eine Glucose verkürzte Oligosaccharid des Typs O18A und hydrolysiert polymere Strukturen davon. Studien zur Bindung von O18A-Pentasaccharid zeigten, dass sich die Triebkräfte der Bindung im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen O18A1-Hexasaccharid verschoben haben. Durch Fehlen der Seitenkettenglucose ist die Bindung im Vergleich zu dem O18A1-Hexasaccharid weniger stark entropisch getrieben (Δ(-TΔS) ~ 10 kJ/mol), während der Enthalpiebeitrag zu der Bindung günstiger ist (ΔΔH ~ -10 kJ/mol). Insgesamt gleichen sich diese Effekte aus, wodurch sehr ähnliche Affinitäten der TSP-Varianten zu O18A1-Hexasaccharid und O18A-Pentasaccharid gemessen wurden. Durch die Bindung der Glucose werden aus einer hydrophoben Tasche vier Wassermoleküle verdrängt, was entropisch stark begünstigt ist. Unter enthalpischen Aspekten ist dies ebenso wie einige Kontakte zwischen der Glucose und einigen Resten in der Tasche eher ungünstig. Die Bindung der Glucose in die hydrophobe Tasche an HK620TSP trägt somit nicht zur Affinitätsgenerierung bei und es bleibt zu vermuten, dass sich das O18A1-Antigen-bindende HK620TSP aus einem O18A-Antigen-bindenden TSP evolutionär herleitet. In dem dritten Teilprojekt der Dissertation wurde der Infektionsmechanismus des Phagen HK620 untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass analog zu dem verwandten Phagen P22 die Ejektion der DNA aus HK620 allein durch das Lipopolysaccharid (LPS) des Wirts in vitro induziert werden kann. Die Morphologie und Kettenlänge des LPS sowie die Aktivität von HK620TSP gegenüber dem LPS erwiesen sich dabei als essentiell. So konnte die DNA-Ejektion in vitro auch durch LPS aus Bakterien der Serogruppe O18A induziert werden, welches ebenfalls von dem TSP des Phagen gebunden und hydrolysiert wird. Diese Ergebnisse betonen die Rolle von TSP für die Erkennung der LPS-Rezeptoren als wichtigen Schritt für die Infektion durch die Podoviren HK620 und P22. / Carbohydrates are important for recognition events because of their diverse structure and their exposition on cell surfaces. Interactions between proteins and carbohydrates mediate a specific exchange of information crucial for manifold biological functions. The energetics of protein-carbohydrate-interactions are not very well understood so far due to the lack of structural data of proteins in complex with extensive oligosaccharides consisting of more than two building blocks. This dissertation improves the understanding of how proteins recognize complex carbohydrates by analysis of structural thermodynamics, which might lead to reliable algorithms for predictions of protein-carbohydrate-interactions. As model system for this work the tailspike protein (TSP) from coliphage HK620 was used. This phage recognizes specifically the surface O-antigen of its E. coli host by its TSP. HK620TSP does not only bind the O-antigen of host lipopolysaccharide (LPS), but also cleaves the polysaccharide (PS) by its endo-N-acetylglusaminidase activity. HK620TSP binds hexasaccharide fragments of this PS with low affinity (KD ~ 130 μM). However, single amino acid exchanges generated a set of high-affinity mutants with submicromolar dissociation constants (KD ~ 100 nM). Strikingly, at room temperature association is driven by enthalpic and entropic contributions emphasizing major solvent rearrangements upon complex formation. Regardless of their affinity towards hexasaccharide the TSP complexes showed only minor conformational differences in crystal structure analysis accept of mutant D339N. The extended sugar binding site can be subdivided into two regions: Firstly, there is a hydrophobic pocket at the reducing end with minor affinity contributions. Surprisingly, access to this site is blocked by a single exchange of aspartate to asparagine (D339N) without major loss in hexasaccharide affinity. Secondly, there is a region where specific exchange of glutamate for glutamine (E372Q) creates a site for an additional water molecule. Upon sugar binding side chain rearrangements lead to displacement of this water molecule and additional hydrogen bonding. Thereby this region of the binding site is defined as the high affinity scaffold. HK620TSP is not only specific for the O18A1-antigen, but also the lacking of the branching glucose in the O18A1-antigen can be tolerated so that the accordant O18A PS can be bound and cleaved by HK620TSP as well. Surprisingly, in binding studies with the smallest O-antigen units of these PS the O18A pentasaccharide was bound by TSP variants with nearly the same affinity or even a slightly increased one compared to the O18A1 hexasaccharide. However, there is a change in thermodynamic contributions to binding: the lack of the glucose moiety leads to a less entropically favored binding compared to binding of O18A1-hexasaccharide (Δ (-TΔS) ~ 10 kJ/mol). In contrast the enthalpic contribution to the binding is more favorable (ΔΔH ~ -10 kJ/mol) for the binding of O18A pentasaccharide. The side-chain glucose contributes to entropy by the release of four water molecules out of a hydrophobic pocket. The binding of this branching glucose is paid by an enthalpic penalty because of the breakup of hydrogen bonding of displaced water molecules and destabilizing contacts between sugar and protein in this hydrophobic pocket. Therefore the binding of the glucose in this pocket does not account for generating affinity and an evolutionary relation of HK620TSP to an O18A-antigen binding protein is presumed. Finally, the infection mechanism of phage HK620 was studied as well. In analogy to the related phage P22 the DNA-ejection could be triggered by incubation of HK620 with the host LPS in vitro. The morphology and chain length of the LPS as well as the activity of HK620TSP towards the LPS are crucial for this in vitro DNA-ejection. Thus, the DNA-ejection could also be induced by LPS from bacteria of serogroup O18A which can be bound and hydrolyzed by HK620TSP. These results stress the role of TSP for the recognition of host LPS-receptors as a crucial step of infection by podoviruses P22 and HK620.

Die Dissertation beschäftigt sich mit Labeling Problemen. Dieses Forschungsgebiet bildet einen wichtigen Teil der strukturellen Mustererkennung, in der die Struktur des zu erkennenden Objektes explizit berücksichtigt wird. Die entwickelte Theorie wird auf die Aufgabe der Stereorekonstruktion angewendet. / The thesis studies the class of labeling problems. This theory contributes to the new stream in pattern recognition in which structure is explicitly taken into account. The developed theory is applied to practical problem of stereo reconstruction.

The subject of the thesis is the investigation of asymptotic properties of solutions of the Cauchy problem for structurally damped sigma-evolution operators with time dependent, monotonous, dissipation term. An appropriate energy for solutions of the sigma-evolution equations is defined and some estimates for energies of higher order are proved. In the scale invariant case the optimality of these estimates is shown. Further, the influence of properties of the time dependent dissipation on L^p-L^q estimates for the energy with p and q bigger or equal to 2 and from the conjugate line is clarified. Also smoothing properties of the operators under consideration are investigated. The connection between the regularity of the data and the regularity of the solution in terms of L^2 based Gevrey spaces is considered. Finally, L^1-L^1-estimates in the special case delta = sigma/2 and decreasing dissipative coefficient. / Thema der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung asymptotischer Eigenschaften von Lösungen des Cauchy Problems für strukturell gedämpfte sigma-Evolutions-Operatoren mit zeitabhängigem, monotonen Dissipationskoeffizienten. Es wird eine geeignete Energie definiert und für diese Abschätzungen, auf für entsprechende Energien höherer Ordnung gezeigt. Darüber hinaus wird der Einfluss des Dissipationskoeffizienten auf L^p-L^q Abschätzungen auf und entfernt von der konjugierten Linie untersucht. Im skaleninvarianten Fall wird die Schärfe der Abschätzungen bewiesen. Weiterhin wird der Zusammenhang zwischen der Regularität der Daten und der der Lösung in Termen von L^2-basierten Gevrey-Räumen untersucht. Schließlich werden L^1-L^1-Abschätzungen für den Spezialfall delta = sigma/2 und monoton fallenden Dissipationskoeffizienten gezeigt.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:07:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosAP_TESE.pdf: 1390778 bytes, checksum: 211a59f9cec8875bc0c9b17bfe3df1d0 (MD5) Previous issue date: 2012-03-26 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Die Beziehung zwischen Literatur und Gesellschaft wurden, im Laufe der Jahrhunderte, aus unterschiedlichen Perspektiven analysiert. Die Wissenschaftler analysieren manchmal die Aspekten der sozialen Realit?t, sie betonen manchmal die Natur der literarischen Werk. Wir glauben, dass Antonio Candido einen Gleichgewichtszustand erreicht, als er das Konzept der strukturellen Reduktion oder Formalisierung entwickelt. N?mlich, der Prozess, bei dem die menschliche und soziale Leben zu einem Bestandteil der literarischen Struktur wird. Der Autor tritt eine Einbahnstra?e und er kann Daten aus der sozialen Ordnung aufholen, ohne dabei die Materialit?t des Textes den Augen verlieren. Und das sind die theoretische Annahmen, die die Entwicklung dieser Arbeit leiten. Wir wollen zu zeigen, dass die Struktur der mamediana Lyrik aufdeckt, signifikante Daten der Gesellschaft, in der der Autore eingef?gt wurde enth?llt. Folglich, wir analysieren soziale Thema, das sein Werk durchzieht. Zuerst, wir untersuchen, wie Zila Mamede den Alltag der Gesellschaft vertreten. Von der strukturellen Organisation der Gedichte, wir erkennen, das die Episode aus kleiner St?dte ein Akt des Widerstands gegen die fragmentierte Profil der kapitalistischen Gesellschaf sind. Das ist, warum sie doch eng mit der Idee der Tradition erscheinen. Die dichotome Beziehung zwischen den regionalen Daten und der Element der Modernisierung etabliert, sie wird durch die Organisation des Raumes verst?rkt. W?hrend die Stadt bei konkrete gesellschaftliche Ordnung Spitzenbetr?ge verweist, hat die Landschaft eine harmonische und warme Form. Allgemeinen, die moderne Stadt von Zila Mamede geformt, ist eine Abbild der Industriegesellschaft. Die Bilder die Landschaft sind ein Gegenmittel gegen die Feindseligkeiten Merkmale der neuen urbanen Zustand. So, die Landschaft hat die Funktion von Umstrukturierung der Pers?nlichkeit des Einzelnen durch die Erfahrung der gro?en St?dte betroffen verdinglichenden. Der Konflikt, der durch das lyrische mamediana l?uft, sind Reflexionen des Prozesses der Modernisierung der Stadt Natal, ihres eigenen Landes die politische Instabilit?t, sie durch verschiedene staatliche Programme ging, w?hrend Der Autor seine literarische T?tigkeit verfolgt / Ao longo dos s?culos, as rela??es entre literatura e sociedade foram analisadas a partir de diferentes perspectivas, de modo que os estudiosos ora se voltavam para os aspectos da realidade social, ora destacavam a natureza da obra liter?ria. Acreditamos, contudo, que Antonio Candido alcan?ou um ponto de equil?brio ao desenvolver o conceito de redu??o estrutural ou formaliza??o, isto ?, o processo atrav?s do qual a realidade social e humana se torna um componente da estrutura liter?ria. Trilhando um caminho de m?o dupla, o autor consegue recuperar os dados de ordem social sem perder de vista a materialidade do texto. E s?o exatamente tais pressupostos te?ricos que orientam o desenvolvimento desta tese. O nosso principal objetivo ?, portanto, fazer uma an?lise da poesia de Zila Mamede a partir do seu processo de redu??o estrutural. Pretendemos, com isso, mostrar que a estrutura da l?rica mamediana revela dados significativos da sociedade na qual a autora estava inserida. Consequentemente, acabamos por efetuar o exame da tem?tica social que perpassa a sua obra. Inicialmente, examinamos o modo como Zila Mamede representou a vida cotidiana da sociedade. A partir da organiza??o estrutural dos poemas, percebemos que as cenas interioranas representam um ato resist?ncia contra o perfil fragment?rio da sociedade capitalista; ? por esse motivo que elas aparecem intimamente vinculadas ? ideia de tradi??o. A rela??o dicot?mica institu?da entre o dado regional e o elemento modernizador ? refor?ada, inclusive, pela organiza??o do espa?o, pois enquanto a cidade de concreto aponta para uma ordem social fracion?ria, o campo tem um feitio harmonioso e acolhedor. Em linhas gerais, a cidade moderna delineada por Zila Mamede ? uma esp?cie de simulacro da sociedade industrial. As imagens campestres, por sua vez, funcionam como ant?doto contra as hostilidades caracter?sticas da nova condi??o urbana. Dessa forma, o campo desempenha a fun??o de reestruturar a personalidade do indiv?duo afetado pela experi?ncia reificante das grandes cidades. Os conflitos que transpassam a l?rica mamediana s?o reflexos do processo modernizador da cidade de Natal e da pr?pria instabilidade pol?tica do pa?s, que passou por diferentes regimes de governo ao longo dos anos em que a autora exerceu a sua atividade liter?ria

Die Dissertation beschäftigt sich mit Labeling Problemen. Dieses Forschungsgebiet bildet einen wichtigen Teil der strukturellen Mustererkennung, in der die Struktur des zu erkennenden Objektes explizit berücksichtigt wird. Die entwickelte Theorie wird auf die Aufgabe der Stereorekonstruktion angewendet. / The thesis studies the class of labeling problems. This theory contributes to the new stream in pattern recognition in which structure is explicitly taken into account. The developed theory is applied to practical problem of stereo reconstruction.

Metallische Gläser erreichen aufgrund ihrer ungeordneten, amorphen Struktur eine Streckgrenze, welche andere metallische Materialien in den Schatten stellt (bis zu 5 GPa). Dabei wird aufgrund ihres geringen E-Moduls eine elastische Verformung von circa zwei Prozent erreicht und damit eine sonst unerreichte Menge elastischer Energie aufgenommen. Leider besitzen die metallischen Gläser auch einen enormen Nachteil: Aufgrund der Erweichung der Gläser bei plastischer Verformung kommt es zur Lokalisierung dieser in sogenannten Scherbändern (SBs). Dies führt nahezu ohne plastische Verformung zum Versagen des Materials. Es gibt bereits viele Methoden diesen Nachteil zu überwinden, indem man die Verformung durch das Einbringen von strukturellen Heterogenitäten auf eine Vielzahl von Scherbändern verteilt: Beispielsweise durch elastische Belastung, plastische Verformung mit eingeschränkten Freiheitsgraden, oder das Einbringen einer Fremdphase. Allerdings sind die dabei wirkenden Mechanismen und Wechselwirkungen zwischen der Struktur und der Verformung noch nicht vollständig verstanden. In dieser Arbeit wurde daher zum einen die Struktur des Glases beeinflusst und diese Änderungen charakterisiert und zum anderen die Wirkung dieser Veränderung auf das Verformungsverhalten untersucht. Als Ausgangszustand wurden dabei gegossene Stäbe und Platten vier verschiedener Legierungen (mit ansteigender Glasbildungsfähigkeit: Cu47,5Zr47,5Al5, Cu46Zr46Al8, Cu45Zr45Al5Ag5, Cu36Zr48Al8Ag8; von 1,5 mm bis 25 mm kritischem Gießdurchmesser) verwendet, welche mechanischen Verformungen unterzogen wurden, um strukturelle Heterogenitäten einzubringen. Zudem wurden B2-Glasmatrixkomposite mit der Formgedächtnisphase B2-CuZr beim Abschrecken der Schmelze (Cu47,5Zr46,5Al5-Sc1) bzw. beim Rascherhitzen über die Kristallisationstemperatur (Cu44Zr44Al8Hf2-Co2) hergestellt. Die angewandten Methoden decken ein breites Spektrum der in der Literatur diskutierten Vorbehandlungen mit einem Einfluss auf die Struktur und die mechanischen Eigenschaften ab. Die systematischen und umfangreichen Untersuchungen in dieser Arbeit beleuchten detailliert den Zusammenhang zwischen der Struktur und der Verformung metallischer Gläser. Die Struktur wird gezielt manipuliert um eine Veränderung ihrer Heterogenität zu induzieren. Dabei wird auf Veränderungen in atomaren Längenskalen ebenso eingegangen, wie auf die makroskopischen Unterschiede. Außerdem wird die Abhängigkeit der induzierten strukturellen Änderungen von der Stabilität des Glases betrachtet. Dies alles stellt einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des Verformungsverhaltens metallischer Gläser dar. In letzter Konsequenz ermöglichen die Erkenntnisse, durch eine gezieltere Manipulation der Struktur, eine erhöhte plastische Verformung im metallischen Glas zu erreichen.

The field of DNA nanotechnology offers a wide range of design strategies with which nanometer-sized structures with a desired shape, size and aspect ratio can be built. The most established techniques in the field rely on close-packed 'solid' DNA nanostructures produced with either the DNA origami or the single-stranded tile techniques. These structures depend on high-salt buffer solutions and require more material than comparable size hollow wireframe structures. This dissertation explores the construction of hollow wireframe DNA nanostructures composed of equilateral triangles. To achieve maximal material efficiency the design is restricted to use a single DNA double helix per triangle edge. As a proof of principle, the DNA origami technique is extended to produce a series of truss structures including the flat, tetrahedral, octahedral, or irregular dodecahedral truss designs. In contrast to close packed DNA origami designs these structures fold at low-salt buffer conditions. These structures have defined cavities that may in the future be used to precisely position functional elements such as metallic nanoparticles or enzymes. The design process of these structures is simplified by a custom design software. Next, the triangulated construction motif is extended to the single-stranded DNA tile technique. A collection of finite structures, as well as one-dimensional crystalline assemblies is explored. The ideal assembly conditions are determined experimentally and using molecular dynamics simulations. A custom design software is presented to simplify the design and handling of these structures. At last, the cost-effective prototyping of triangulated wireframe DNA origami structures is explored. This is achieved through the introduction of single-stranded “gap” regions along the triangle edges. These gap regions are then filled using a DNA polymerase rather than by synthetic oligonucleotides. This technique also allows the mechanical transformation of these structures, which is exemplified by the transition of a bent into a straight structure upon completion of the gap filling.:Abstract v Publications vii Acknowledgements ix Contents xi Chapter 1 A short introduction into DNA nanotechnology 1 1.1 Nanotechnology 1 1.1.1 Top down 1 1.1.2 Bottom up 3 1.2 Deoxyribonucleic acid (DNA) 4 1.3 DNA Nanotechnology 6 1.3.1 Tile based assembly 9 1.3.2 DNA origami and single-stranded tiles 10 1.3.3 Some applications of DNA nanotechnology 12 1.3.4 Wireframe structures 15 1.3.5 Computational tools and DNA nanotechnology. 17 Chapter 2 Motivation and objectives 19 Chapter 3 Design and Synthesis of Triangulated DNA Origami Trusses 20 3.1 Introduction 20 3.2 Results and Discussion 21 3.2.1 Design 21 3.2.2 Nomenclature and parameters of the tube structures 23 3.2.3 Gel electrophoreses analysis 25 3.2.4 Imaging of the purified structures 26 3.2.5 Optimizing the folding conditions 28 3.2.6 Comparison to vHelix 29 3.3 Conclusions 29 3.4 Methods 30 3.4.1 Standard DNA origami assembly reaction. 30 3.4.2 Gel purification. 30 3.4.3 AFM sample preparation. 31 3.4.4 TEM sample preparation. 31 3.4.5 Instructions for mixing the staple sets. 31 Chapter 4 Triangulated wireframe structures assembled using single-stranded DNA tiles 33 4.1 Introduction 33 4.2 Results and Discussion 35 4.2.1 Designing the structures 35 4.2.2 Synthesis of test structures 37 4.2.3 Molecular dynamics simulations of 6-arm junctions 38 4.2.4 Assembly of the finite structures 40 4.2.5 Influence of salt concentration and folding times 42 4.2.6 Molecular dynamics simulations of the rhombus structure 43 4.2.7 1D SST crystals 44 4.2.8 Controlling the crystal growth 46 4.3 Conclusions 48 4.4 Methods 49 4.4.1 SST Folding 49 4.4.2 Agarose Gel Electrophoresis 49 4.4.3 tSEM Characterization 49 4.4.4 AFM Imaging 49 4.4.5 AGE-Based Folding-Yield Estimation 49 4.4.6 Molecular Dynamics Simulations 50 Chapter 5 Structural transformation of wireframe DNA origami via DNA polymerase assisted gap-filling 52 5.1 Introduction 52 5.2 Results and Discussion 54 5.2.1 Design of the Structures 54 5.2.2 Folding of Gap-Structures 56 5.2.3 Inactivation of Polymerase. 57 5.2.4 Secondary Structures. 58 5.2.5 Folding Kinetics of Gap Origami. 60 5.3 Conclusions 61 5.4 Methods 62 5.4.1 DNA origami folding 62 5.4.2 Gap filling of the wireframe DNA origami structures 63 5.4.3 Agarose gel electrophoresis 63 5.4.4 PAGE gel analysis 63 5.4.5 tSEM characterization 64 5.4.6 AFM imaging 64 5.4.7 AGE based folding-yield estimation 64 5.4.8 Gibbs free energy simulation using mfold 65 5.4.9 List of sequence for folding the DNA origami triangulated structures 65 Chapter 6 Summary and outlook 67 Appendix 69 A.1 Additional figures from chapter 369 A.2 Additional figures from chapter 4 77 A.3 Additional figures from chapter 5 111 Bibliography 127 Erklärung 138

Graphene nanoplatelets have been introduced into the interphase between electrically insulating glass fibre and polymer matrix to functionalize the traditional composite. Owing to the distribution of network structure of GNPs, the interphase can transfer the signals about various internal change of material. Consequently, due to the novel bio-inspired overlapping structure, our GNPs-glass fibre shows a unique opportunity as a micro-scale multifunctional sensor. The following conclusions can be drawn from present research: • We prepared GNPs solution via a scalable and highly effective liquid-phase exfoliation method. This method produces high-quality, unoxidized graphene flakes from flake graphite. We control the thickness and size of GNPs by varying the centrifugation rate. • A simple fibre oriented capillary flow which can suppress ‘coffee ring’ effect to deposit GNPs onto the curved glass fibre surface. The GNPs form continuous fish scales like overlapping structure. • The electrical conductivity of our GNPs-glass fibre shows semiconductive property. The electrical resistance value scattering and the advancing contact angle value scattering indicate a uniform deposit structure. The uniform overlapping structure is a key factor for higher electrical conductivity compared with our previous work with CNTs. • The contact angles of our GNPs-glass fibre with water indicate that the GNPs are almost unoxidized, so the inert GNPs coating decreases the interfacial shears strength. • A micro scale GNPs-glass fibre sensor for gas sensing is achieved by deposit GNPs onto glass fibre surface. This sensor can be used to detect solvents vapours, such as water, ethanol and acetone. All these vapours work as electron acceptor when reacting with GNPs. The acetone shows the highest sensitivity (45000%) compared with water and ethanol. • The doping-dedoping of GNPs-glass fibres during adsorption-desorption cycles of acetone result in the efficient “break-junction” (GNPs lost electron carrier concentration) mechanism, which provides the possibility to fabricate the electrochemical “switch” in a simple and unique way. • The resistance of our GNPs-glass fibre shows exponential relationship with RH. This is attributed to two points. Firstly, the water vapours show similar exponential adsorption on carbon surface; secondly, the bandgap of GNPs increases with the increase of adsorbed water vapour concentration. • Due to the weak van der Waals interaction when water molecules are adsorbed on GNPs surface, our GNPs-glass fibre shows extreme fast response and recovery time with RH. It is potential for our GNPs-glass fibre being used to monitor the breath frequency. • Utilizing the negative temperature coefficient of GNPs, our GNPs-glass fibre can be used as temperature sensor with a sensing region of -150 to 30 °C. • Through the observed abnormal resistance change at a temperature of about – 18 °C, we discovered a phase change of the trance confined water in graphene layers. Based on the resistance change, we can study the interaction of water and carbon nanoparticles. • The bio-inspired novel overlapped multilayer structure of GNPs coating shows structural colours. Even more, our GNPs-glass fibre can be used to monitor the loading force in the interphase when it is embedded into epoxy resin. • Our GNPs-glass fibre shows an excellent piezoresistive property, the single GNPs-glass fibre shows a larger gauge factor than the commercial strains sensor. • The semiconductive interphase was formed when the GNPs-glass fibre was embedded in polymer matrix. This semiconductive interphase is very sensitive to the deformation of material, therefore, an in-situ strain sensor was manufactured to real-time monitor the microcracks in a composite instead of external sensors. The area of resistance ‘jump’ increase can be seen as the feature area for damage’s early warning. • Monitoring the resistance variation of the single fibre composite was conducted under cyclic loading with progressively increasing the strain peaks in order to further investigate the response of in-situ sensor to the interphase damage process. The deviation of resistance/strain when the stress is larger than 2 % highlights the accumulation of damage, which gives insight into the mechanism of resistance change.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit kontinuierlichen FePt-L10-Dünnschichten. Der Fokus liegt dabei auf den strukturellen Eigenschaften der FePt-Legierung in der chemisch geordneten L10-Phase und deren Auswirkungen auf magnetische Eigenschaften des Systems. Die Quantifizierung der chemischen Ordnung erfolgte durch Röntgenbeugung (XRD). Die magnetische Hysterese wurde durch SQUID-VSM untersucht. Die Analyse der Oberflächentopografie erfolgte mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM). Es konnte gezeigt werden, dass die Herstellung von L10-geordneten und gleichzeitig kontinuierlichen FePt-Schichten mittels Magnetronsputterdeposition bei hohen Temperaturen von 500°C bis 600°C möglich ist. Weiterhin wurde die Abhängigkeit der senkrechten magnetokristallinen Anisotropie von der chemischen Ordnung untersucht. Es konnte eine Anisotropieenergiedichte von 27 Merg/ccm erreicht werden.:1 Einleitung 2 Theorie 2.1 Magnetische Materialien 2.1.1 Grundlagen 2.1.2 Magnetische Hysterese 2.1.3 Magnetische Anisotropie 2.2 FePt-Legierungen 2.2.1 Strukturelle Eigenschaften und chemische Ordnung 2.2.2 Magnetische Eigenschaften 3 Experimentelle Methoden 3.1 Magnetronsputterdeposition 3.2 Röntgenbeugung und Röntgenreflektometrie 3.2.1 Röntgenbeugung 3.2.2 Röntgenreflektometrie 3.3 Rasterkraftmikroskopie 3.4 Magnetometrie 3.5 Transmissionselektronenmikroskopie 3.6 Rutherfordrückstreuspektrometrie 3.7 Röntgenphotoelektronenspektroskopie 4 Qualität der MgO-Substrate 5 Hergestellte FePt-Schichten 6 Ergebnisse 6.1 Chemische Ordnung von FePt 6.2 Kontinuität von dünnen FePt-Schichten 6.2.1 Oberflächenanalyse mit Rasterkraftmikroskopie 6.2.2 Hinweise auf kontinuierliche Schichten 6.2.3 Verunreinigungen der Probenoberfläche 6.3 Magnetische Eigenschaften von FePt 7 Zusammenfassung 8 Ausblick Literatur