The Cape Verde archipelago is located 2000 km east of the Atlantic oceanic ridge and 500 km west of the western part of Africa. The plateau of the archipelago rises on average 2 km above the seafloor, which makes it one of the highest oceanic plateaus on Earth. Cape Verde originates from hotspot formation, a geological phenomenon which takes place beyond the tectonic plate boundaries where magma rises to the surface. In this thesis, volcanic material taken from the Charles Darwin volcanic field at a depth of more than 3000 meter and made up by four basaltic rocks and one agglomerate will be investigated. The agglomerate and vesicles in the rock shows that explosive volcanism occurs in high water depths, which is generally not common. Therefore, the material will be investigated to find out how explosive volcanism can occur at high water depths. The investigation will be based on quantifying the number of vesicles to able to calculate their area and analyze the magmatic water content in clinopyroxene crystals taken from the agglomerate by FTIR spectroscopy. Water is a volatile substance in the composition of magma and has a huge effect on its behavior at eruption. The results of quantification show that the area taken by vesicles varies from 7- 54 % which shows that magmatic products with high number of vesicles are common. The FTIR analysis shows that the magmatic water content can be high enough to cause an oversaturated magma system, which creates explosive eruptions. This statement is based on only one clinopyroxene crystal that had a magmatic water content of 3,87 ± 0,77 %. Other possible reasons for explosive eruptions at high water depth are the CO2 content in the magma and the size of volcanic vent. / Kap Verde är en arkipelag, situerad cirka 2000 km öster om den mittatlantiska spridningsryggen och 500 km väster om det afrikanska fastlandet. Arkipelagens platå har en genomsnittlig höjd på 2 km, vilket gör den till en av världens högsta oceaniska platåer. Arkipelagen har uppkommit av hetfläcksbildning, ett geologiskt fenomen baserad på att magma erupteras till ytan där jordskorpan är förtunnad och inte har någon anknytning till de tektoniska plattgränserna. Det som undersöks i detta kandidatarbete är vulkaniskt material, taget från den vulkaniska undervattensön Charles Darwin vulkanfält som ligger i den västra del Kap Verdes norra ö-grupp på över 3000 meterdjup. Materialet består av ett agglomerat och fyra stenstuffer av basaltisk komposition. Agglomeratet tyder på att explosiva vulkanutbrott förekommer, vilket även bekräftas av stenstufferna som har rikligt förekomst av luftbubblor. Explosiva vulkanutbrott är generellt inte förekomliga vid höga vattendjup, därav undersöks materialet för att kunna reda ut orsakerna som ger upphov till förekomsten av explosiva vulkanutbrott. Undersökningen baseras på att kvantifiera luftbubblor hos stenstufferna för att kunna räkna ut arean som upptas och analysera vattenhalten i klinopyroxenkristaller i agglomeratet med hjälp av FTIR spektroskopi. Vatten tillhör de flyktiga beståndsdelar i magmas sammansättning som kallas för volatiler och utgör en viktig parameter för magmans uppträdande vid eruption. Resultatet kvantifiering av luftbubblor visar att arean som upptas av luftbubblor varierar mellan 7–54 % av stenstufferna total area, vilket understryker att magmatiska produkter med hög andel luftbubblor är förkomliga. FTIR analysen visar att det finns tillräckliga höga vattenhalter för ett övermättat magmasystem som ger upphov till vulkanutbrott med explosiva förlopp, baserat på vattenhalten 3,87 ± 0,77 % av en klinopyroxenkristall. Andra möjliga orsaker till uppkomsten av magmatiska produkter med hög andel luftbubblor är koldioxidhalten i magman och storleken på vulkanrören.

Transportphänomene treten in biologischen und künstlichen Systemen auf allen Längenskalen auf. In dieser Arbeit untersuchen wir sie für verschiedene Systeme aus einer mesoskopischen Perspektive, in der Fluktuationen physikalischer Größen um ihre Mittelwerte eine wichtige Rolle spielen. Im ersten Teil untersuchen wir die persistente Bewegung aktiver Brownscher Teilchen mit zusätzlichem Drehmoment, wie sie z.B. für Spermien oder Janus Teilchen auftritt. Wird ihre Bewegung auf einen Tunnel variierender Breite beschränkt, so setzt im thermischen Nichtgleichgewicht Transport ein; ungerichtete Fluktuationen des rauschhaften Antriebs werden gleichgerichtet. Hierdurch wird ein neuer Ratschentyp realisiert. Im zweiten Teil untersuchen wir den intrazellulären Cargotransport in den Axonen von Nervenzellen mithilfe molekularer Motoren. Sie werden als asymmetrischer Ausschlussprozess simuliert. Zusätzlich können die Cargos zwischen benachbarten Motoren ausgetauscht werden. Dadurch lassen sich charakteristische Eigenschaften des langsamen axonalen Transports mit einer einzigen Motorspezies reproduzieren. Bewerkstelligt wird dies durch die transiente Anbindung der Cargos an rückwärtslaufende Motorstaus. Im dritten Teil diskutieren wir resistive switching, die nicht volatile Widerstandsänderung eines Dielektrikums durch elektrische Impulse. Es wird für Anwendungen im Computerspeicher ausgenutzt, dem resistive RAM. Wir schlagen ein auf Sauerstoffvakanzen basierendes stochastisches Gitterhüpfmodell vor. Wir definieren binäre logische Zustände mit Hilfe der zugrunde liegenden Vakanzenverteilung und definieren Schreibe- und Leseoperationen durch Spannungsimpulse für ein solches Speicherelement. Überlegungen über die Unterscheidbarkeit dieser Operationen unter Fluktuationen zusammen mit der Deutlichkeit der unterschiedlichen Widerstandszustände selbst ermöglichen es uns, eine optimale Vakanzenzahl vorherzusagen. / Transport phenomena occur in biological and artificial systems at all length scales. In this thesis, we investigate them for various systems from a mesoscopic perspective, in which fluctuations around their average properties play an important role. In the first part, we investigate the persistent diffusive motion of active Brownian particles with an additional torque. It can appear in many real life systems, for example in sperm cells or Janus particles. If their motion is confined to a tunnel of varying width, transport arises out of thermal equilibrium; unbiased fluctuations of the noisy drive are rectified. This way, we have realized a novel kind of ratchet. In the second part, we study intracellular cargo transport in the axons of nerve cells by molecular motors. They are modeled by an asymmetric exclusion process. In a new approach, we add a cargo exchange interaction between the motors. This way, the characteristics of slow axonal transport can be accounted for with a single motor species. It is explained by the transient attachment of cargos to reverse walking motors jams. In the third part, we discuss resistive switching, the non-volatile change of resistance in a dielectric due to electric pulses. It is exploited for applications in computer memory, the resistive random access memory (ReRAM). We propose a stochastic lattice hopping model based on the on oxygen vacancies. We define binary logical states by means of the underlying vacancy distributions, and establish a framework of writing and reading such a memory element with voltage pulses. Considerations about the discriminability of these operations under fluctuations together with the markedness of the resistive switching effect itself enable us to predict an optimal vacancy number.