POPULARITY
Willkommen zur neunten Episode unseres Pilsner Staffel, in der wir das Thema Brauwasser ausgiebig beleuchten. Erfahrt alles über die entscheidende Rolle des Wassers in der Braukunst, von historischen Anekdoten bis hin zu modernen Braupraktiken. Wir diskutieren über die verschiedenen Wasserprofile und wie diese den Charakter eines Bieres prägen können. Desweiteren sprechen wir über den Wasserverbrauch in Brauereien, von Craft-Bier-Produzenten bis zu großen Industriebrauereien, und betrachten, wie unterschiedlich Wasserqualität und -aufbereitung den Brauprozess beeinflussen können. Außerdem wagen wir ein Experiment mit Brausalzen und besprechen deren Einfluss auf das Geschmacksprofil. Bereitet euch vor auf eine tiefgründige und erfrischende Episode, die euren Durst nach Bierwissen sicher stillen wird!
Warum sollte man eigentlich den Aufwand betreiben, Wasser seine Ionen zu entziehen, wo kommen diese Entsalzungsverfahren zum Einsatz und wie wirken sie sich aus? Laura klärt uns auf!
In Natrium-Ionen-Batterien fließt derzeit jede Menge Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Und das schlägt sich in Forschungserfolgen nieder. Dr. Dominic Bresser analysiert eine japanische Studie, die eine überragende Energiedichte von 312 Wh/kg verspricht.
Vom E-Auto, über den Rasierer bis hin zum Handy – in der Regel sind dort Lithium-Ionen-Batterien verbaut. Sie enthalten auch kritische Rohstoffe wie Kobalt, Kupfer und Nickel. Diese Rohstoffe könnte man durch Natrium ersetzen. An der Natrium-Ionen-Batterie forschen Wissenschaftler*innen in Ulm.
Der Exzellenzcluster POLIS forscht an Batterien, die ohne Lithium funktionieren. Das Ziel kann zum Beispiel eine Natrium-Ionen-Batterie sein, die ohne kritische oder seltene Stoffe auskommt und zudem noch bessere Leistungen bringen kann, beispielsweise bei niedrigen Temperaturen im Winter. Aber wie funktioniert so eine Batterie überhaupt? Und welche Alternativen gibt es? Und vor allem: Vor welchen Herausforderungen stehen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem Bereich?
Aktuell beherrschen Lithium-Ionen-Akkus den Großteil des Batterie- und Speichermarktes. Sie sind auch in so gut wie allem, was man so für den täglichen Gebrauch benötigt verbaut. Sei es in Smartphones, Tablets, Notebooks aber auch in E-Autos oder als Energiespeicher für PV-Anlagen. Dass diese Technologie aber alles andere als Nachhaltig und deren Gewinnung sowie deren Entsorgung gut für unsere Umwelt ist, sollte jedem von uns klar sein.Also muss wohl nach alternativen Technologie geforscht werden, Stichwort „Salz-Ionen-Batterien“. Aus Rohstoffen, die nicht nur günstig in der Herstellung sind, sondern auch nachhaltiger und länger haltbar als ihre Lithium-Pendants. Aber warum wissen noch so weniger von dieser preiswerteren Alternative? Haben die Salz-Akkus wirklich nur Vorteile und kann ich damit sogar meinen Sonnenstrom effizienter Speichern? Diesen und viele weiteren Fragen stellt sich Giancarlo the Teacher in dieser Folge des Elektrotechnik Podcast. https://www.paypal.com/donate/?hosted_button_id=9UW85PQWLBWZSSupport this podcast at — https://redcircle.com/elektrotechnik-podcast/donationsAdvertising Inquiries: https://redcircle.com/brandsPrivacy & Opt-Out: https://redcircle.com/privacy
Das ALICE-Experiment ist eines der großen Detektorsysteme am CERN in Genf und nutzt den CERN-Beschleunigerring um die Kollision schwerer Ionen zu beobachten. Dabei entsteht ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma, in dem sich Atom zu einem Teilchenbrei vermengen wie man es vermutlich kurz nach dem Urknalls vorgefunden hat.
Die Beschleunigung von Teilchen ist die Grundlage für die Forschung am CERN. Eine Kaskade von miteinander verbundenen Ringen wird dabei zur Schnellstraße für beschleunigte Elektronen oder Ionen und bauen dabei sukzessive die Energie auf, die letztlich in einer Kollision freigesetzt wird und die Experimente am CERN ermöglicht. Daher sind Aufbau, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung dieser komplexen Maschine ein sehr wichtiger Bestandteil der Arbeit am CERN.
Vor kurzem noch undenkbar: Nun werden günstige und umweltfreundlichere Natrium-Ionen-Batterien in kleinen Elektroautos eingesetzt. Prof. Fichtner und Dr. Bresser vom Helmholtz-Institut Ulm ordnen die neusten Entwicklungen in China ein.
Willkommen zum „eMobility update“! Heute ist Montag, der 24. April. Und das sind die News und Highlights der Elektromobilität am Anfang dieser neuen Woche: 00:30: Human Horizons bringt E-SUV HiPhi Y 02:14: PowerCo baut 90-GWh-Batteriefabrik in Kanada 03:51: Ford F-150 Lightning kommt nach Europa 06:05: Natrium-Ionen-Zellen noch 2023 in E-Autos 07:43: Deutscher Staatsfonds für Batterie-Rohstoffe Das war das erste „eMobility update“ der neuen Woche. Wir wünschen Ihnen einen guten Start in die selbige und sind schon am Dienstag wieder mit unserer Nachrichten-Show für Sie auf Sendung. Bis dahin!
Es kling schon fast zu schön um wahr zu sein! Ein Nahrungsergänzungsmittel, zum Abpuffern deine Säure Ionen und dadurch eine Erhöhung deiner Leistungsfähigkeit im anaeroben Bereich? Was ist wirklich dran am Hydrogenkarbonat? Ein Super Treibstoff für deine nächste Attacke oder alles nur Marketing? Lennart und Lukas haben es sich angeschaut! Zudem: Analyse von Paris Roubaix - Tickets zum Gewinnen beim 3 Rides Bike Festival in Aachen - Crit DM Qualifikation überlebt? All das gibt es in der neuen geballten Folge des SCYENCE Podcast! Jetzt noch schnell den Vorbereitungsplan für Aachen sichern! Den findest du übrigens hier: https://www.trainingpeaks.com/my-training-plans/scyence Falls du dazu noch mehr Informationen benötigst findest du auf unserem YouTube Channel alle näheren Erklärungen zu den aktuellen Themen: https://www.youtube.com/c/PROBIKEAcademy Schreib uns doch, was du dir noch an Inhalten wünschen würdest und gemeinsam schauen wir, wo die Reise hingeht! Auf dem Weg nach Aachen? Alle Infos wie Programm, Rennstart, Anmeldung und demnächst auch Strecke findest du hier: https://3rides-festival.com
Wenn einem Satelliten der Treibstoff ausgeht, neigt sich seine Lebensdauer üblicherweise dem Ende. Gebremst vom äußeren Rand der Atmosphäre müsste er regelmäßig die Triebwerke zünden, um sich dem Widerstand der einzelnen Atome und Ionen zu widersetzen und "auf Kurs" zu bleiben. Fehlt es an Treibstoff, geraten die Triebwerke vielleicht noch kurz ins stottern, aber dann setzt die Verbrennung in der Brennkammer aus. Das wäre das Ende - ohne Möglichkeit zu Beschleunigen ist das Gerät manövrierunfähig. Die einzige Chance wäre jetzt noch eine dezidierte Service-Mission.Quo vadis "Elontime"? Wo wird die Reise für Albrecht und Silas hingehen?
Navid und Nando (Oder Nando und Navid?) hauen euch heute ein intergalaktisches Bass Solo um die verwöhnten Ohren. Im TikTalk gehts um Ionen, Luft und den Mond. Außerdem klären beide endlich die Frage aller Fragen, iOS oder Android? Also, holt eure Cybershotgeräte raus, dreht die Linsen auf den ultimativen Megapixelanschlag und hört rein...StimmtSo!
Rheingold - Erfolg.Reich.Glücklich - DER Finanz Podcast mit Katja Jäger
Sebastian Krenz ist ein junger, deutscher Unternehmer & Erfinder, dessen Aufwachprozess vor 8 Jahren nach einer Ernährungsumstellung begonnen hat. Heute revolutioniert er die Medizin mit einzigartigen Heilbetten und vereint Mit Infrarot-Tiefenwärme, Biophotonen, negativen Ionen und pulsierendem Magnetfeld die nachweislich erfolgreichsten Therapieformen der Menschheitsgeschichte. Mit der Expertise von Ärzten, Heilpraktikern, Wissenschaftlern und Ingenieuren entstand nach jahrelanger Entwicklung VITORI - eine Zusammensetzung aus: VITality und ORIgin, was so viel bedeutet wie „Quelle des Lebens“ In diesem Interview berichtet er über seine Entdeckung und die Medizin der Frequenzen; so wie sie in der Natur sprich von der Quelle des Lebens selbst vorgesehen ist. Ich freue mich sehr dass er heute mein Gast im Rheingold Podcast ist und sage herzlich Willkommen lieber Sebastian Krenz. Hier geht es zu Sebastian: https://www.vitori.de/?ref=73gd72js Hier gibt es 5% Rabatt für Dich Gutscheincode "Frequenzerhöhung" Wer steht hinter dem R(h)eingold-Podcast: Mein Name ist Katja Jäger, ich bin Unternehmerin (www.die-erfolgsmacherin.de), Vertriebscoach, Mentorin und Expertin für Business & Sales Automatisierung. Nach einem sehr guten Universitätsabschluss begab ich mich 14 Jahre auf den klassischen Karriereweg einer Key Account Managerin, der mich immer unzufriedener werden ließ. Gefangen im Hamsterrad, ein ständiger Spagat zwischen Job und meiner Familie mit drei Kindern sowie finanzielle und zeitliche Limitierungen führten dazu, dass ich mich intensiv mit Strategien für passives Einkommen und dem Thema finanzielle Freiheit auseinandersetzte und schließlich für meinen Erfolgskongress „Goodbye Hamsterrad“ die TOP- Experten zu ihren Business Modellen befragte. Ich gründete mein eigenes Unternehmen „die Erfolgsmacherin“ und folge jetzt meinem Herzensanliegen und meiner Leidenschaft, Menschen zu ihrem Traumbusiness und in die finanzielle Freiheit zu verhelfen. Zielorientiert, emphatisch und inspirierend lasse ich mit meinem Podcast Deinen Traum Wirklichkeit werden und finde mit Dir gemeinsam die perfekt passende Strategie für Deinen Herzensweg in die finanzielle Freiheit. www.die-erfolgsmacherin.de www.goodbye-hamsterrad.de www.kongress-guru.de www.gamechanger-days.de
Wie sich Tumore zielgenau mit geladenen Partikeln aus Teilchenbeschleunigern behandeln lassen, erklärt Thomas Haberer vom Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum in dieser Folge.
Der Akku eines Elektroautos ist in vielerlei Hinsicht das Herzstück eines jeden Stromers. Wie lange euch der Akku eures E-Autos von A nach B bringt, ob Schnelladen die Lebensdauer verkürzt und was ihr tun könnt, um die Batterie zu schonen, das erfahrt ihr hier.
Nicht nur Salzkristalle braucht der Mensch in seinem Leben. Ein Kristall ist ein Festkörper, dessen Bausteine – z. B. Atome, Ionen oder Moleküle – regelmäßig in einer Kristallstruktur angeordnet sind. Das sagt die Wissenschaft, das Fühlen der Kristallenergie ist jedoch viel wichtiger, denn es spiegelt unsere Liebe, Selbstliebe und unser inneres Gleichgewicht. Kristalle sind eine greifbare Verbindung zu dem, was wir nicht sehen, was jedoch unser Leben extrem beeinflusst. Das, was Du mit den Kristallen verändern, verbessern und wie Du Dich selbst mit ihnen stärken kannst, erfährst Du hier in diesem Podcast.
Um die Kommerzialisierung von wässrigen Zink-Ionen-Batterien als kostengünstige und sichere Energiespeicher für das stationäre Stromnetz voranzutreiben, müssen noch einige Herausforderungen bewältigt werden. Welche das sind, besprechen wir mit Prof. La Mantia.
Negativ-Ionen helfen Dir, Entzündungen zu lindern und Deinen Körper im wahrsten Sinne des Wortes wieder auszuladen. Erfahre, wieso wir so gerne an Seen, in Wälder oder in die Berge zur Erholung fahren.
Michael Köhl und Sebastian Diehl forschen an den Grundlagen quantenmechanischer Phänomene. Am Exzellenzcluster ML4Q bringen sie ihre Expertise in experimenteller bzw. theoretischer Physik zusammen, um Netzwerkarchitekturen für Quantencomputer zu schaffen. Es gilt viele Probleme zu lösen – zum Beispiel auch die Frage, wie Quantencomputer miteinander vernetzt werden können, obwohl die Quantenzustände, die sie zum Funktionieren benötigen, schwer stabil zu halten sind. Die Experten Prof. Michael Köhl leitet die Arbeitsgruppe Experimentelle Quantenphysik an der Universität Bonn. Seine Forschung befasst sich mit der Untersuchung ultrakalter Atome und gefangener Ionen zum Zweck der Quanteninformationsverarbeitung und Quantensimulation. Köhl hat während seiner Diplom- und Doktorarbeit in den Arbeitsgruppen der Nobelpreisträger Wolfgang Ketterle (MIT) und Theodor Hänsch (MPI Garching) gearbeitet. Nach Forschungsaufenthalten in der Schweiz (ETH Zürich) und Großbritannien (University of Cambridge) kehrte er als Alexander-von-Humboldt Professor an die Universität Bonn nach Deutschland zurück, wo er seit 2013 einen herausragenden Forschungsschwerpunkt an der Schnittstelle von Quantenoptik und kondensierter Materie entwickelt. https://www.quantum.uni-bonn.de/ Prof. Sebastian Diehl leitet seine Arbeitsgruppe am Institut für Theoretische Physik an der Universität zu Köln. Im Rahmen der Exzellenzinitiative erhielt Diehl 2015 den Ruf an die Uni Köln, um an der Schnittstelle zwischen der Quantenoptik und der Vielteilchenphysik zu forschen. Ein wichtiges Ziel seiner Forschung ist es, neue makroskopische Phänomene aufzudecken, die quantenmechanische Vielteilchensysteme reflektieren. Dazu entwickelt er theoretische Werkzeuge, um solche Quantensysteme effizient beschreiben zu können. Gleichzeitig arbeitet seine Arbeitsgruppe daran, experimentelle Plattformen zu identifizieren, in denen die theoretischen Voraussagen getestet werden können. https://www.thp.uni-koeln.de/diehl/index.html Der Cluster Quantencomputer versprechen Rechenleistungen jenseits derer aller klassischen Computer, z.B. für Materialforschung, Pharmazeutik oder künstliche Intelligenz. Ziel von ML4Q ist es, neue Computer- und Netzwerkarchitekturen zu schaffen, die auf den Prinzipien der Quantenmechanik beruhen. ML4Q steht für Materie und Licht für Quanteninformation und bündelt die einzigartige Expertise der beteiligten Partner in drei Schlüsseldisziplinen der Physik – Festkörperforschung, Quantenoptik und Quanteninformation – um die beste Hardware-Plattform für Quanteninformations-Technologie und Blaupausen für ein funktionales Quanteninformations-Netzwerk zu schaffen. Mehr Infos in ML4Q in Kürze! https://ml4q.de Der Podcast 57 Exzellenzcluster, 1 Podcast. Regelmäßig berichtet „Exzellent erklärt“ aus einem der Forschungsverbünde, die im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert wird. Die Reise geht quer durch die Republik, genauso vielfältig wie die Standorte sind die Themen: Von A wie Afrikastudien bis Z wie Zukunft der Medizin. Seid bei der nächsten Folge wieder dabei und taucht ein in die spannende Welt der Spitzenforschung! Wenn Euch der Podcast gefallen hat, abonniert „Exzellent erklärt“ bei dem Podcast-Anbieter Eurer Wahl. Ihr habt noch Fragen? Hinterlasst uns einen Kommentar oder schreibt uns an info@exzellent-erklaert.de
Auf der Suche nach der perfekten Batterie verfolgen Wissenschaftler vor allem zwei Ziele. Sie wollen eine Batterie, die viel Energie speichern kann, und dabei sehr sicher ist. Batterien mit festen Elektrolyten versprechen beides. Wissenschaftler in den USA sind dem perfekten Elektrolyten nun ein Stück nähergekommen. Mehr auf energyload.eu >>> https://energyload.eu/stromspeicher/feststoffbatterien/festkoerper-akku/
Prof. Fichtner präsentiert die neusten Entwicklungen gängiger Batteriematerialien. Seit Jahren wird versucht, weniger Kobalt in Batterien zu verwenden. Unser Gast erläutert, warum Lithium kein Allheilmittel - und warum Natrium ein aussichtsreicher Kandidat für zukünftige Batterien ist.
Habt ihr euch schon mal gefragt, was die Unterschiede zwischen Atomen, Ionen und Molekülen sind? Das und vieles mehr erfahrt ihr in dieser Nussschale!
Batterien – die kleinen runden Dinger die man früher für den Walkman brauchte? Die Zeiten sind vorbei. Speichertechnologie hat längst andere Dimensionen, entwickelt sich rasant und bietet Potential für Venture Capital. Für Frank Thelen und Physiker Dr. Richard Buschbeck ist aber die Frage, wann es Elektro-Flugzeuge gibt, ebenso spannend, wie die Produktion und das effiziente Recycling von Batterien. Welche Hersteller und Verwerter es in den 10xDNA-Fonds schaffen und warum, können die beiden gewohnt stichhaltig begründen. Alexander Krebs moderiert den spannenden Energie-Exkurs.
Im ersten Teil der Weltraumantriebe besprechen wir die bereits existierenden oder realistischeren Antriebe für Weltraummissionen, bevor es in der nächsten Folge um den Warp-Antrieb geht. Wir diskutieren von chemischen über Ionen-antriebe bis zu nuklearen Salzwasserraketen, Schleuderseilen und Lasern viele mögliche Antriebsformen. Außerdem erfahrt ihr warum man statt die Zar Bombe zu zünden auch Antimilch trinken könnte und wieso ein Sonnensegel einem Fußballfeld voller Rettungsfolie entspricht auf das Schokolade gekrümelt wurde. Ein paar Quellen für den Podcast (nicht vollständig): https://www.raumfahrer.net/chemische-antriebe-naeher-betrachtet/ Projekt Orion (Nuklearer Pulsantrieb, englisch) https://ntrs.nasa.gov/citations/20120016230 Zar Bombe: https://de.wikipedia.org/wiki/AN602 https://de.wikipedia.org/wiki/Space_Tether Fragen und Feedback gerne an @elektroPinguin (Twitter) oder elektropinguin@outlook.de
Unsere heutige Batterie-News Folge dreht sich um eine Graphen-Aluminium-Ionen-Batterie des australischen Unternehmens Graphene Manufacturing Group (GMG). Prof. Maximilian Fichtner erläutert den Stand der Forschung an Aluminium-Ionen-Batterien und wie er die Ergebnisse von GMG einschätzt.
Eine neue Graphen-Aluminium-Ionen-Batterie soll 60-mal schneller laden als Lithium-Ionen-Akkus. Die Graphene Manufacturing Group (GMG) aus Australien will die Batterie ab 2022 herstellen. Schon ab 2024 könnte sie in Elektroautos zum Einsatz kommen. Mehr auf energyload.eu >>> https://energyload.eu/stromspeicher/graphen-batterie/graphen-aluminium-batterie/
Von der Erfindung des Pendels bis zur Entwicklung von Ionen-Uhren an dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik liegt ein weiter Weg. Es geht um extreme Genauigkeit. Man braucht diese neuen Uhren, die die Atomuhr übertreffen, z.B. um Breitbandkabel und Computer mit zusätzlichen Informationen zu beladen. Dies ist nur durch zeitlich genaueste Differenz möglich: in winzigen Lücken findet die Zusatzinformation ihren Platz. Die Ionen, die diese unübertreffliche Genauigkeit produzieren, müssen zuvor in einer Ionen-Falle gefangen und isoliert werden. Dort arbeiten sie lebenslänglich und unverdrossen. Prof. Dr. Herbert Walther, Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik, berichtet. Erstausstrahlung am 28.10.2001
Het is onderzoekers gelukt om een waterfilter te maken met super kleine poriën waarmee zelfs ionen van dezelfde grootte van elkaar gescheiden kunnen worden. En dat is goed nieuws voor waterzuivering wereldwijd.
Spannende Folge mit Heidrun Horn, es geht hier um mehr als nur ein bisschen Esoterik. Hört mal genau hin und fühlt mal in Euch hinein, wenn Du es ablehnst, dann solltest noch näher hinsehen. :) Buchtipps: Heidrun H. Horn - Kosmologische Edelsteinenergetik Mathias R. Schmidt und Tanja Gabriele Schmidt - Rettet die Nacht Chris Griscom - Die Heilung der Gefühle Ihr wollt mehr von Heidrun, bekommt Ihr! https://www.gemsarefair.de/ https://www.aurorapharma.com/weiterbildung/seminare https://www.instagram.com/transformationscoach8/ *************************************************************** In eigener Sache, wie Du vielleicht weißt, begleite ich Menschen um sie dabei zu unterstützen die 4 Lebenskonten auszugleichen. Zeit, Emotionen, Geld und Gesundheit! Diese Konten sollten für ein glückliches Leben im Ausgleich sein! Nachfolgend für Dich ein paar meiner Tools, mit denen ich arbeite. Wenn Du Dich davon etwas anspricht, kontaktiere mich gerne! info@frankreiher.com oder komm auf meiner Seite vorbei und schau Dir an, was ich sonst noch für Dich tun kann: www.frankreiher.com Instagram:instagram - lifebooster_fraenck Facebook:https://www.facebook.com/klemmbretttalk/ Biohacking: Am Anfang ist nur Wasser und Luft! https://detox-home.com (Kostenloses Webinar) Du willst wieder jünger und leistungsfähiger werden? https://dnarepair.com https://biohacking.mynuskin.com ...oder endlich mit Keto starten? https://lazyketo.com Bestes Eiweiß für mehr Energie und mehr Muskeln à MAP https://amino4u.com/ref/amino4life/ Du suchst noch eine Anlageform, dann habe ich hier einen funkelnden Geheimtipp: Sicherer als Gold - Osmium Nichts ist so sicher wie Gold. Registriere Dich kosten los und kaufe Gold direkt von der Mine! Gold-Direkt Der Sponsor der Sendung - HYPERFUND! Die Zukunft ist sicher in der Krypto-Welt zu finden und wenn nicht wird zumindest ALLES über die Blockchain laufen. Da habe ich für mich einen verlässlichen Partner gefunden, der dort die Zukunft bestimmen wird. Es handelt sich hierbei um eine Firma die mit 10 Mrd. bewertet wird und seit 2014 am Markt ist. Die Firma spielt eine tonangebende Rolle im gesamten Crypto-Markt. Hier kannst Du Dir direkt selbst einen ersten Eindruck machen: https://youtu.be/2fEhptbS1q4 Hole Dir gerne mehr Informationen dazu in meiner Insider-Gruppe:Blockchain-Revolution
In dieser Episode schauen wir erstaunt nach Boca Chica, wo SpaceX nochmal eine Schippe beim Entwicklungstempo drauflegt, sprechen über einen ernstzunehmenden Zwischenfall an Bord der ISS, den jüngsten, geglückten Start bei RocketLab, den (erneut) verschobenen Starttermin des Starliners, die Preiserhöhung an Teslas Superchargern und den Brand des Megapacks in Australien. Außerdem gibts einen Termin für den Tesla AI-Day, Neuralink hat eine Cyberpunk-Bar und die Schweiz baut einen Hyperloop.
Technikquatsch-Discord: https://discord.gg/hWTMEbUwVk Endlich wieder zu dritt ist die Folge gepackt mit Themen: Bei Clubhouse (ja, gibt es noch) ist ein Datensatz von 38 Milliarden Telefonnummern im Darknet aufgetaucht; das beinhaltet auch Leute, die in Kontaktlisten von Nutzern waren, selbst aber nicht Clubhouse nutzten. Twitchbots erschnüffeln die IPv6-Adressen von Nutzern und spammen sie wild herum. AMD bringt mit der Radeon RX 6600 XT endlich Grafikkarten für den Mainstream-Bereich... oder zumindest wäre das früher die Mainstream-Klasse gewesen, wenn es mit einer UVP von 379 USD nicht viel zu teuer dafür wäre. Nicht schöner sind die News auf Nvidia-Seite: Die Mining-Bremse der RTX 3060 konnte inzwischen umgangen werden.Eine chinesische Firma könnte mit ihrem Natrium-Ionen-Akku Bewegung in den Markt für Elektrofahrzeuge bringen.Nachdem Intel lange verspottet wurde wegen 14nm++++++++++(++++++) und den Problemen bei ihrem 10nm-Node, benennen sie einfach alle weiteren Fertigungsprozesse um: Aus Intels 10nm Enhanced SuperFin wird Intel 7. Aber das ist erst der Anfang...TSMC hingegen könnten viellecht doch eine hochmoderne Fab in Deutschland bauen. Beim Tragen von Exoskeletten sind schwere Mathe-Aufgaben eher hinderlich.Zuletzt geben Meep und Mike ihren kurzen Eindruck von The Witcher - Monster Slayer. Viel Spaß! Sprecher: Meep, Mohammed Ali Dad, Michael Kister 00:06:35 Clubhouse: Kontaktlisten von Clubhouse-Nutzern im Darknet; 38 Milliarden Telefonnummern geleakt.https://twitter.com/mruef/status/1418693478574346242?s=2000:11:15 Bots auf Twitter erschnüffeln IPv6-Adresse von Nutzern und spammen sie in Chatshttps://twitter.com/LinoYeen/status/1420462663377641472?s=2000:21:24 AMD stellt Radeon RX 6600 XT zu einer UVP von 379 USD vorhttps://www.computerbase.de/2021-07/radeon-rx-6600-xt-vorgestellt-mehr-leistung-als-rx-5700-xt-und-rtx-3060-fuer-379-usd/00:26:08 Mining-Bremse der Nvidia RTX 3060 ausgehebelt (mal wieder)https://www.golem.de/news/miniz-erster-miner-knackt-nvidias-ethereum-drossel-2107-158553.html00:34:41 Chinesisches Unternehmen CATL stellt Natrium-Ionen-Akkus für Elektro-PKW vorhttps://www.golem.de/news/akkutechnik-catl-stellt-erste-natrium-ionen-akkus-fuer-autos-vor-2107-158529.html00:52:44 Intel benennt kommende Fertigungsprozesse um: Intel 7, Intel 4, Intel 3 und 20 Ångström...https://www.computerbase.de/2021-07/nanometer-rennen-intel-fuehrt-neue-node-namen-wie-intel-7-und-intel-4-ein/01:03:33 TSMC kommt vielleicht doch nach Deutschlandhttps://www.tomshardware.com/news/tsmc-mulls-to-build-fab-in-germany01:14:57 Zuviel Denkarbeit beeinträchtigt Exoskeletthttps://www.heise.de/news/Exoskelett-Zu-viel-geistige-Taetigkeit-bremst-Wirkung-aus-6149053.html01:18: 41 The Witcher - Monster Slayer Sprecher: Meep, Mohammed Ali Dad, Michael Kister Discord https://discord.gg/SneNarVCBMTwitter https://twitter.com/technikquatschTwitch https://www.twitch.tv/technikquatsch Ali-Express Affiliate-Link: https://s.click.aliexpress.com/e/_AfnIn5
Technikquatsch-Discord: https://discord.gg/hWTMEbUwVk Endlich wieder zu dritt ist die Folge gepackt mit Themen: Bei Clubhouse (ja, gibt es noch) ist ein Datensatz von 38 Milliarden Telefonnummern im Darknet aufgetaucht; das beinhaltet auch Leute, die in Kontaktlisten von Nutzern waren, selbst aber nicht Clubhouse nutzten. Twitchbots erschnüffeln die IPv6-Adressen von Nutzern und spammen sie wild herum. AMD […] The post Folge 64: Clubhouse-„Leak“, Twitchbots erschnüffeln IP-Adresse, AMD 6600 XT, Mining-Bremse gelöst, Natrium-Ionen Akkus für PKW, Witcher Monster Slayer appeared first on Technikquatsch.
Wir sprechen über das Unternehmen Natron Energy, das vor einigen Monaten eine Natrium-Ionen-Batterie auf den Markt gebracht hat. Dr. Dominic Bresser ordnet die neue Technologie ein und gibt einen Überblick, welche Unternehmen noch mit Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt drängen.
Am Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeiten Forscher am Ionenantrieb für Flugzeuge. Ein Flugzeug, das mit „Ionenwind“ fliegt, braucht keine fossilen Brennstoffe und ist geräuschlos. Was für Passagierflüge noch Zukunftsmusik ist, könnte bei Drohnen schon früher zum Einsatz kommen. Mehr auf energyload.eu >>> https://energyload.eu/elektromobilitaet/elektroflugzeug/ionen-flugzeug/
Forscher der University of Queensland in Australien haben eine Aluminium-Ionen-Batterie mit Graphen-Elektrode entwickelt. Sie lässt sich sehr schnell laden und hält dreimal so lange durch wie heutige Lithium-Ionen-Batterien. Ein kommerzieller Prototyp ist in Arbeit. Mehr auf energyload.eu >>> https://energyload.eu/stromspeicher/forschung/alu-ionen-batterie/
Ein neuer Ansatz könnte aktuelle Lithium-Ionen-Akkus deutlich effizienter und gleichzeitig sicherer machen. US-Forscher haben ein Bauteil überarbeitet, das bisher als „totes Gewicht“ galt: den Stromkollektor. Ein neues Material macht ihn leichter und zudem feuerfest. Mehr auf energyload.eu >>> https://energyload.eu/stromspeicher/forschung/feuerfester-lithium-ionen-akku/
Batterien und Superkondensatoren ergänzen sich perfekt. Gerade in vernetzten IoT-Geräten kombinieren sie das Beste aus beiden Welten. Der Hybridspeicher von Xidas ist Batterie und Superkondensator in Einem und besonders interessant für IoT-Geräte, die selbst Strom erzeugen.
Die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien könnten schon in zwei Jahren unter die magische Grenze von 100 US-Dollar pro Kilowattstunde fallen. Davon gehen zumindest die Marktanalysten von IHS Markit aus. Sinkende Speicherpreise sind entscheidend, um Elektroautos und die Speicherung von erneuerbaren Energien weiter voranzubringen.
In dieser Folge erklärt Dr. Dominic Bresser den Aufbau einer Natrium-Ionen-Batterie und deren Anwendung in sog. Salzwasserbatterien. Seine Vision: Große Batteriecontainer an Deutschlands Meeresküsten, die die Energie von Windkraftwerken und Photovoltaik-Anlagen zwischenspeichern. Diese großformatigen Energiespeicher könnten damit eines Tages zur Stabilisierung von Deutschlands Stromnetzen beitragen. Quelle: https://geladen.podigee.io/3-natrium-ionen-batterie Bitte abonniert den Original-Podcastfeed: https://geladen.podigee.io/feed/aac
Unser Gast Dr. Dominic Bresser forscht an nachhaltigen Batteriematerialien. Ein aussichtsreicher Kandidat ist dabei Natrium. Die Materialien für Natrium-Ionen-Batterien sind kostengünstig, sicher und überall verfügbar. Sie könnten deshalb schon bald in Stationären Energiespeicher verwendet werden. Kurios: Herr Bresser berichtet, wie es bei seiner Forschung zur Entdeckung von Apfelbatterien und Salzwasserbatterien kam.
#healthyfridaytalk #dnaspezial #ionisierteluftanarbeitsplätzen In unserer Sendereihe DNA-Spezial spreche ich heute mit Claudia Klauenberg und Peter Kemfert von OXYGENCONZEPT über Ionisierte Luft an Arbeitsplätzen Vorbeugen ist besser als Heilen – kein Zweifel. Warum also nicht dort beginnen, wo uns das Leben oft zusetzt. Im Büro, in der Firma, bei der Arbeit. Wenn der Körper sich wohlfühlt und der Kopf klar ist, profitiert am Ende nicht nur die Gesundheit, sondern auch der Erfolg. SeaClimate hilft dabei. Wenn Arbeit zur Erholung wird. Müde, schlapp, gereizt. Die Konzentration ist auf dem Nullpunkt, die Energie sowieso. Wie ist soll da noch effiziente Leistung erbracht werden? Heute verbringen die meisten Menschen ihren Arbeitstag in geschlossenen Räumen, viele sitzend vor dem Computer. Abgeschlagenheit, Infektionskrankheiten, Arbeiten am Limit, Burnout sind an der Tagesordnung. Was da hilft? Meistens schon ein erholsamer Urlaub in gesundem Klima und Bewegung. Wie eine Wanderung in den Bergen - besonders mit Wasserfällen. Dort ist die Luft voller negativen Ionen . Diese Negativ-Ionen binden Schadstoffe wie Viren, Bakterien oder Allergene und reinigen die Luft. Genau so ein Klima erzeugt SeaClimate, Wir leiten Sauerstoff und Negativ-Ionen in Räume und verwandeln sie in Frischluft-Oasen. Das Novum: Das Ganze funktioniert sogar im Büro. Sauerstoff und Negativ-Ionen lassen sich über Decken-Ionisatoren in den Raum leiten, wo bislang Positiv-Ionen die Oberhand hatten. Wie so oft in geschlossenen Räumen – sehr zu unserem Nachteil. Eine Alternative sind separate SeaClimate-Kabinen, in denen Sie zusätzlich Sole vernebeln. Sie schenken Ihnen in Arbeitspausen eine Auszeit zur Prävention und Regeneration. 30 Minuten genügen für ein perfektes Urlaubsfeeling. Probieren Sie es aus. Auch im Video: https://youtu.be/yOn-XZkdeGo Mehr dazu: https://www.oxygenconcept.de/ Mehr zur DNA-Akademie hier: https://www.dna-akademie.de/ Insgesamt 4 Experten-Interviews in Folge reihen sich im November 2020 aneinander. In der kommenden Wochen im DNA-Spezial spreche ich mit den DNA-Experten Folge I vom 06.11.2020: mit Wolfgang Schuhmann * DNA-Geschäftsführer * als Video: https://youtu.be/4_zBzaDpwZg im Podcast: https://anchor.fm/fitura/episodes/Healthy-Friday-Talk--DNA-Spezial-Teil-I--Gesunde-Arbeitswelten--Wolfgang-Schuhmann-06-11-2020-em0m8b am 20.11.2020 mit Marcus Petzold über "Achtsam leben & Achtsam Arbeiten" am 27.11.2020 mit Daniel Krespach über "Digitalisierung für eine gesunde Arbeitswelt" Mehr zu FITURA: https://www.fitura.de #gesundleben #gesundarbeiten #gesundeluft #meeresluftamarbeitsplatz #atemwegserkrankungen #allergien #konzentrationamarbeitsplatz --- Send in a voice message: https://anchor.fm/fitura/message
Seit langem sind Lithium-Ionen-Akkus die führende Akku-Technologie, und sie werden ständig weiterentwickelt. Sie sind allerdings durch knappe Rohstoffe begrenzt und deshalb relativ teuer. Jetzt könnte es eine echte Alternative geben: Wie Golem berichtet, haben eine ganze Reihe Forscher echte Durchbrüche bei Natrium-Ionen-Akkus erzielt.
Idiotensicher illuminieren sich eure beiden Interessengemeinschaftler durch die irrwitzige Folge. Was das irreversible Nowitschok mit einem illustren Induktionsherd gemeinsam hat, ab wann ibizänkische Ionen zum interdisziplinären Problem werden und wie Steff sich seine intimen Illustrationen vorstellt wird folgend innig aufgearbeitet. Idyllisch und imminent intonationssicher trällern sich die beiden zudem imposant in eure Herzen.
In dieser Folge schauen wir uns Mal die aktuellen Daten zum ID.3 von VW an und lästern über die Installationskosten der VW Wallboxen. Zudem haben wir einen weiteren Heilsbringer in der Akkutechnologie ausfindig gemacht - Natrium Ionen Akkus. In dieser Folge erfahrt ihr auch ob Roderik noch einen Festnetzanschluss hat und was Chris von Elektro Quads hält. Reinhören!
Ionentriebwerke klingen nach Science Fiction. Sind aber real und durchaus enorm praktisch, wenn man im Weltall von A nach B fliegen will. Was mit den Ionen abgeht und welche Rolle Star Wars bei der ganzen Sache spielt erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten.
Ein Flugzeug, das kein Geräusch macht? Möglich wird das durch einen Antrieb aus Ionen, den Forscher aus Boston entwickelt haben. Anja Reschke gibt Einblicke in ein lautloses System.
Was war das für mich selber spannend!!! Mit Martina, Fachfrau in Sachen Verschönerung ging es erst mal um die neuesten Trends im Kampf gegen Haut- und Figur-Probleme. Allein das 3malige Aussprechen des Fachbegriffes Kryolipolyse lässt die Fettpölsterschen wegfrieren. Bei einem fruchtigen, nicht zu süßen, Pfirsichlikör ging es dann mit Themen wie Tanzen, Krimi und Karin Sommer weiter! Aber ich hatte Sabbelwasser getrunken…ich arbeite dran! Trotzdem sehr hörenswert! Martina im www: https://www.facebook.com/hautnah.kosmetik.96 Arbeit: https://www.facebook.com/MartinaHofmannHautnah/?eid=ARBEeCzyQo2EHSR2bdK7yIMtc6q_pd73mdJuqc9PmqknqVSn8lJYyFpxrGMNIYH9GSSczer9YJDc57Jr&timeline_context_item_type=intro_card_work&timeline_context_item_source=100009878346354&fref=tag Mein neues Lieblingswort erklärt: https://de.wikipedia.org/wiki/Kryolipolyse Salsa zum Selbstlernen: https://www.youtube.com/watch?v=0QCm6tPN98g Literatur: https://de.wikipedia.org/wiki/Passagier_23_%E2%80%93_Verschwunden_auf_hoher_See Der Thriller der mir das Krimilesen verleidet hat! https://www.krimi-couch.de/titel/610-das-lied-der-sirenen/ Film: https://www.youtube.com/watch?v=Dfavrtbcr2c https://de.wikipedia.org/wiki/Freddie_Mercury Musik: https://www.youtube.com/watch?v=-tJYN-eG1zk https://www.youtube.com/watch?v=CGfKi6kpdTQ https://www.youtube.com/watch?v=cJJ4odOP96Q https://www.youtube.com/watch?v=DSyWrudKkfE Karin Sommer meine Werbe-Ikone der ich ein Lied gewidmet habe!: https://www.youtube.com/watch?v=RyZyfV82CDQ Ab nach: https://www.youtube.com/watch?v=NZ50uf3rw7g https://www.youtube.com/watch?v=2EW2kNCmZZ0 Aurora Tag ---------------------------------- Perma-Link zur Edelobstbrennerei Helferich in Fürth (Ich will keine Werbung machen!) https://www.thomas-helferich.de/ #Darmstadt, #Podcast, #Aurora, #DeMeehl, #Showgirl, #Bessungen, #Helferich, #Likör, #Stadtgespräch, #Plauderei, #Queer, #Hessen, #Aurorademeel, #Interview, #Germany, #Vintagegirl, #Talk
Kais Cousin zweiten Grades Udo erklärt die Grundlagen elektrisch unterstützter Grillmethoden. Hier das in der Sendung erwähnte Video zu den positiven Effekten negativer Ionen: https://youtu.be/ZQ--scjcAZ4
In dieser 3. Podcast-Folge zum Thema Schlaf spricht Prof. Dr. med. Harald Schmidt über Schlafmittel. Da das Thema doch recht umfangreich ist geht es heute um die chemischen Substanzen und das große Problem von 2 Millionen Schlafmittelabhängigen in Deutschland In einer weiteren Folge um die Pflanzlichen. Der neueste Stand der Medizin, Evidenz-basiert und direkt umsetzbare praktische Impulse warten auf Sie. // Vorbemerkungen // Wann? // Ich sag’s gleich, wie auch schon in der letzten Folge zur Schlafhygiene, ich bin kein Freund von Schlafmitteln. Ausnahmen sind zwei nachvollziehbare Gründe: Jetlag ein emotional stark bewegendes/belastenden Erlebnis. // Wann nicht // Schlaftabletten zu verwenden, um z.B. trotz der Nervosität vor einer Prüfung schlafen zu können, ist hingegen keine gute Idee. Fast alle Schlafmittel können bis in den Tag hineinwirken und die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit stark einschränken. // Abhängigkeit // Schlafmittel sind in aller Regel nicht für die Selbstbehandlung geeignet. Das gilt vor allem für verschreibungspflichtige Schlafmittel wie Benzodiazepine, die schnell eine Abhängigkeit verursachen können. Sie können dann nicht mehr ohne Schlafmittel schlafen. Die Schlafmittel-Abhängigkeit wird zur Ursache Ihrer Schlafstörung oder Sie haben nun zwei Schlafstörungen. Aber auch nicht verschreibungspflichtige, aber apothekenpflichtige chemische sowie pflanzliche Schlafmittel können zumindest psychisch abhängig machen. Etwa die Hälfte der Benutzer von Schlafmitteln entwickelt nach Angaben der Deutschen Hauptstelle für Suchtgefahren eine Schlafmittel-Abhängigkeit. Das sind allein in Deutschland 400.000 Schlafmittel-Süchtige jedes Jahr. Insgesamt gelten etwa 2 Millionen Menschen als abhängig von Schlafmitteln. Etwa die Hälfte dieser Menschen konsumiert die häufig verschriebenen Benzodiazepine. Als besonders anfällig für Medikamentensucht und Schlafmittelmissbrauch gelten Frauen. Zahlreiche Studien legen nahe, dass Schlafmittel die Lebenserwartung deutlich verkürzen können. // Nur kurzfristig! // Schlafmittel sind nicht für den langfristigen Einsatz gedacht. Ohne ärztliche Weisung sollten Sie Schlafmittel nie länger als eine Woche anwenden. Sollte Ihr Arzt immer wieder ohne Nachfragen Schlafmittel-Rezepte ohne besondere Diagnose ausstellen, wenden Sie sich am besten an einen anderen Arzt, um ihre Schlafstörungen besser zu behandeln und wenden Sie die Tipps meiner vorherigen Podcast-Folge “Endlich besser schlafen” an. // Das ideale Schlafmittel... // … gibt es nicht. Es müsste einen Schlaf bewirken, der sich vom natürlichen Schlaf in nichts unterscheidet. Alle heute verwendeten Mittel verändern jedoch die Schlafstadien und die messbaren Hirnströme. GABAA // Die meisten Schlafmittel wirken über einen Ionenkanal der durch den Neurotransmitter γ-Aminobuttersäure reguliert wird. γ-Aminobuttersäure = GABA und hiervon der Typ A also GABAA. Schlafmittel binden entweder an GABA Bindungsstelle oder an eine eigene. Dadurch kommt es zum Einstrom negativer Cl Ionen. Da Nervenzellen durch den Einstrom positiver Ionen aktiviert werden, hemmt dies also die Nervenzellen. GABAA. Ist dabei der wichtigste hemmende Rezeptor im zentralen Nervensystem. Dadurch wird zwar Schlaf induziert, aber auf Kosten des erholsamen REM- und Tiefschlafs. Nach Absetzen vieler Schlafmittel gibt es zunächst einen überschießenden REM-Schlaf während sich der Tiefschlaf nur langsam erholt. Übrigens, auch Alkohol bindet an diesen GABAA-Rezeptor wodurch sich dessen sedierende Wirkung erklärt; aber ich erwähnte unter Schlafstörungen dass Alkohol ein denkbar ungeeigneter Schlafförderer ist, da dessen Metabolite während der Nacht den Schlaf stören und Durchschlafen verhindern. // Verschreibungspflichtige chemische Arzneimittel: // Barbiturate // Nicht mehr als Schlafmittel,...
Wie kommt das Salz ins Meer? Ab wann spricht man von Salzwasser? Und was ist eigentlich Salz? In der dritten Folge von Treibholz kramen Maxie und Ronja ihr Periodensystem aus dem alten Schulranzen und beschäftigen sich mit Molekülen, Ionen und elektrischer Ladung. Und bringen die Erkenntnisse der letzten Folge damit ganz schön ins Wanken.
Folge 023 - Entstehung des Ruhepotentials | Neurobiologie Teil 3 Show Notes: Bitte unterstützt den Biologie Passion Podcast finanziell ➤ paypal.me/biologiepassionpdcst Hier gehts zum zugehörigen Blogartikel auf meiner Webseite. Wenn dir die Podcastfolge gefallen hat, würde mich eine kurze Bewertung auf iTunes freuen. Trag dich in meinen Newsletter ein, wenn du über neue Podcastfolgen informiert werden willst. Vielen Dank fürs Zuhören!
Wir stellen das Element Kyberit aus dem Star Wars Universum vor und kommen so auf Sonnen, Erdbeben und Ionen. Dem Operationsverstärker stellen wir den Argumentationsverstärker gegenüber und geben eine kurze Einführung in die Musiktheorie. Wir labern uns warm, indem wir über unsere Getränke reden.
Markus Maier hat 2016 in der Arbeitsgruppe des Instituts für Angewandte und Numerische Mathematik am KIT promoviert, in der auch Gudrun arbeitet. Sein Thema war The Mathematical Analysis of a Micro Scale Model for Lithium-Ion Batteries. Wie der Name der Arbeit suggeriert, betrachtet er Modelle für Lithium-Ionen-Akkumulatoren (die englische Übersetzung ist für uns Deutsche etwas irreführend Batteries), die auf mikroskopischer Ebene die Stromabgabe über die elektrochemischen Eigenschaften vorhersagen können. Ausgangspunkt des Themas war der Wunsch Degradationsmechanismen - also die Alterung der Akkus - besser zu verstehen. Das Thema Strom speichern ist sehr wichtig und wird in Zukunft noch wichtiger werden. Simulationen sind hier nötig, da jedwedes Messen auf der Mikroskala unmöglich ist - es geht um Objekte von der Größe einiger Mikrometer. Das Ausweichen auf die besser durch Messungen begleitbare makroskopische Ebene im Modell ist nicht möglich, weil man nur auf der Ebene der Ionen die Abläufe nachbilden kann, die zur Alterung führen. Ein Beispiel für so einen Prozess ist, dass die Lithium Ionen nach der Wanderung durch das Elektrolyt in der Kathode auf Platzproblem treffen, die dazu führen können, dass die Katode beschädigt wird, wenn sich die Ionen den nötigen Platz verschaffen. Diese Beschädigungen führen zu Reduzierung der Kapazität. Leider ist die modellhafte Auflösung der ganzen Mikrostruktur einer Batterie numerisch noch unmöglich - weshalb die Untersuchung der Arbeit im Moment nur lokale Ergebnisse enthält. Die kristalline Struktur in der Kathode kann es auch ermöglichen, dass sich eine zweite Phase bildet, in der sich mehr Lithium-Partikel anlagern als ursprünglich Platz in der Kathode ist. Das führt auf ein 2-Phasen-Problem mit einem Phasenübergang. Der Rand zwischen den Phasen ist dann Teil der gesuchten Lösung des Problems. Dieser Teil ist im Moment noch nicht im Modell enthalten. Schließlich hat sich Markus darauf konzentriert, ein Kompromiss-Modell der Ingenieure zu untersuchen, das im Wesentlichen auf Erhaltungseigenschaften beruht. Es hat die Form eines Systems von zwei gekoppelten partiellen Differentialgleichungen für das elektrische Potential und die Lithium-Ionen-Verteilung, welche in den zwei aneinander grenzenden Gebieten gelten. Am Grenzübergang zwischen Elekrolyt und Lithium-Partikeln gilt eine nichtlinearen Gleichung. Die erste Frage ist: Wie sichert man die Existenz und Eindeutigkeit der Lösung? Die Struktur des Beweises erweist sich als hilfreich für das anschließend gewählte numerische Verfahren. Es nutzt die Monotonie des elektrischen Potentials aus. Die Argumente gelten allerdings nur für ein klein genug gewähltes Zeitintervall, weil ein konstanter Strom als Entaldungs-Randbedingung gewählt wurde (nur für kurze Zeiten realistisch). Für Modelle, die Degradation simulieren können, wären andere Randbedingungen nötig wie beispielsweise ein konstanter Widerstand. Ein Masterstudent hat mit dem Open Source Finite-Elemente-Solver deal.II das vorgeschlagene Verfahren im Rahmen seiner Abschlussarbeit programmiert und nachgewiesen, dass es funktioniert und die Resultate überzeugen können. Literatur und weiterführende Informationen A. Latz & J. Zausch: Thermodynamic consistent transport theory of Li-ion batteries, Journal of Power Sources 196 3296--3302, 2011. T. Seger: Elliptic-Parabolic Systems with Applications to Lithium-Ion Battery Models, Doktorarbeit Universität Konstanz, 2013. M. Kespe & H. Nirschl: Numerical simulation of lithium-ion battery performance considering electrode microstructure, International Journal of Energy Research 39 2062-2074, 2015. J.-M. Tarascon & M. Armand: Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries, Nature 414 359-367, 2001. Podcasts A. Jossen: Batterien, Gespräch mit Markus Völter im Omega Tau Podcast, Folge 222, 2016. J. Holthaus: Batterien für morgen und übermorgen, KIT.Audio Podcast, Folge 2, 2016. D. Breitenbach, U. Gebhardt, S. Gaedtke: Elektrochemie, Laser, Radio, Proton Podcast, Folge 15, 2016.
MedAustron, das Zentrum für Ionentherapie und Forschung in Wiener Neustadt/Österreich, wird Ende 2016 den Patientenbetrieb aufnehmen. Die Behandlung mit Protonen und Kohlenstoffionen stellt eine Erweiterung des radioonkologischen Therapiespektrums dar. Bedingt durch das physikalische Verhalten der Ionen bezüglich der steuerbaren Eindringtiefe und Energiedeposition in Materie ist eine verbesserte Schonung der umgebenden gesunden Organe und Gewebe möglich. Die Radiologietechnologen können in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Radioonkologen und Medizinphysikern entscheidend zur erfolgreichen Behandlung von Tumorpatienten beitragen.
MedAustron, das Zentrum für Ionentherapie und Forschung in Wiener Neustadt/Österreich, wird Ende 2016 den Patientenbetrieb aufnehmen. Die Behandlung mit Protonen und Kohlenstoffionen stellt eine Erweiterung des radioonkologischen Therapiespektrums dar. Bedingt durch das physikalische Verhalten der Ionen bezüglich der steuerbaren Eindringtiefe und Energiedeposition in Materie ist eine verbesserte Schonung der umgebenden gesunden Organe und Gewebe möglich. Die Radiologietechnologen können in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Radioonkologen und Medizinphysikern entscheidend zur erfolgreichen Behandlung von Tumorpatienten beitragen.
Viel Spaß mit diesen vier Themen! ~Wenn Wellen miteinander wechselwirken nennt man das /*/Interferenz/*/. Wenn im Meer 2 Wellenberge aufeinandertreffen wird die Welle höher. Trifft ein Wellenberg auf ein Wellental gleichen sie sich aus. Was im Meer (oder der Badewanne) funktioniert, lässt sich natürlich auch auf Licht- oder Elektronenwellen übertragen. Max erklärt den von allen Schülern geliebten Doppelspaltversuch und beweist damit, dass Schrödingers Katze tot und lebendig gleichzeitig ist. ~Ionen sind geladene Teilchen. Davon haben wir nahezu unendlich davon in unserem Körper und sie erfüllen fast ebenso viele Aufgaben. Um Ionen jedoch über die isolierende Zellwand zu transportieren benötigt man Ionenkanäle. Eine aktive Version dieser Kanäle ist die /*/Ionenpumpe/*/. Hier werden Ionen unter Energieaufwand gegen ihren chemischen oder elektrischen Gradienten über die Zellmembran transportiert. Außerdem lässt sich das System - das einem Elektromotor gleicht - auch zur Energiespeicherung benutzen. ~Nachdem Max in der letzten Folge über Hinduismus geredet hat wendet er sich einer weiteren Weltreligion zu. Der /*/Islam/*/ gleicht von seiner Geschichte und Lehre eher dem Christentum als den Asiatischen Religionen und teilt sich sogar Propheten mit ihm. Auf was der Islam basiert und wie er noch heute das Leben der am schnellsten wachsenden religiösen Gruppe beeinflusst erfahrt ihr hier. ~Nur noch ungebildete Menschen pflanzen sich fort, weil die Akademiker stets Ausreden finden. Diese dystopische Aussicht gibt der Film /*/Idiocracy/*/, den Adrian sich in Vorbereitung auf diesen Podcast angeschaut hat. Wie das Leben laut den Drehbuchautoren in 500 Jahren aussieht und für wie wahrscheinlich wir das halten erfahrt ihr in unserem vierten Thema. Darauf erstmal einen guten Schluck Brawndos (das enthält Elektrolyte!).
Schwerpunkt: Wolfgang Enghardt vom Nationalen Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie in Dresden berichtet, wie eine Bestrahlung mit Ionen abläuft, wie die Partikel im Körper des Patienten wirken und welche Ansätze verfolgt werden, um die Kosten einer solchen Behandlung zukünftig zu senken || Nachrichten: Sonnenatmosphäre | Gehirnelektrode | Saturnringe || Veranstaltungen: CERN-Workshops vom Netzwerk Teilchenwelt | Lange Nacht des Wissens in Berlin und Potsdam | Schülertagung der jDPG
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 16/19
Thu, 21 Nov 2013 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/16305/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/16305/7/Wiepcke_Dirk.pdf Wiepcke, Dirk
Schwerpunkt: Günther Rosner und Inti Lehmann vom Forschungszentrum FAIR über die geplante Beschleunigeranlage, in der Experimente mit Ionen und Antiprotonen neue Einblicke in die Struktur der Materie ermöglichen werden || Nachrichten: Rätselhafte Abbremsung eines magnetischen Neutronensterns | Wie Bewegungen der Erdplatten das Klima verändern | Warum Erde und Venus so unterschiedlich sind || Veranstaltungen: Wuppertal | Berlin | Bochum
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 15/19
Ein bislang nur wenig verstandenes chemo¬sensorisches Zellsystem stellen Spermien dar, die im weib¬lichen Genital¬trakt komplexe Gemische ganz verschiedener Liganden wahr-nehmen müssen, um ihre für eine erfolgreiche Befruchtung essentiellen Aufgaben erfüllen zu können. Dazu gehören u. a. ein sekundärer Reifungsprozess (Kapazitierung), die Weg¬findung zur Eizelle im Eileiter und die Akrosom¬reaktion zur enzymatischen Auflösung der Glyko¬protein¬matrix (Zona pellucida) der Oocyte. Die Sensor¬moleküle auf der Oberfläche des Spermiums, die eine Erkennung bestehender Konzentrations-gradienten von Amino¬säuren, Kohlen¬hydraten, Hormonen, von verschiedensten Ionen und Protonen im luminalen Milieu des weiblichen Genital¬trakts sowie der Kohlenhydrat-reichen Zona pellucida ermöglichen, sind jedoch trotz ihrer Bedeutung für eine erfolgreiche Fertilisation weitgehend unbekannt. Geschmacks¬rezeptoren repräsentieren spezialisierte Erkennungs¬moleküle, die in Sinnes-zellen der Zunge die präzise Detektion eines breiten Spektrums chemisch sehr diverser Geschmacks¬stoffe ermöglichen, welche auffällige Ähnlichkeiten mit den potentiellen Liganden in der wässrigen Umgebung von Spermien im weiblichen Genital¬trakt aufweisen. Interessanterweise werden diese Rezeptorproteine aber nicht nur in Geschmacks¬sinneszellen, sondern auch in chemosensorischen Zellen einer Vielzahl extra-oraler Gewebe exprimiert. In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb mit Hilfe biochemischer, molekular- und zell-biologischer Techniken sowie mit reproduktions¬biologischen Methoden und unter Verwendung Geschmacks¬rezeptor-defizienter Mäuse der Frage nachgegangen, ob Rezeptor¬moleküle des Geschmacks¬systems als Kandidaten für chemische Sensor-moleküle von Spermien in Betracht kommen. Dabei wurde ein Detektions¬molekül für saure Geschmacksstoffe, der PKD2L1, immun-cyto¬chemisch im Hoden der Maus und in reifen murinen Spermien nach¬gewiesen. Funktionell könnte dieser im Flagellum von Spermien exprimierte Ionenkanal an der Registrierung der verschiedenen Protonen¬konzentrationen im Milieu des weib¬lichen Genital¬trakts beteiligt sein. Weiterhin konnte eine Expression von gustatorischen GPCRs der Tas1r-Familie (süß/umami) und Tas2r-Familie (bitter), in männ¬lichen Reproduktions¬organen und in reifen Spermien gezeigt werden. Zudem wurden Hinweise auf die Expression der gustatorischen G Protein α Untereinheit Gustducin, die in Geschmacks¬sinnes¬zellen an der Signal¬transduktion dieser beiden Rezeptor¬familien beteiligt ist, im männlichen Reproduktions¬system erbracht. Im Einzelnen konnten mit der RT-PCR-Technik Transkripte von 28 der insgesamt 35 Mitglieder der großen Familie der murinen Bitter¬rezeptoren (Tas2rs) aus Hoden-gewebe amplifiziert werden. Die Bedeutung der Expression von Bitter¬rezeptoren für die Reproduktion wurde exemplarisch anhand einer Gen-defizienten Maus für den Tas2r131 unter¬sucht. Bei dieser Knockin-Maus¬linie war die kodierende Rezeptor¬sequenz durch eine GFP-Expressions¬kassette ersetzt worden, so dass das Maus¬modell gleich-zeitig auch eine Bestätigung der Expression des Tas2r131 in späten Keim¬zell¬stadien der Spermato¬genese ermöglichte. Bei der Fertilitätsanalyse Tas2r131-defizienter Tiere waren unter Labor-Zucht¬bedingungen keine Veränderungen in der Anzahl der Nach¬kommen pro Wurf oder der Zeitspanne zwischen den Würfen feststellbar. Allerdings wiesen Tas2r131-defiziente Männ¬chen signifikant mehr epididymale Spermien auf als Wildtyp-Tiere. Darüber hinaus war bei Verpaarungs¬studien mit hetero¬zygoten Männchen eine Genotyp-Verschiebung zugunsten des Tas2r131 [-] Allels zu registrieren. Dieser Phänotyp könnte darauf hindeuten, dass der Tas2r131 eine funktionelle Rolle bei Tas2r-abhängigen Auswahlprozessen verschiedener Spermien¬populationen spielt, bei denen sich z. B. durch eine Regulation der Apoptose im Verlauf der Keimzell¬bildung (Spermatogenese) oder auch durch eine Beeinflussung z. B. der Weg¬findung im weiblichen Genitaltrakt ein Selektions¬vorteil für Tas2r131-defiziente Spermien ergeben könnte. Aus der Familie der Tas1-Rezeptoren, deren drei Mitglieder als Heterodimere für die Erkennung von süßen Stimuli und dem Geschmack von Mononatrium¬glutamat („umami“) verant¬wort¬lich sind, konnten in RT-PCR-Experimenten die beiden Unter-einheiten des Umami-Rezeptors, der Tas1r1 und Tas1r3, aus Hodengewebe der Maus amplifiziert werden. Mit Hilfe Subtyp- und Spezies-spezifischer Antikörper konnte gezeigt werden, dass beide Rezeptor¬proteine im Akrosom und in distinkten Abschnitten des Flagellums von murinen und humanen Spermien exprimiert werden. Die funktionelle Rolle des Umami-Rezeptors wurde mit Hilfe einer Tas1r1-defizienten mCherry Reportermauslinie unter¬sucht, die unter optimalen Zuchtbedingungen ebenfalls keine Fertilitäts¬einschränkungen erkennen ließ. Im Hoden dieser Tas1r1-defizienten Tiere waren jedoch morpho¬logische Veränderungen des Keim¬epithels und eine signifikant erhöhte Apoptose¬rate zu registrieren, die allerdings keine verminderte Anzahl reifer Spermien oder Störungen der Morphologie oder Motilität dieser Zellen zur Folge hatte. Stimulierungsexperimente mit isolierter Zona pellucida, dem physiologischen Auslöser der Akrosomreaktion, haben zudem gezeigt, dass keine Ein¬schränkungen bei Spermien Tas1r1-defizienter Tiere fest¬zustellen waren. Allerdings wiesen Tas1r1-defiziente Spermien eine signifikant höhere Rate an spontaner Akrosom¬reaktion auf, die in unkapazitierten Zellen mit signifikant erhöhten basalen Konzentrationen der second messenger cAMP und Ca2+ einherging. Durch eine Reduzierung der intra¬zellulären Konzentrationen dieser Botenstoffe, die elementare Aufgaben des Spermiums im Verlauf des sequentiellen Prozesses der Fertilisation regulieren, könnten Tas1-Rezeptoren somit durch eine basale Rezeptor-aktivität oder durch eine Liganden-induzierte Rezeptor¬stimulation sicherstellen, dass Spermien im weiblichen Genitaltrakt in einem Ruhezustand erhalten werden, bevor sie in Kontakt mit der Eizelle kommen können. Insgesamt kann dieser Nachweis einer funktionellen Expression von Geschmacks-rezeptoren in Spermien zu einem besseren Verständnis der Regulations¬mechanismen zentraler Spermien¬funktionen beitragen und langfristig möglicherweise auch repro-duktions¬medizinische Perspektiven zur gezielten positiven bzw. negativen Manipulation von Spermien und damit zur Behandlung männlicher Infertilität bzw. zur Entwicklung nicht-hormoneller Verhütungsmittel für den Mann eröffnen.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 04/05
Bringt man Mikropartikel in ein Plasma ein, so laden sie sich elektrisch auf, man spricht von einem "`Komplexen Plasma"'. Das Komplexe Plasma besteht damit aus Elektronen, Ionen, Neutralgasteilchen und den (meist negativ) geladenen Staubpartikeln. Alle diese Teilchen wechselwirken miteinander. Mit Hilfe eines Lasers und einer Kamera, können Position und Geschwindigkeit der Staubpartikel ermittelt werden. Bei herkömmlichen Flüssigkeiten ist dies nicht möglich, da die Atombewegung nicht gleichzeitig räumlich und zeitlich in genügend hoher Auflösung zugänglich ist. In dieser Arbeit werden Ströme geladener Mikropartikel beschrieben, die in einem eigens dafür konstruierten Kanal fliessen. Im ersten Teil werden lineare Strömungen, im zweiten Teil ringförmige, quasi-unendliche Strömungen Komplexer Plasmen untersucht. Dabei steht die Frage nach den Grenzen des kooperativen Verhaltens der Teilchen im Vordergrund. Bei den linearen Strömungen geht es um kollektive Effekte in einer Laval-Düse. Die Untersuchung der Teilchenbewegung unter Schwerelosigkeit (während der Parabelflüge) auf kinetischem Level offenbart den Unterschied zwischen Einzelteilchenbewegung und der Strömung kleiner und großer Teilchenwolken. Im Labor wird die Bildung von Ketten unter Schwerkraft beschrieben. Die Analysen der Position, der Länge und der Stabilität der Ketten ergeben, dass ein bindendes Potential zwischen den negativ geladenen Staubteilchen vorhanden sein muss. In einer Erweiterung dieses Experiments zeigen sich Wellen. In horizontaler Konfiguration wird dargestellt, dass Wellen in Staubpartikelströmungen wie Wasserwellen am Strand brechen können. Das Hauptziel der Experimente mit ringförmigen Strömungen ist die Frage nach dem Strömungsverhalten bei der Bewegung um ein Hindernis. Die Antwort der Thermodynamik, dass in einem klassischen inkompressiblen Fluid das Produkt aus Geschwindigkeit und Querschnittsfläche konstant bleibt, wird für die hier untersuchten ringförmigen Strömungen nachgewiesen. Weiterhin wird das Ordnungsverhaltens der Partikel innerhalb der Strömung beim Passieren des Hindernisses analysiert. Dabei wird sehr detailliert gezeigt, wie Partikelbahnen verschmelzen oder neu entstehen. Es zeigen sich viele Analogien zu bekannten Systemen, wie z.B. dem Straßenverkehr, wenn etwa auf einer mehrstreifigen Straße eine Spur endet. Die gefundenen Ergebnisse unterstreichen eindrucksvoll die Eignung Komplexer Plasmen als interdisziplinäres Modellsystem zur Analyse dynamischer Vorgänge in der Natur.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 04/05
Komplexe Plasmen sind Systeme bestehend aus schwach ionisierten Gasen und mesoskopischen Partikeln. Partikel in einem Plasma erhalten ihre Ladung hauptsächlich durch den Fluß von Ionen und Elektronen auf denen Oberflächen. Abhängig von der Teilchengröße und den Plasmabedinungen kann die Ladung pro Teilchen mehrere tausend Elementarladungen betragen. Da das Hintergrundgas sehr dünn ist, können Partikelsysteme unabhängig von dem Plasma betrachtet werden. In vielen Fällen kann das Partikelwechselwirkungspotential als Yukawapotential angenähert werden, welches im Wesentlichen ein abgeschirmtes Coulombpotential ist. Kapitel 1 ist eine kurze Einleitung in die theoretischen Konzepte komplexer Plasmen. Aufgrund der Bedeutung des Mechanismus, beginne ich diese Arbeit mit der Diskussion der Teilchenladung für zwei verschiedene Situationen in Kapitel 2. Zunächst beschreibe ich ein einzigartiges Experiment, die "Coulomb-Explosion", zur Messung der Teilchenladung tief in der Plasmarandschicht. Ein Hybrid-Analyseverfahren, bestehend aus Teilchenverfolgung, MD und PIC Simulationen, wurde angewendet um die Ladung im Anfangsstadium der Explosion abzuschätzen. Dieses wird mit einer theoretische Methode zur Bestimmung der Partikelladung im Bulk-Plasma bei verschiedenen Entladungsfrequenzen ergänzt. Die Abhängigkeit der Partikelladung von der Entladungsfrequenz wird bei drei verschiedenen Drücken gezeigt. Das verwendete Modell ist hilfreich um die Veränderung der Teilchenladung in Abhänigkeit der Entladungsfrequenz abzuschätzen. Die hohe Teilchenladung und die damit verbundene abstoßende Teilchenwechselwirkung verhindern Partikelagglomeration. In Kapitel 3 stelle ich ein Experiment vor, in dem Partikelagglomeration durch selbst-angeregte Wellen induziert wird. Innerhalb der Wellen werden die Teilchen derart beschleunigt, dass das abstoßende Potential durch die erhöhte kinetische Energie überwunden werden kann. Die resultierenden Agglomerate werden mit einem "Long-Distance" Mikroskop überprüft. Im Folgenden stelle ich ein System binärer komplexer Plasmen vor. Unter bestimmten Bedingungen können monodisperse Partikel in einer Monolage eingefangen werden. Die Teilchen ordnen sich in einem Dreiecksgitter mit hexagonaler Symmetrie an. Dies ist als 2D Plasmakristall bekannt. Wenn ein sich bewegendes, einzelnes Teilchen einer anderen Spezies in das System eingeführt wird, verursacht es eine Störung des Kristallgitters. In Kapitel 4 werden die Untersuchungen der Wechselwirkung des Kristallgitters mit einem sich oberhalb des Gitters (stromaufwärts des Ionenflusses) befindlichen Teilchens diskutiert. Dieses zusätzliche Partikel erzeugt einen Mach-Kegel, da es sich mit einer Geschwindigkeit, schneller als der Schall in dem System bewegt. Das stromaufwärts befindliche Teilchen neigt dazu sich zwischen Reihen von Teilchen in dem Gitter zu bewegen, was als "Channeling-Effekt" bekannt ist. Wenn Teilchen einer Spezies eine Partikelwolke einer anderen durchdringen, bilden sowohl die durchfliessende als auch die durchflossene Teilchenwolke Kettenstrukturen ("Lanes") aus. In komplexen Plasmen ist die Wechselwirkung verschiedener Partikel immer stärker abstoßend als das geometrische Mittel der Wechselwirkung gleicher Partikel. Diese Asymmetrie in der gegenseitigen Wechselwirkung heißt "Positive nicht-Additivität". Deren Grad wird von dem nicht-Additivitäts Parameter bestimmt. In Kapitel 5 beschreibe ich zuerst die Ergebnisse von Langevin-Simulationen, um die Abhängigkeit der "Lane - Formation" von dem nicht-Additivitäts Parameters zu studieren. Weiterhin wurde die Rolle des Anfangszustands numerisch untersucht. Zusätzlich wurde eine Reihe umfassender Experimente zur "Lane - Formation" an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) durchgeführt. Die Auswertung der Experimente konzentrierte sich auf die Struktur der durchflossenen Teilchen. Der Einfluss der Partikeldichten und -größe wurden untersucht. Das Studium zweier aufeinanderfolgenden Durchdringungen offenbarte einen "Memory-Effekt" in der Kettenstruktur. Zusätzlich wurde ein Übergang von freier "Lane-Formation" zu einem, von Entmischung dominierten, Zustand des Nichtgleichgewichtsystems innerhalb einer Experimentreihe beobachtet. Schließlich stelle ich einen ergänzenden Versuch zur "Lane-Formation" in erdgebundenen Experimenten vor. Die Schwerkraft wurde hier durch thermophoretische Kräfte kompensiert. In dieser Versuchsreihe konnten die durch unregelmässige Teilchengeschwindigkeiten und Inhomgenitäten in der durchflossenen Teilchenwolke entstehenden Nachteile erfolgreich überwunden werden. Mit diesem Modell-System kann die "Lane-Formation" im Detail untersucht werden und die Ergebnisse mit denen numerischer Simulationen und denen aus Experimenten in Kolloiden verglichen werden.
Spezial: Christian Ospelkaus vom Institut für Quantenoptik an der Universität Hannover und von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig über die bahnbrechenden Experimente von David Wineland und Serge Haroche, die 2012 den Nobelpreis für Physik erhielten || Veranstaltungen: München | Hamburg | Mainz
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 04/05
Das Regime mit hohem Einschluss (H-Mode) in einem Tokamak Plasma zeichnet sich durch eine besondere Randregion aus. Auf einem kleinen räumlichen Bereich von 1-2 cm ändern sich die Eigenschaften des Plasmas signifikant. In dieser Region, auch Pedestal genannt, variieren einige Parameter um 1-2 Größenordnungen. Bisher sind die Entstehung dieses Pedestals und seine Stabilität nur unvollständig verstanden. Daher ist es ein Ziel dieser Dissertation, zu dem Verständnis des Pedestals beizutragen und Skalierungen für größere Maschinen, wie ITER oder DEMO, zu entwickeln. Mit Messungen von verschiedenen Tokamaks - ASDEX Upgrade, DIII-D, JET - wurde eine Pedestal-Datenbank aufgebaut. Das Pedestal wurde für alle Maschinen mit derselben Methode charakterisiert. Dadurch erhält man den maximalen Wert im Pedestal, seine Breite und seine Steigung, jeweils für die Elektronendichte ne, Elektronentemperatur Te und Ionentemperatur Ti. Diese Größen und Ableitungen davon, wie Druck oder Einschlusszeit, wurden analysiert. Für diesen Zweck wurden zwei verschiedene Sets von Parametern verwendet: normierte Größen (Druck beta, Zeit nu*, Länge rho*, Form fq und technische Größen (Ausdehnung a, magnetisches Feld Bt, Plasma Strom Ip, Heizleistung P). Alle Ergebnisse werden durch die Wahl des Koordinatensystems beeinflusst: normierter poloidaler Fluss PsiN oder Ortsraum r/a. Bei beiden Parametersets wurde beobachtet, dass die Pedestalbreiten in Elektronentemperatur und Elektronendichte unterschiedlich skalieren. Für ITER oder DEMO würde diese Skalierung bedeuten, dass das Temperaturpedestal deutlich breiter ist als das Dichtepedestal. Der Druck am Pedestal zeigt verschiedene Abhängigkeiten für Elektronen und Ionen. Die Extrapolationen zu ITER und DEMO geben ein Te,ped von 4 keV bzw. 10 keV, allerdings ergeben sich deutlich niedrigere Werte für die Ionentemperatur. Eine zwei-Phasen Analyse der Energieeinschlusszeit tauE wurde angewandt, um den Beitrag des Pedestals zur gesamten Einschlusszeit abzuschätzen. Die Abhängigkeiten, die sich aus der Skalierung für tauE,ped ergeben, sind nahezu identisch mit denen der IPB98 Skalierung. Dies ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass durch das Pedestal ein signifikanter Beitrag zum gesamten Einschluss geleistet wird. Die Extrapolationen zu ITER zeigen eine Einschlusszeit von 3 s, was sich am unteren Rand der IPB98 Skalierung befindet. Die Pedestalgradienten im Ortsraum zeigen eine deutliche Korrelation mit den Werten am oberen Rand des Pedestals. Besonders ausgeprägt ist diese Abhängigkeit für die Elektronentemperatur, hier wurde zudem keine Abhängigkeit mit einem anderen Parameter beobachtet. Die Gradienten in PsiN zeigen keine vergleichbare Korrelation. Der normierte Druckgradient alpha, der für die Stabilität des Pedestals wichtig ist, ist korreliert mit dem normierten Druck und der Plasmaform. Auch andere Beobachtungen lassen auf eine wichtige Rolle der Plasmaform schließen, was einen starken Einfluss auf Extrapolationen haben kann. Die vorliegende Studie bestätigt, dass die Randtransport Barriere nicht durch eine einzelne Theorie beschrieben werden kann. Die Höhe des Pedestals in der Elektronen- und Ionentemperatur sowie der Dichte kann separat durch entsprechenden Transport limitiert sein, während sie zusammen durch eine Stabilitätsgrenze limitiert sind. Gleichzeitig skaliert die radiale Ausdehnung der Temperatur und der Dichte verschieden.
Rudolphs Technik Ratgeber - Videocast (www.pearl.de/podcast/)
Direkter Link zum Produkt
Rudolphs Technik Ratgeber - Videocast (www.pearl.de/podcast/)
Direkter Link zum Produkt
Rudolphs Technik Ratgeber - wöchentlicher Audiocast (www.pearl.de/podcast/)
Mittels kleiner elektronischer Geräte kann unsere Luft gereinigt und und von Gerüchen befreit werden. Das ist keine Scharlatanerrei sondern hat ein festes wissenschaftliches Fundament. Einige Geräte können gleichzeitig auch die Luft in unseren Wohnräumen befeuchten. Im Test: newgen medicals Energie-Armband mit Ionen und blauem Licht (NC-4762-821), newgen medicals USB Luftreiniger (PE-7374-821), newgen medicals USB-Tisch-Luftreiniger mit 3-Stufen-Ventilator (NC-5481-821), newgen medicals Hocheffektiver Luftreiniger mit Ionisator-Technik (NC-5328-821), infactory Ionisator-Luftreiniger mit integriertem Nachtlicht (NC-1048-821), infactory Elektronischer Geruchskiller & Lufterfrischer (NC-3162-821), newgen medicals 4in1-Ionen-Luftreiniger mit Ultraschall-Aroma-Diffusor (NC-5020-821), newgen medicals 38 Watt Ultraschall-Luftbefeuchter & Aroma-Diffusor (NC-5428-821), Lescars Kfz-Ionisator-Luftreiniger (PE-8140-821) Produkt-Übersicht: http://www.pearl.de/rtr13 Podcast-Übersicht: http://www.pearl.de/podcast/ Zu den besprochenen Produkten im PEARL-Shop
Molecular Aesthetics | Symposium Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). Members of our species, Homo sapiens sapiens, have been occupying regions of the earth for at least 60,000 years but it is only around 10,000 years ago that permanent structures began to be built - reflecting the predominantly nomadic life-style of our ancestors before this time. Monumental constructions in stone, typified by the pyramids and other great structures scattered throughout the Middle East, remain to remind us of the mind-shift that accompanied this change. Since then, art, architecture and engineering have all flourished on the human (or macro) scale, frequently driven by both challenge and creativity. Dating from the beginnings of modern chemistry around two hundred years ago, when the nature of matter first begun to be understood in terms of atoms and molecules, it has been increasingly possible to undertake related creative activities at the molecular level - representing a further milestone in human history. This is especially true over the past three decades or so - reflecting the development of supramolecular chemistry, a sub-branch of chemistry that tends to mimic Nature's way of doing things. A focus of supramolecular chemistry is the use of single molecules and ions as 'building blocks' to construct larger assemblies exhibiting pre-designed shapes and properties. Using the tools of modern chemistry this is now often possible and supramolecular systems of significant subtlety, and also of very considerable aesthetic appeal, are being increasingly created on the nanometer scale. It is an area of contemporary chemistry where human creativity may be readily expressed. A range of structures from the supramolecular realm that bridge the boundaries between art and science will be presented. These include examples displaying artistic nuances that mimic structures found in the macro world as well as interwoven and other motifs showing both intricacy and beauty in their molecular forms. /// Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Der moderne Mensch (Homo sapiens sapiens) bewohnt seit mindestens 60.000 Jahren die Erde, begann aber erst vor ungefähr 10.000 Jahren, dauerhafte Bauwerke zu errichten. Bis zu diesem Zeitpunkt pflegten unsere Vorahnen eine vorwiegend nomadische Lebensweise. Steinbauten nach Art der Pyramiden und anderer Monumente, die über ganz Vorderasien verstreut sind, erinnern an den Geisteswandel, der diesen Entwicklungssprung begleitet haben muss. Kunst, Architektur und Technik florieren nach dieser Zäsur auf menschlicher (makroskopischer) Ebene, vielfach von unserer Erfindungskraft und neuen Herausforderungen angetrieben. Seit den Anfängen der modernen Chemie vor etwa 200 Jahren, als Atom und Molekül sich als Bausteine der Materie herauskristallisierten, rückte die Möglichkeit in immer größere Nähe, die genannten schöpferischen Tätigkeiten auch auf molekularer Ebene auszuführen - ein weiterer Meilenstein in der Geschichte der Menschheit. Dies gilt besonders für das Aufkommen der supramolekularen Chemie in den letzten drei Jahrzehnten. Diese Disziplin beschäftigt sich mit der Nachahmung von Naturprozessen und verwendet einzelne Moleküle und Ionen als „Bausteine“ zur Konstruktion übergeordneter Verbindungen, die spezifische Formen und Eigenschaften aufweisen. Die Werkzeuge der modernen Chemie machen es möglich, im Nano-Bereich relativ diffizile supramolekulare Systeme aufzubauen, die ästhetisch reizvoll sind. Der menschliche Erfindergeist kann sich in diesem Zweig der modernen Chemie frei entfalten. Eine Reihe supramolekularer Strukturen wird präsentiert, die eine Brücke zwischen Kunst und Wissenschaft schlagen. Einzelne Beispiele erinnern an Formen aus der Makrowelt, andere belegen die Schönheit und den Detailreichtum molekularer Konstellationen.
Tierärztliche Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 05/07
Die equine rezidivierende Uveitis (ERU) stellt weltweit die häufigste Ursache für eine erworbene Blindheit bei Pferden dar. Diese spontan auftretende, autoimmun-mediierte Augenentzündung tritt in der Pferdepopulation mit einer Prävalenz von 10% auf. Die ERU ist zudem das einzige spontane Tiermodell für die autoimmune Uveitis, dessen Erforschung einen wertvollen Beitrag für die humane Uveitisforschung leistet. Ablaufende Pathogenese-assoziierte Vorgänge in der Retina, dem Zielorgan der ERU, sind bisher noch weitgehend ungeklärt, tragen jedoch zu einer fortwährenden Schädigung der retinalen Gewebearchitektur, sowie der physiologischen Funktion der Retina bei. Die Müllerzellen, die retinalen Gliazellen, sind durch ihre besonderen strukturellen und funktionellen Glia-Neuron-Interaktionen von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der retinalen Struktur, sowie der Physiologie. Gliose bezeichnet eine bekannte Reaktion der Müllerzellen auf nahezu alle beschriebenen pathologischen Bedingungen und hat einen fundamentalen Einfluss auf den Verlauf einer Netzhauterkrankung. Die neuroprotektive Wirksamkeit steht dabei den für die Retina schädlichen Auswirkungen der Gliose gegenüber. Das Ziel dieser Studie war die Verifizierung und nähere Charakterisierung der bei der ERU auftretenden Gliose, um die Bedeutung der Müllerzelle bei der autoimmunen Uveitis zu bemessen und somit ein besseres Verständnis der Pathogenese-assoziierten Vorgänge im Zielorgan dieser Erkrankung zu ermöglichen. Dies wurde durch die Untersuchung der Expression von Müllerzell-spezifischen Membranproteinen, welche maßgeblich an der Regulation der retinalen Ionen- und Wasserhomöostase beteiligt sind, in gesunden im Vergleich zu uveitischen Retinae erzielt. Die Regulation der retinalen Kalium- und Wasserhomöostase ist eine der wichtigsten Müllerzellfunktionen und wird durch die einwärtsgleichrichtenden Kaliumkanäle Kir2.1 und Kir4.1, sowie dem Wasserkanal Aquaporin 4 (AQP4) bewerkstelligt. Gesunde Pferderetinae zeigten im Gegensatz zu anderen Spezies ein gleichmäßiges Verteilungsmuster von Kir4.1 entlang der Müllerzelle, dessen Expression bei der ERU signifikant vermindert war. Hingegen war die Expression von Kir2.1 in uveitischen Retinae signifikant erhöht, welche auch ein verändertes Expressionsmuster für Kir2.1 von Müllerzellfortsätzen hin zu den Zellkörpern der inneren Körnerschicht aufwiesen. Diese Befunde deuten auf eine gestörte Kaliumpermeabilität der Müllerzellmembran hin, die eine Beeinträchtigung der retinalen Kaliumhomöostase, sowie weiterer Funktionen der Müllerzelle zur Folge haben könnte. AQP4 war signifikant erhöht exprimiert und zeigte eine massive Re-Lokalisation in uveitischen Retinae im Vergleich zu Kontrollen. Während gesunde Retinae eine AQP4 Expression vor allem in Stammfortsätzen der Müllerzelle aufwiesen, wurde ein kreisförmiges Expressionsmuster in der äußeren Körnerschicht von uveitischen Retinae detektiert. Dies könnte möglicherweise in Verbindung mit der Entstehung eines retinalen Ödems stehen, einer der Hauptursachen für den Verlust der Sehfähigkeit bei Uveitis. In der vorliegenden Studie wurde zudem das Verteilungsmuster eins weiteren Mitglieds der Aquaporin-Familie (AQP5) charakterisiert und erstmalig dessen Expression in der Müllerzelle beschrieben. Außerdem wurde eine signifikant verminderte Expression bei der autoimmun-mediierten Uveitis gefunden und damit erstmals eine Beteiligung dieses Membranproteins bei einer retinalen Erkrankung dokumentiert. Die in dieser Studie gewonnenen Ergebnisse deuten daraufhin, dass die Müllerzelle von entscheidender Bedeutung für die Pathogenese der ERU ist, da die auftretende Gliose schädliche Auswirkungen auf die physiologische Funktion der Retina zu haben scheint. Weitere funktionelle Untersuchungen der Müllerzelle sind zukünftig notwendig, um ein besseres Verständnis der Physiologie der Müllerzelle und ihrer Beeinträchtigung bei der ERU zu erlangen. Durch die Etablierung der ersten equinen Müllerzelllinie eqMC-7 wurde mit dieser Studie die Grundvoraussetzung für dieses Vorhaben geschaffen.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 03/05
In der vorliegenden Arbeit werden isolierte, einzeln ortsaufgelöste molekulare Ionen mit einer Femtosekundenspektroskopie auf der Basis von Einzelreaktionsereignissen untersucht. Für die zur simultanen Speicherung von atomaren und molekularen Ionen notwendige Radiofrequenzfalle wurde eine transportable Vakuumapparatur konzipiert und realisiert sowie die zugehörigen Lasersysteme aufgebaut und eingerichtet. Um die Ultrahochvakuumbedinungen bei 2e-10 mbar auch bei häufiger Molekülpräparation gewährleisten zu können, wurde ein modularer Aufbau gewählt, bei dem Präparations- und Expermentierbereich durch differentielle Pumpstrecken voneinander getrennt sind. Durch diese hindurch führt ein 48 cm langer Quadrupolionenleiter, in welchem Ionen zwischen den Kammern transferiert werden können. Entlang des Ionenleiters ermöglichen ringförmige Gleichspannungselektroden eine dreidimensionale Speicherung der Ionen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mit atomaren 24Mg+ und molekularen 24MgH+ Ionen gearbeitet. Erstere werden durch Photoionisation von Magnesiumatomen aus einem thermischen Strahl erzeugt und ihre Bewegungsenergie durch Laserkühlung soweit reduziert, dass sie in etwa 20 μm Abstand voneinander in einer kristallinen Struktur erstarren. Magnesiumhydridionen werden nach Einleiten von Wasserstoffgas in einer photochemischen Reaktion mit 24Mg+ generiert und – von verbleibenden atomaren Ionen sympathetisch gekühlt – auf Gitterplätze des Kristalls integriert. Bei der Laserkühlung von 24Mg+ ausgesendete Fluoreszenzphotonen ermöglichen die optische Detektion der Ionen mit derzeit bis zu 1 μm Ortsauflösung. Die nicht fluoreszierenden molekularen Ionen werden indirekt als vermeintlich unbesetzte Stellen der Kristallstruktur sichtbar. Neben der Demonstration des Erfolges unseres Fallenkonzepts sowie dessen Charakterisierung bildet der verlustfreie, kontrollierte Transport von atomaren und molekularen Ionen aus dem Präparations- in den Experimentierbereich, eine wichtige Errungenschaft, welche zu einem kontinuierlichen Nachladen von Ionen mit einer Rate von über 100 Hz ausgebaut werden kann. Diese Arbeit präsentiert eine Machbarkeitsstudie zur Kombination von Präzisionsmethoden zweier Forschungsgebiete. Dazu wurde die Fallenapparatur mit einem weiteren Vakuumsystem, in dem ultraviolette Femtosekundenpulse erzeugt werden können, über ein System von differenziellen Pumpstrecken verbunden. Als Resultat werden 5 fs zeitaufgelöste Pump-Probe Experimente vorgestellt, die die Oszillation eines Vibrationswellenpaketes von individuellen 24MgH+ Molekülionen zeigen. Dabei wird die Bewegung des Wellenpaketes auf die Dissoziationswahrscheinlichkeit in einem bestimmten Zerfallskanal abgebildet. Einzelne Reaktionsereignisse konnten eindeutig nachgewiesen und daraus das zeitabhängige Verhalten extrahiert werden. Diese Resultate untermauern das Potenzial der von uns angestrebten Kombination der exzellenten Kontrolle über externe und interne Freiheitsgrade gespeicherter Ionen mit der extremen Zeitauflösung von modernen Kurzpulslasern. Weitere Arbeiten können die Vorteile beider Gebiete nutzen um bisher unzugängliche Experimente zu realisieren. Die besonderen Eigenschaften der präsentierten Apparatur sollten es beispielsweise erlauben, einzelne isolierte molekulare Ionen mit hoher räumlicher Präzision und wohl kontrollierten Anfangsbedingungen für zukünftige Strukturuntersuchungen mittels derzeit entstehender, intensiver Kurzpuls-Röntgenquellen an freien Elektronenlasern bereitzustellen.
Hallo, mein Name ist Ricardo Grieshaber und ich begrüße euch zu dieser Folge von Chemie in 2 Minuten. Heute geht es um Ionenbindungen. Bei den meisten Verbindungen aus Metallen und Nichtmetallen sind die Unterschiede der Elektronegativität so groß, dass die Elektronenpaare nun nicht mehr nur von einem Atom stärker angezogen werden als von einem anderen, sondern komplett in die Schalen des elektronegativeren Bindungspartners wandern. Dies ist ab einer Differenz der Elektronegativität von 1,7 der Fall. Man kann nun nicht mehr von Molekülen mit Elektronenpaarbindungen sprechen, da die Atome dann nämlich als geladene Ionen vorliegen. Dies ist der Idealzustand von Ionenbindungen. Tatsächlich liegen in keinem Ionengitter die Atome zu 100% ionisiert vor. Es gibt immer einen mehr oder weniger großen Teil von Atomen, die miteinander eine Atombindung statt einer Ionenbindung eingehen. Es gibt als auch in Ionenverbindungen immer einen gewissen Anteil an Elektronenpaarbindungen. Dieser Anteil fällt mehr oder weniger groß aus, eine Ionenverbindung enthält umso mehr Atombindungen, je kleiner der Unterschied zwischen der Elektronegativität der Bindungspartner ist. Ionenverbindungen werden meist als Gitterstruktur dargestellt. Abhängig von der Verhältnisformel der Atome im Salz besitzt dieser Kristall dann eine bestimmte Kristallstruktur. Übrigens, in einer Ionenverbindung ziehen sich die einzelnen Ionen viel stärker gegenseitig an, als das die Atome in Molekülen tun. Deswegen haben Salze auch sehr hohe Schmelz- und Siedetemperaturen! Ich hoffe, dass ich euch dieses komplexe Thema ausreichend gut erklären konnte. Vielen Dank fürs Zuhören! Weitere Informationen findet ihr auf unserer Website in2minuten.com. Oder schreibt mir eine Mail an chemie@in2minuten.com.
Der Einsatz der Strahlentherapie mit geladenen Teilchen bietet im Vergleich zur Photonentherapie entscheidende physikalische und biologische Vorteile. Die erhöhte biologische und physikalische Wirksamkeit der Schwerionen ist für eine Vielzahl von Tumoren, insbesondere für die gegenüber Photonenstrahlen sehr resistenten Tumorerkrankungen, vorteilhaft. Seit Beginn der Teilchentherapie in den 50er-Jahren in den USA sind über 50 000 Patienten weltweit mit Protonen und über 5 000 Patienten mit Kohlenstoffionen behandelt worden. Für eine Reihe von Tumorindikationen konnte hierdurch das Therapieergebnis wesentlich verbessert werden.
Der Einsatz der Strahlentherapie mit geladenen Teilchen bietet im Vergleich zur Photonentherapie entscheidende physikalische und biologische Vorteile. Die erhöhte biologische und physikalische Wirksamkeit der Schwerionen ist für eine Vielzahl von Tumoren, insbesondere für die gegenüber Photonenstrahlen sehr resistenten Tumorerkrankungen, vorteilhaft. Seit Beginn der Teilchentherapie in den 50er-Jahren in den USA sind über 50 000 Patienten weltweit mit Protonen und über 5 000 Patienten mit Kohlenstoffionen behandelt worden. Für eine Reihe von Tumorindikationen konnte hierdurch das Therapieergebnis wesentlich verbessert werden.
In dieser Episode geht es um Oberflächenmodifikation im Nano-Maßstab. Dazu habe ich mich mit Prof. Dr. Bernd Rauschenbach vom Leibnitz-Institut für Oberflächenmodifizierung unterhalten. In unserem Gespräch geht es unter anderem um Themen wie Formgebung mit Ionen- und Plasmastrahlen, Glättung im Sub-Nanometer-Bereich, Ionen- und Laserstrahl stimulierte Strukturierungsprozesse sowie Biokompatible Oberflächen und dünne Schichten. Wir diskutieren jeweils das physikalische Prinzip sowie Anwendungsgebiete.
Hallo und herzlich willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten. Mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um den elektrischen Strom. Was ist das eigentlich? Elektrischer Strom ist im allgemeinen als gerichteter Anteil einer Bewegung von Ladungsträgern definiert. Damit ist gemeint, dass ein Strom fließt, wenn sich geladene Teilchen, wie zum Beispiel Elektronen oder Ionen, durch ein Medium bewegen. Ein einfaches Beispiel dafür ist die Batterie. In ihr werden mit Hilfe von Redoxreaktionen Ladungen getrennt. Am Minuspol befinden sich somit viel mehr negativ geladene Elektronen als am Pluspol. Es herrscht ein Ladungsungleichgewicht. Wie immer in der Physik streben nun die geladenen Teilchen einen Ausgleich dieser Differenz an. Dazu nehmen die Elektronen den Weg des geringsten Widerstands, in einem Stromkreis also den elektrischen Leiter, um vom Minus- zum Pluspol zu gelangen. Durch die Bewegung der Elektronen wird Energie frei, ein Strom fließt. Das tut er so lange, bis auf beiden Seiten gleich viele Elektronen sind, also ein Ladungsgleichgewicht herrscht. Den dazwischen entstandenen Strom kann man messen. Dazu gibt es die zwei wichtigen Einheiten Volt und Ampere. Volt beschreibt die Geschwindigkeit der Elektronen, Ampere die Anzahl pro Zeit. Zur Veranschaulichung werden diese Einheiten gerne auf eine Wasserleitung übertragen: Volt entspräche hierbei dem Druck, der in der Leitung herrscht, Ampere der Menge an Wasser, die in einer bestimmten Zeit durch die Leitung fließt. Aus Volt mal Ampere wird Watt, aus diesem Grund wurde Watt früher auch als Voltampere bezeichnet. Mit dieser Einheit wird die Leistung beschrieben, die der Strom verrichten kann. Schön, dass ihr dieses Mal dabei wart! Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken. Weitere Infos gibt’s auf unserer Website in2minuten.com.
Hallo und herzlich willkommen zur einer weiteren Folge von Chemie in 2 Minuten. Mein Name ist Ricardo Grieshaber und heute geht es um die pH-Wert-Skala. Diese reicht von 1-14. Mit dem pH-Wert geben Chemiker an, wie sauer oder basisch eine Lösung ist. Dabei handelt es sich um eine Angabe, die zeigt, wie viele saure oder basische Ionen, also geladene Teilchen in einer bestimmten Stoffmenge der Lösung enthalten sind. Eine saure Lösung entsteht, wenn eine Säure in Wasser gelöst wird. Dabei spalten sich von der Säure positiv geladene Wasserstoff-Teilchen ab, welche dann mit dem Wasser reagieren. Endprodukt der Reaktion ist ein Teilchen, das man Oxonium-Ion nennt. Es ist ein Wassermolekül mit einer zusätzlichen positiven Ladung, welche von der Säure kommt. Eine alkalische Lösung enthält statt den Oxonium-Ionen sogenannte Hydroxid-Ionen. Diese werden von der Base abgespalten, wenn man sie in Wasser löst. Diese Hydroxid-Ionen sind einfach negativ geladen und bestehen aus einem Wasserstoff und einem Sauerstoff-Atom. Je mehr Oxonium-Ionen eine Lösung enthält, desto saurer ist sie. Der pH-Wert ist dann dementsprechend niedrig. Umgekehrt verhält sich der pH-Wert zu der Menge der Hydroxid-Ionen, hier steigt er mit der Anzahl an. Ein Oxonium-Ion von der sauren Lösung kann mit einem Hydroxid-Ion aus der alkalischen Lösung zu zwei Wassermolekülen reagieren. Die Lösung ist dann neutral. Diesen Vorgang bezeichnet man als Neutralisierung. Das wars für dieses Mal. Wenn Du noch Fragen hast, oder gerne ein Thema vorschlagen möchtest, dann schreib' uns einfach eine E-Mail an chemie@n-systems.org! Schalte auch beim nächsten Mal ein, für eine neue Folge von Chemie in 2 Minuten! Oh, und - fast vergessen: Sei gespannt, denn in der nächsten Folge gibts was zu gewinnen!
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 10/19
Thu, 2 Jul 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10265/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10265/1/Feil_Christian.pdf Feil, Christian
Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 03/06
Thu, 18 Jun 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10241/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10241/1/Susanne_Jost.pdf Jost, Susanne
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 07/19
In einer Zelle sorgen volumenregulatorische Prozesse wie eine RVD (regulatory volume decrease) und RVI (regulatory volume increase) durch Konstanterhaltung des Volumens für die Aufrechterhaltung der normalen Zellfunktionen. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass an der Volumenregulation eine zelluläre Abgabe und Anhäufung von organischen aber auch anorganischen Osmolyten beteiligt sind. Diese werden bei der RVD beim Übergang von Antidiurese zu Diurese von der Zelle abgegeben und bei der RVI beim Wechsel des Diuresestatus in die umgekehrte Richtung akkumuliert. Als Modellstrukturen wurden hierbei vor allem etablierte Zelllinien, wie die von A6- und MDCK-Zellen, eingesetzt. Das wesentliche Ziel dieser Arbeit bestand darin, mit Hilfe der Elektronenstrahlmikroanalyse die Änderung in der Elementzusammensetzung von A6-Zellen nach hypotonem Stress quantitativ erfassen zu können. Zudem sollte ermittelt werden, ob A6-Zellen nach der Wiederherstellung von isotonen Bedingungen zu einer RVI befähigt sind. Der hypotone Stress wurde entweder durch eine abrupt oder kontinuierlich Absenkung der Osmolarität von 260 auf 140 mosmol/l eingeführt. Die Bestimmungen wurden dann 2 und 60 Minuten nach der Einführung sowie 2 und 30 Minuten nach Reperfusion mit isotoner Lösung durchgeführt. Außerdem erfolgten Messungen nach kontinuierlicher Absenkung der Osmolarität von 260 auf 200 bzw. 140 mosmol/l. Die anschließende Elektronenstrahlmikroanalyse der zellulären Elementzusammensetzung erfolgte an gefriergetrockneten Kryoschnitten mittels eines energiedispensiven Röntgendetektors in einem Rasterelektronenmikroskop. Hierbei können alle in Frage kommenden Elemente gleichzeitig erfasst werden. Da die Bremsstrahlung der Röntgenspektren ein Maß für die Masse darstellt, konnten ferner Aussagen über Variationen des zellulären Trockengewichts und somit zur Zellvolumenveränderung getroffen werden. Die Elementbestimmungen nach dem hypotonen Stress führten zu folgenden Ergebnissen und Aussagen: 1. Obwohl sich die A6-Zellen während der ersten 2 Minuten nach Einsetzen des hypotonen Stress weitgehend wie ideale Osmometer verhalten, ist es im Rahmen einer RVD bereits zu einem gewissen zellulären Verlust von Na, K und Cl gekommen. 2. 60 Minuten nach Einsetzen des hypotonen Stresses hat sich das zelluläre Volumen nach einer initialen Zellschwellung (160% nach 2 Minuten) wieder dem Kontrollwert angenähert (120%). 3. Der Verlust an kleinen einwertigen anorganischen Ionen (Na, K und Cl) trägt zu 70% zu dem Osmolytverlust bei, der notwendig ist um das neu eingestellte Zellvolumen zu erklären. 4. Hypotoner Stress führt im Rahmen der RVD nicht nur wie bisher angenommen zu einem zellulären Verlust von KCl, sondern auch zur Abgabe von Na. 5. Der Verlust an Na und K ist beträchtlich größer als der von Cl, was auf eine Beteiligung zellulärer Puffer an der RVD hindeutet. 6. Bei einer kontinuierlichen Absenkung der basolateralen Osmolarität wird eine IVR in Gang gesetzt, so dass das Zellvolumen nach Herabsetzung der Osmolarität von 260 auf 140 mosmo/l nur um 20% größer ist als unter Kontrollbedingungen. 7. Qualitätiv und quantitativ ist der Verlust an kleinen anorganischen Ionen während der IVR mit dem bei der RVD identisch. Die folgenden Ergebnisse, die nach der Wiederherstellung von isotonen Bedingungen erzielt wurden, lassen den Schluss zu, dass auch A6-Zellen zu einer RVI fähig sind: 1. Nach dem Wechsel von hypotonen zu isotonen Bedingungen kommt es nach einer anfangs drastischen Zellschrumpfung zu einem signifikanten Wiederanstieg des Zellvolumens. 2. Dieser Volumenanstieg kann allein durch eine zelluläre Anhäufung von KCl erklärt werden, die primär durch die Aktivität eines basolateralen bumetanidsensitiven Na-K-2Cl-Kotransporters in Gang gesetzt wird.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 02/05
Der Erfolg chirurgischer Eingriffe wird nicht selten durch überschießende Wundheilung zunichte gemacht, so daß ein erneuter Eingriff notwendig wird. Am Wundort lokal eingesetzte Radionuklide mit kurzreichweitiger Strahlung können solche gutartigen Wucherungen verhindern. Das Radionuklid P-32 eignet sich als reiner Elektronenemitter mit einer Halbwertszeit von 14,3 Tagen und einer mittleren Energie von 694,9 keV (Emax=1710,48 keV) für diese Aufgabe und kann durch den Einfang thermischer Neutronen (1 · 10^14 /s/cm^2) im Kernreaktor aus dem stabilen P-31 hergestellt werden. Nach einer typischen Bestrahlungszeit (14 Tage) beträgt der P-32–Anteil 1,4 · 10^-5. Implantate aus Polymer bzw. bioresorbierbarem Material als Träger des radioaktiven Strahlers ermöglichen gegenüber metallischen Implantaten neue Anwendungen für diese Art der Strahlentherapie. In dieser Arbeit wurde eine Herstellungsmethode für bisher nicht verfügbare organische radioaktive Implantate entwickelt und ein dazugehöriges Dosimetriesystem aufgebaut. Mittels Ionenimplantation können P-32–Ionen mit bis zu 180 keV einige 100 nm tief in organische Implantatmaterialien eingeschossen werden. Für eine typische Dosis (15 Gy in 7 Tagen in 1 mm Abstand zum Implantat) wird eine Aktivität von 75 kBq benötigt, dies entspricht 1,3 · 10^11 P-32–Ionen. Die dafür optimierte Zerstäubungsionenquelle ermöglicht einen Ionenstrahl mit hohem Strahlstrom (>14 µA P–) und geringer Emittanz (
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 02/05
Die Kombination eines optischen Resonators und einer Ionenfalle erlaubt QED-Versuche mit einzelnen oder wenigen Teilchen, die mit einer Mode des elektromagnetischen Feldes wechselwirken (Resonator-QED). Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik werden seit 1997 Experimente mit einer linearen Paulfalle zur Speicherung von Kalziumionen durchgeführt. Dabei wurde eine ausgezeichnete Lokalisierung des Ions in der Mode eines UV-Resonators demonstriert, und mit einem IR-Resonator gelang die Realisierung einer deterministischen Einzelphotonenquelle. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mit dem gleichen System die Langzeit-Stabilität der Kopplung zwischen Ion und elektromagnetischem Feld weiter untersucht. Sie ist eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz der Einzelphotonenquelle in der Quanteninformationsverarbeitung. Dazu wurde die Resonatoremission eines einzelnen Ions über einen Zeitraum von 30 min gemessen und statistisch mit Hilfe der Allan-Varianz ausgewertet. Im verwendeten Aufbau war auf einer Zeitskala unterhalb von 30 Sekunden die Schwankung des Photonensignals allein durch die Photonenstatistik aufgrund endlicher Emissions- und Detektionseffizienz bestimmt, während sich erst oberhalb von 200 Sekunden eine geringe Drift des Systems bemerkbar machte. Ein weiterer entscheidender Parameter der Photonenquelle ist die Emissionswahrscheinlichkeit für Einzelphotonen, die für praktische Anwendungen möglichst hoch sein sollte. Es wurden in der Arbeit deshalb Untersuchungen und experimentelle Verbesserungen des Aufbaus vorgenommen, um Wege zur Erhöhung der Effizienz der Photonenquelle zu finden. Dabei spielen Resonatordämpfung und Kopplung zwischen Ion und Feld eine entscheidende Rolle. Um eine geringere Dämpfung des Resonatorfeldes zu erreichen, wurde ein Resonator mit kleinerer Transmissivität des Auskoppelspiegels aufgebaut. Der Austausch des Spiegels machte eine neue Halterung notwendig, da die größere Finesse eine höhere mechanische Stabilität erfordert. Gleichzeitig wurde ein neues Diodenlasersystem bei 920 nm entwickelt, das optisch auf einen Z-Resonator stabilisiert ist. Die Länge des Experimentalresonators wird mit diesem Laser nach dem Pound-Drever-Hall-Verfahren konstant gehalten. Um die Kopplung zwischen Ion und Resonatorfeld so weit zu erhöhen, daß sie zum bestimmenden Faktor für die Dynamik des Systems wird (starke Kopplung), muß der Abstand der Spiegel verringert werden. Allerdings haben experimentelle Untersuchungen und begleitende Berechnungen des Einflusses der dielektrischen Spiegelsubstrate auf das Speicherfeld der Falle mit einem Finite-Elemente-Programm gezeigt, daß sich eine Resonatorlänge unter 6 mm, und damit starke Kopplung, nur mit Hilfe eines miniaturisierten Aufbaus der Falle realisieren läßt. Die im Experiment verwendete lineare Falle erlaubt es, auch mehrere Ionen mit dem Resonatorfeld wechselwirken zu lassen und auf diese Weise mehr als ein Photon pro Pumppuls zu emittieren. Dies wurde in der Arbeit mit zwei Ionen im Resonator untersucht. Dabei wurde die Kreuzkorrelation der emittierten Photonen nach dem Verfahren von Hanbury Brown-Twiss gemessen. Anders als bei einer Einzelphotonenquelle treten bei zwei Ionen im Resonator Photonenkoinzidenzen auf, aus denen sich Rückschlüsse auf die Dynamik der Ionen ziehen lassen. Eine mögliche Anwendung der Speicherung mehrerer Teilchen ist die Verschränkung von Ionenpaaren im Resonator.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 06/19
Hintergrund und Ziele der Arbeit: Bakterien und DNA Viren werden anhand unmethylierter CpG-Motive innerhalb ihrer DNA von den TLR 9 tragenden PDCs und den B Zellen des humanen Immunsystems als Gefahrensignale erkannt. Mittels synthetischer, CpG-enthaltender ODN nutzt man diese Grundsatzmechanismen, um vergleichbare Immunantworten auszulösen. Auf Grundlage eines unterschiedlichen immunologischen Aktivierungsprofils wurden bislang drei CpG-Klassen definiert: CpG-A, CpG-B und CpG-C. Mit Hilfe von CpG-A war es erstmals möglich, IFN-α in PDCs (den endogenen Hauptproduzenten dieses Zytokins) in Mengen zu induzieren, wie es bislang nur mit Viren selbst möglich war. Auch CpG-C stimuliert PDCs zur Sekretion von IFN α und aktiviert darüber hinaus B Zellen - eine Eigenschaft, die CpG-A nicht besitzt. Die sequenzspezifischen und strukturellen Voraussetzungen für diese differenziellen Wirkprofile waren bislang unzureichend verstanden, auch weil die Struktur-Analysen nur begrenzt auf die tatsächlichen Vorgänge im physiologischen Milieu übertragbar waren. Um CpG-ODN für die therapeutische Anwendung zu optimieren, sind die genauen Kenntnisse der Struktur-Wirkungsbeziehungen jedoch unverzichtbar. Ein zweiter Ansatzpunkt zur Optimierung der Anwendung liegt in der Verbesserung der systemischen Stabilität von CpG-ODN. Die Bindung von CpG-ODN an partikuläre Trägersysteme (z.B. Gelatine-Nanopartikel) wurde bereits in unserer Abteiliung als mögliches drug-delivery-System etabliert. Eine Weiterentwicklung dieses Prinzips wären partikuläre Strukturen, die aus immunstimulatorischen Nukleinsäuren aufgebaut keiner weiteren Trägermaterialien bedürfen. Beide Ansatzpunkte führen zu den Zielen dieser Arbeit: 1) Die Aufklärung der Struktur-Wirkungsbeziehungen der CpG-Klassen A und C durch Etablierung geeigneter Methoden zur Untersuchung im physiologischen Milieu. 2) Die Entwicklung immunstimulatorischer partikulärer Strukturen auf Basis der in Teil 1) identifizierten wirksamen Strukturelemente beider CpG-Klassen. Ergebnisse: 1) Struktur-Wirkungsbeziehungen von ODN 2216 (CpG-A) und ODN M362 (CpG-C): CpG-A bildet im physiologischen Milieu spontan multimolekulare Strukturen, deren mittlere Durchmesser mit 24 40 nm im Größenbereich von Viren liegen. Es zeigte sich, dass für diese Multimerisierungen das Zusammenspiel aus flankierenden Poly-G-Motiven, palindromischem Zentrum und eingelagerten Natrium- oder Kaliumionen entscheidend ist. Physiologisches Milieu wirkt sich sowohl den Umgebungs-pH und die Na+/K+-Konzentrationen als auch die Temperatur (37 °C) betreffend optimal förderlich auf die Strukturbildung aus. Die Identifizierung dieser maßgeblichen Faktoren machte es möglich, den Strukturaufbau von CpG-A experimentell zu kontrollieren und die immunologischen Wirkungen der verschiedenen Strukturen direkt zu vergleichen. Für die rasche und hohe Induktion von IFN-α und anderen inflammatorischen Zytokinen durch PDCs sind große Partikel verantwortlich. Die Multimerisierungen von ODN 2216 werden bei pH < 6 zunehmend aufgehoben. Unterbindet man die Multimerisierungen durch Präinkubation der ODN bei Temperaturen > 60 °C oder durch Entzug der stabilisierenden Natriumionen (indem man sie zuvor in Aqua ad inj. löst), so verliert ODN 2216 seine immunstimulatorische Aktivität in Bezug auf PDCs. Die schwache Wirkung der CpG-A-Monomere kann jedoch durch Präinkubation von PDCs mit IFN β deutlich gesteigert werden. Im Gegensatz zu den ebenfalls einzelsträngig vorliegenden ODN 2006 (CpG-B) haben auch Monomere von ODN 2216 keine aktivierende Wirkung auf B Zellen. CpG-C hat durch die palindromische Sequenz die Möglichkeit, Hairpins und Duplices zu bilden. ODN M362 zeigt jedoch keine Hairpinstrukturen. Die Duplexformationen sind bei 37 °C in vitro nicht stabil und spielen keine Rolle bei der durch diese ODN initiierten B-Zell-Aktivierung. Duplices haben jedoch Anteil an der Induktion von IFN-α in PDCs. Die in dieser Arbeit etablierten Protokolle der Temperatur-Präinkubation ermöglichen erstmalig eine experimentelle Kontrolle der Strukturbildungen von CpG-A und CpG-C und dadurch den Vergleich von Struktur und Wirkung. Das Standardprotokoll für Gelelektrophorese wurde dahingehend modifiziert, dass ein physiologisches Milieu sowohl durch die anwesenden Ionen als auch durch die Umgebungstemperatur (37°C) simuliert werden konnte. 2)Design Nukleinsäure-basierter Nanopartikel: Zentrale Elemente von CpG-A und CpG-C (palindromische Sequenz, gerüstartige Verbindung mehrerer Nukleinsäuren) wurden eingesetzt, indem ODN M362-Sequenzen (CpG-C) an bi- und trivalenten Grundgerüsten (Linkern) für den Strukturaufbau optimiert wurden. Trivalente Linker ermöglichen die variierende Zusammenlagerung der palindromischen Nukleinsäuren in drei Richtungen des Raumes und dadurch die Bildung großer Partikel. Diese sind den bisher bekannten Maximalstimuli CpG-B und CpG-C hinsichtlich der Aktivierung von B-Zellen gleichwertig. Erstmalig konnten auf diese Weise B-Zellen durch partikuläre Strukturen stark aktiviert werden. Nach Vor-Komplexierung der Partikel mit Poly-L-Arginin wird die Aktivität bei B-Zellen nochmals verstärkt. Kurze, nicht-palindromische CpG-DNA-Sequenzen an trivalenten Grundgerüsten induzieren nach Vor-Komplexierung mit Poly-L-Arginin deutlich mehr IFN-α in PBMCs als CpG-A, obwohl sie selbst nicht multimerisieren. Wird die (palindromische) RNA-Sequenz von CpG-C an einem trivalenten Linker verwendet, so können ebenfalls große Strukturen generiert werden, die nach Transfektion vergleichbare Mengen IFN-α in PBMCs induzieren wie CpG-A. Ausblick: Die vorliegende Dissertation verbindet Fragestellungen der Immunologie und der pharmazeutischen Technologie mit den Möglichkeiten der Biochemie. Es werden nicht nur verschiedene Methoden zur strukturellen Untersuchung von CpG-ODN im physiologischen Milieu etabliert, sondern auch die experimentelle Kontrolle der Strukturbildung von CpG-A ermöglicht. Die entwickelte Technik der Generierung dreidimensionaler, über palindromische Nukleinsäuren aufgebauter Partikel ist nicht auf CpG-Motive in DNA begrenzt, sondern kann auf eine andere für Viren charakteristische Nukleinsäure (Einzelstrang-RNA) übertragen werden. Dadurch würde zusätzlich möglich, die immunologischen Profile von ssRNA, dsRNA und CpG in einem Partikel zu kombinieren und die Art der Immunantwort je nach Zusammensetzung der Partikel gezielt zu bestimmen. Die klinische Relevanz dieser Arbeit ergibt sich aus den neuen Erkenntnissen über die Multimerisierungen von CpG-A, welche dessen therapeutischen Einsatz optimieren und besser standardisierbar machen sollen. Außerdem werden neue Hinweise auf die unterschiedlichen Aufnahme- und Erkennungsmechanismen beider CpG-Klassen und deren Aktivierung der Synthese von IFN-α gewonnen. Darüber hinaus wurde durch die Entwicklung der Polyvalenten Linker eine grundsätzlich neue Technik im Stil eines Baukastensystems etabliert, welche als Grundstein einer neuen Generation von immunstimulatorischen Multimeren dienen soll. Die Koadministration von Adjuvans und Antigen in direkter räumlicher Nähe bietet neue Gestaltungsmöglichkeiten in der Vakzineentwicklung. Zudem ist zu erwarten, dass unter Einbeziehung der RNA basierten immunologischen Wirkprofile innerhalb eines Partikels der Einsatz von CpG-ODN zur Therapie von Virusinfektionen und Tumoren weiter verbessert werden kann.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 04/19
1. In der vorliegenden Arbeit sollte geklärt werden, ob Pflanzenextrakte von Daniella oliveri und Vitex cienkowskii aus Kamerun, denen u.a. von traditionellen Heilern nachgesagt wird, dass sie antiarrhythmische und antiepileptische Wirkungen aufweisen, tatsächlich Effekte besitzen, die mit einer Wirksamkeit bei Herzrhythmusstörungen und Epilepsien vereinbar sind. Von den beiden ausgewählten Heilpflanzen wurden durch Verwendung verschiedener Extraktionsmittel unterschiedliche Extrakte hergestellt, die sich in erster Linie durch die Lipophilie bzw. Hydrophilie ihrer Inhaltsstoffe unterscheiden. Erste chemisch-analytische Untersuchungen erbrachten Hinweise auf das Vorkommen von Tanninen, Terpenoiden und Flavonoiden in beiden Arzneipflanzen. 2. Primär wurde von der einfachsten Arbeitshypothese ausgegangen, dass diese Extrakte eine Minderung der Erregbarkeit sowohl am Herzen als auch am Gehirn verursachen. Da bekannt ist, dass Magnesium als 2-wertiges Kation solche Wirkungen besitzt, wurden zunächst grundlegende Untersuchungen durchgeführt, durch die diese Wirkungen genauer beschrieben werden und mit der Wirkung anderer Ionen bzw. Substanzen verglichen werden sollten . 3. Es wurde mit Hilfe der Patch-Clamp-Technik erstmalig nachgewiesen, dass eine Erhöhung der extrazellulären Magnesium-Konzentration zu einer Anhebung der Schwelle für die Auslösung des Natrium-Einwärtsstroms an Herzmuskelzellen führt. Aus der Konzentrations-Wirkungs-Beziehung (im Bereich von 0,5 bis 5 mmol/l) ergab sich, dass eine Erhöhung der extrazellulären Magnesium-Konzentration um 1 mmol/l eine Anhebung der Schwelle für die Auslösung des Natrium-Stroms um etwa 1 mV bewirkte. Diese Wirkung von Magnesium kann man durch eine Änderung des Oberflächenpotentials erklären. 4. Beim Vergleich mit anderen Kationen ergab sich überraschenderweise, dass auch eine Erhöhung der extrazellulären Kalium-Konzentration zu einer Schwellenerhöhung führte, die sogar etwa doppelt so stark ausfiel wie die von Magnesium. Im Gegensatz dazu führte eine Erhöhung der extrazellulären Natrium-Konzentration nicht zu einer Erhöhung der Schwelle. Auch das bekannte Antiarrhythmikum Sotalol mit Kalium-Kanal-blockierenden Eigenschaften und der Natrium-Kanal-Öffner Veratridin führten nicht zu einer Änderung der Schwelle, was darauf hinweist, dass die Effekte von Magnesium und Kalium nicht unspezifisch sind (z.B. auf Grund einer Änderung der Osmolarität). 5. Orientierende Versuche bzgl. der Beeinflussung elektrophysiologischer Phänomene am isolierten Papillarmuskel erbrachten keine Hinweise, dass durch die Extrakte die Schwelle für die Auslösung von Aktionspotentialen verändert wird. Da in den Extrakten u.a. als Inhaltsstoffe Flavonoide gefunden wurden, erfolgte zusätzlich in orientierenden Untersuchungen eine Testung der Wirkung verschiedener Flavonoide auf die Schwelle des Natrium-Stroms. Auch hier fanden sich keine Hinweise, dass diese Schwelle verändert wird. Ausgehend von diesen Versuchen erscheint es unwahrscheinlich, dass die untersuchten Extrakte über eine Anhebung der Erregungsschwelle wirken. 6. Bei der weiteren Untersuchung des Einflusses der Extrakte auf Aktionspotential-Parameter zeigte sich kein wesentlicher Effekt bei 1 Hz. Bei einer Frequenz von 0,2 Hz wurde aber die Aktionspotentialdauer durch den MeOH-Extrakt von D. oliveri drastisch verlängert, jedoch blieben die Amplitude und die maximale Depolarisationsgeschwindigkeit unverändert. Andere Extrakte wie der Hexan-Extrakt und der Dichlormethan-Methanol-Extrakt von D. oliveri und alle getesteten Extrakte von V. cienkowskii zeigten keine wesentlichen Wirkungen auf das Aktionspotential. Die Verlängerung der Aktionspotentialdauer durch den MeOH-Extrakt ist vergleichbar mit der von Sotalol. Es ist anzunehmen, dass sie durch eine Blockierung von Kalium-Kanälen zustande kommt. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um zu klären, welche speziell im Methanol-Extrakt vorkommenden Substanzen auf Kalium-Kanäle wirken und welche Kalium-Kanäle betroffen sind. Für den Methanol-Extrakt von D. oliveri könnte es demnach zutreffen, dass er tatsächlich antiarrhythmische (und evtl. auch antiepileptische) Wirkungen besitzt. 7. Zusätzlich wurde getestet, ob die Extrakte auch einen Effekt auf die glatte Muskulatur der Gefäße ausüben. Daniella oliveri–Extrakte zeigten eine starke relaxierende Wirkung. Sowohl die durch Noradrenalin als auch die durch Kalium vorkontrahierten Aortenringe wurden durch sehr kleine Konzentrationen des MeOH- (EC50 von 0,77 mg/l bzw. 0,85 mg/l) und des CH2Cl2-MeOH- (4,88 mg/l bzw. 9,44 mg/l) Extraktes relaxiert. Auch bestimmte Extrakte von V. cienkowskii zeigten eine erschlaffende Wirkung auf die Gefäßmuskulatur, die aber schwächer war als die von den D. oliveri–Extrakten. An Noradrenalin-vorkontrahierten Aortenringen wurden bei den MeOH- (EC50 = 11,77 mg/l) und EtOAC- (EC50 = 40,69 mg/l) Extrakten relaxierende Wirkungen festgestellt. Beide Extrakte lösten nur eine geringe Relaxation an KCl-vorkontrahierten Aortenringen aus. Diese Vasorelaxation ist wahrscheinlich nicht auf eine Kalium-Kanal-Blockade zurückzuführen, da verschiedene Kalium-Kanal-Blocker (Sotalol, Clofilium und Amiodaron) im üblichen Konzentrationsbereich keine relaxierende Wirkung zeigten. Auch eine Blockade von Calcium-Kanälen als Ursache für die vasorelaxierende Wirkung ist unwahrscheinlich, da die Extrakte nicht wie die klassischen Calcium-Kanalblocker am Herzmuskel negativ inotrop wirken. Am ehesten kann die relaxierende Wirkung der Extrakte durch eine Hemmung des G-Proteinwegs und eines dadurch verminderten G-Protein-Receptor-induzierten Calcium-Anstiegs erklärt werden. Als mögliche wirksame Inhaltsstoffe kommen vor allem bestimmte Flavonoide in Frage. Es wurde eine Reihe verschiedener Flavonoide eingesetzt wobei sich Hinweise auf eine Struktur-Wirkungs-Beziehung bzgl. der vasorelaxierenden Wirkung ergaben. So zeigte z.B. Quercetin eine relativ starke relaxierende Wirkung während z.B. das strukturverwandte Rutin keine erschlaffende Wirkung aufwies. 8. Die Ergebnisse zeigen, dass Extrakte von D. oliveri und V. cienkowskii , die von traditionellen Heilern in Kamerun u.a. für die Therapie von kardialen Arrhythmien und von epileptischen Anfällen eingesetzt werden, durchaus nachweisbare kardiovaskuläre Wirkungen aufweisen. Speziell der Methanol-Extrakt von Daniella oliveri hat einen Einfluss auf das Aktionspotential, der wahrscheinlich auf eine Kalium-Kanal-blockierende Wirkung zurückzuführen ist und der mit der Wirkung klassischer Antiarrhythmika vergleichbar ist. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Strukturen der wirksamen Inhaltsstoffe und den genauen Wirkungsmechanismus aufzuklären. Auf Grund der vasorelaxierenden Wirkungen ergeben sich möglicherweise neue Indikationsgebiete wie z.B. die Hypertonie. Als weiteres Ergebnis der vorliegenden Untersuchung konnten Wirkungen von Magnesium und Kalium auf die Schwelle des Natrium-Stroms gezeigt werden, die möglicherweise erklären, dass beide Ionen antiarrhythmische Effekte aufweisen und sich dabei sinnvoll ergänzen.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05
Die in dieser Arbeit dargelegten Ergebnisse befassen sich mit Experimenten, welche den Mg-In-Ionenfallen-Quantencomputer zum Endziel haben. Als logisches Schaltelement eines solchen Quantencomputers kommen sowohl die Cirac-Zoller- als auch die Sörensen-Mölmer-Version eines CNOT-Gatters in Frage. In beiden Fällen müssen die Ionen durch Laserstrahlung gekühlt werden. Während das Cirac-Zoller-Gatter Grundzustandskühlung erfordert, wird beim Sörensen-Mölmer-Gatter lediglich der wesentlich einfacher zu erreichende Lamb-Dicke-Bereich benötigt. Aufgrund der Tatsache, daß zwei verschiedene Ionensorten für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden, kombiniert man deren Vorzüge optimal miteinander. Zur direkten Seitenband-Kühlung verwendet man In, mit dem in unserer Arbeitsgruppe bereits Grundzustandskühlung demonstriert worden ist. Quanteninformation soll in den Mg-Ionen gespeichert werden. Da beim Sörensen-Mölmer-Gatter, solange man sich im Lamb-Dicke-Bereich befindet, die Quantenrechnung nicht von der thermischen Bewegung der Ionen abhängen, kann der heterogene Ionenkristall durch die Indiumionen kontinuierlich gekühlt werden, ohne daß die in den Mg-Ionen gespeicherte Quanteninformation dadurch beeinflußt wird. Dadurch kann die Dekohärenz der Schwingungsmoden minimiert, und die Anzahl möglicher Quantenoperationen maximiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde von Grunde auf ein neues Experiment geplant, aufgebaut und zahlreiche Versuche dazu durchgeführt. Es wurde ein völlig neuer, komplexer Vakuumrezipient entworfen und gebaut. Im Inneren des Vakuumrezipienten wurde ein schwingungsgedämpfter Aufbau einer neuartigen, selbstjustierenden Ionenfallenhalterung inklusive verbesserter Atomofenhalterung in ein kompaktes Gesamtsystem integriert. Die Falle wurde für die Speicherung zweier Ionensorten optimiert. Mit der linearen Endkappenfalle wurden zuerst Mg-Ionenkristalle erzeugt. Bei den Experimenten mit Indium konnten Mg-In-Wolken nachgewiesen werden, sowie sympathetische Kühlung von Indium durch die direkt lasergekühlten Magnesiumionen. In der neuen Vierstabfalle wurden zuerst Experimente mit einem Sekundärelektronen-Vervielfacher bei Kühlung mit Puffergas durchgeführt, wobei Speicherung von Magnesiumionen sowie von Dunkelionen aus dem Restgas nachgewiesen werden konnte. Bei diesen Messungen wurde gleichzeitig die Falle charakterisiert. Es wurden Stabilitätsdiagramm, radiale und axiale Schwingungsfrequenzen gemessen. Darüber hinaus wurden in der neuen Ionenfalle Magnesium-Ionenkristalle gespeichert und nachgewiesen. Die im Vergleich zur linearen Endkappenfalle wesentlich verbesserte Mikrobewegungskompensation demonstriert die Überlegenheit der automatischen Justage der neuen Ionenfalle.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05
Das Ziel dieser Arbeit war es 40Ca+-Ionen an einen optischen Resonator zu koppeln, um auf diese Weise Resonator-QED-Experimente, mit einer konstanten und deterministischen Kopplung durchzuf¨uhren. Als wichtigstes Ergebnis ist es erstmals gelungen, im kontinuierlichen Betrieb kontrollierte Lichtpulse zu erzeugen, die genau ein Photon enthalten. Zun¨achst war es unerl¨asslich, ein bestehendes Experiment weiter zu entwickeln, so wie wichtige Eigenschaften des 40Ca+-Ions zu vermessen. Dazu wurde die bisherige Falle durch eine verbesserte Ionenfalle ersetzt. Diese wurde charakterisiert, wobei insbesondere eine verbesserte Mikrobewegungskompensation nachgewiesen wurde. Zur Durchf¨uhrung der hier vorgestellten Experimente, wurde das bestehende Lasersystem weiterentwickelt und ein zus¨atzliches System aufgebaut. Zudem wurde der optische Resonator und dessen Stabilisierung den Anforderungen der Resonator-QED-Experimente angepasst. Um Aufladungen dielektrischer Materialien in der Fallenumgebung zu vermeiden, wurde die Photoionisation von Kalziumatomen implementiert und die Abh¨angigkeit der Ladeezienz von den Laserparametern bestimmt. Da aufgrund der reichhaltigen Niveaustruktur von 40Ca+-Ionen eine Vielzahl von Eekten auftreten, wurden die spektroskopischen Eigenschaften von 40Ca+-Ionen detailiert vermessen. Dazu geh¨ort neben den Anregungsspektren die Messung der Lebensdauer des D5/2 -Niveaus und die genaue Untersuchung des Hanle-Eekts zur Magnetfeld- Kompensation. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zudem die g(2)-Funktion der Fluoreszenz des Ions studiert. Auch die Ergebnisse dieser Messung spiegeln die komplexe Niveau-Struktur des Ions wieder. Da die Lokalisierung der Ionen in der Falle von großer Bedeutung ist und diese nur durch Laserk¨uhlung der Ionen in der Falle optimiert werden kann, wurde das Verhalten von 40Ca+-Ionen bei Dopplerk¨uhlung genauer untersucht. Neben dem K¨uhlen der Ionen ist auch die Mikrobewegung des Ions in der Falle f¨ur dessen Lokalisierung von essenziellem Interesse. Kombiniert man einen optischen Resonator mit einer Ionenfalle, so treten aufgrund der Verzerrung des Fallenfeldes Wechselwirkungen zwischen den Spiegeln und den Ionen auf, die zu Mikrobewegung f¨uhren. Dieser Eekt wurde vermessen und mit Simulationen des Fallenfeldes verglichen. Um die relative Lage des Ions zur Resonatormode zu bestimmen, wurde ein einzelnes 40Ca+-Ion als nanometrische Probe f¨ur das Resonatorfeld verwendet. Die bisher vorliegenden Daten dieses Experiments wurden im Rahmen dieser Arbeit erweitert und Eekte der Anregung auf die gemessene Fluoreszenzverteilung untersucht. Die genannten Messungen und Entwicklungen erm¨oglichten es letztendlich, Resonator-QED-Eekte nachzuweisen. In dieser Arbeit wurde die stimulierte Emission mehrerer und eines einzelnen Ions in die Resonatormode beobachtet. Desweiteren konnte der Einfluss des Resonators auf die Lebensdauer des P1/2 - Niveau demonstriert werden. Auf der mit diesem Experiment geschaenen Basis ist es gelungen, eine besonders interessante Vorhersage der Resonator-QED zu realisieren, die kontrollierte Erzeugung einzelner Photonen im Dauerbetrieb. Dabei konnte eine Einzel- Photonenemissions-Wahrscheinlichkeit pro Pumppuls von 8 % erreicht werden. Diese neuartige Lichtquelle wurde im Rahmen dieser Arbeit sowohl theoretisch als auch experimentell intensiv untersucht. Die statistischen Eigenschaften der emittierten Photonen wurden gemessen, und die Erzeugung verschiedener zeitlicher Pulsprofile konnte demonstriert werden.
Tierärztliche Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/07
Es wurde die Einheilung einer mit Plasma-Immersions-Ionen-Implantation beschichteten Autokompressionsklammer aus Nitinol im Seitenvergleich mit einer unbehandelten Klammer an sieben Beagle-Hunden überprüft. Aufgrund der Autokompressionsklammer war ein gleichzeitiger Vergleich der Heilung mit bzw. ohne Kompression möglich. Die Einheilzeit betrug drei Wochen. Die Ergebnisse wurden fluoreszenzmikroskopisch und mit konventioneller Histologie überprüft.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/19
Die Anpassung der Gewebsdurchblutung an die unterschiedlichen Bedarfssituationen, setzt ein koordiniertes Verhalten der Gefäße im mikrovaskulären Gefäßnetz voraus. Diese Koordination der vasomotorischen Reaktionen im mikrovaskulären Gefäßsystem, ist möglicherweise auf die interzelluläre Kommunikation der Endothelzellen angewiesen. Die Endothelzellen und glattten Muskelzellen der Blutgefäße sind über Gap Junctions gekoppelt, auch eine myoendotheliale Kopplung wird diskutiert. Dadurch können Signale in Form von Ionen (und damit Änderungen des Membranpotentials) oder kleinen Moleküle über solche interzellulären Kanäle entlang der Endothelzellschicht weitergegeben werden. Völlig unbekannt ist aber, ob die Permeabilität dieser endothelialen Gap Junctions reguliert wird. Deshalb wurde in dieser Arbeit untersucht, ob vom Endothel gebildete lokal wirksame Gewebshormone (Autakoide, wie NO und Prostacyclin) die Durchlässigkeit der Gap Junctions beeinflussen. Hierzu wurde in konfluenten Kulturen von humanen umbilikalvenösen Endothelzellen (n=190) die Ausbreitung der Farbstoffe Carboxyfluoresein und Calcein nach Injektion in eine einzelne Endothelzelle in die benachbarten Endothelzellen untersucht. Es konnte gezeigt werden, daß der injizierte Farbstoff tatsächlich nur über interzelluläre Kanäle von einer Zelle zur nächsten gelangt. Diese Kanäle werden von Connexinen gebildet, denn ein Peptid, das das Aneinanderdocken der Connexine verhindert, reduzierte die Ausbreitung des fluoreszierenden Farbstoffs. Daher kann mit dieser Methode tatsächlich die Kopplung der Zellen über Gap Junctions untersucht werden. Die erhobenen Daten zeigen, daß die Anzahl der fluoreszierenden Zellen nach Hemmung der NO-Synthase mit Nw-nitro-L-Arginin (L-NA, 30µmol/L) um bis zu 29% zunahm, während die anschließende erneute Freisetzung von NO durch zwei differente NO-Donoren (SNAP bzw. SNP, 1 µmol/L) die Zahl der fluoreszierenden Zellen wieder auf den Ausgangswert reduzierte oder sogar unterhalb den, der unbehandelten Kontrollzellen senkte. Diese durch NO hervorgerufene Wirkung blieb in Anwesenheit des Hemmstoffes der löslichen Guanylatcyclase ODQ (10 µmol/L) oder der Radikalfänger Tiron und Superoxiddismutase unverändert. Dies weist daraufhin, daß es sich bei dieser durch NO hervorgerufenen Hemmung um einen direkten Effekt von NO handelt, der weder über die Bildung von cGMP noch über eine gesteigerte Peroxynitritproduktion vermittelt wird. Auch eine Hyperpolarisation der Endothelzellen durch den Aktivator von KATP-Kanälen HOE234 (1 µmol/L) hatte keinen Einfluß auf die Kopplung der Zellen. Im Gegensatz dazu hatte NO in Anwesenheit der Hemmstoffe der Tyrosinphosphatase Orthovanadat (100 µmol/L) und Phenylarsinoxid (1 µmol/L) keinen Einfluß mehr auf die endotheliale Kommunikation via Gap Junctions. Dagegen führte die Behandlung der Zellen mit dem Tyrosinkinase Inhibitor Genistein (100 µmol/L) zu einer deutlichen Reduktion der endothelialen Kopplung (-14%), die mit der Wirkung von NO vergleichbar war. Daraus läßt sich schließen, daß die durch NO hervorgerufene Wirkung auf die interzelulläre Kommunikation über eine Verminderung der Tyrosinphosphorylierung vermittelt zu werden scheint. Außerdem zeigen diese Daten, daß Prostacyclin die endotheliale Kopplung signifikant steigert, und das diese Wirkung über das gebildete cAMP vermittelt wird. Denn nicht nur das Prostacyclin Analogon Iloprost (1 µmol/L), sondern auch der Aktivator der Adenylatcyclase Forskolin (30 µmol/L), verbesserte die Ausbreitung des Farbstoffes signifikant . Schließlich zeigen die Ergebnisse auch, daß die beiden vom Endothel gebildeten Substanzen sich gegenseitig in ihrer Wirkung auf die endothelialen Gap Junctions beeinflussen können. Die erhobenen Daten zeigen erstmals eine Rolle von NO und Prostacyclin in der Regulation der Permeabilität endothelialer Gap Junctions. Diese Regulationsmöglichkeit und die Auswirkungen einer vermehrten oder verminderten Kopplung der Endothelzellen wirft zahlreiche neue Fragestellungen auf z. B. hinsichtlich der Pathophysiologie der coronaren Herzkrankheit oder auch des arteriellen Hypertonus und bietet damit auch die Möglichkeit zur Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05
Hochintensitätslaser erzeugen im Fokus Lichtintensitäten, deren Feldstärke die rapide Beschleunigung vieler Elektronen und über die dadurch hervorgerufenen quasistatischen Felder die Beschleunigung von Ionen auslöst. Durch verschiedene Kernreaktionen (z.B. Fusion) dieser Ionen können Neutronen erzeugt werden. Ziel dieser Arbeit war es, einerseits die Neutronenausbeute im Hinblick auf Anwendungen als Neutronenquelle zu optimieren, und andererseits durch Spektroskopie der Neutronen Rückschlüsse auf die Verteilung der laserbeschleunigten Ionen zu ziehen. Diese wiederum können dann zum Verständnis der Beschleunigungsmechanismen und damit zur Optimierung der Ausbeute herangezogen werden. So gelang es im Laufe der Arbeit, die Erzeugung von bis zu 10^7 Neutronen pro Joule Laserenergie und die weitere Skalierbarkeit zu noch größeren Ausbeuten zu demonstrieren, so daß bei weiterer Entwicklung der duchschnittlichen Laserleistung in einigen Jahren mit einer Anwendung als Quelle für z.B. Neutronenradiographieanwendungen gerechnet werden kann. Andererseits gelang es, durch den Vergleich der experimentellen Neutronenspektren mit 3-dimensionalen PIC- und Monte-Carlo-Rechnungen die Beschleunigungsmechanismen in Laserfokus selbst und auf der Rückseite von dünnen Folientargets zu untersuchen und zu verstehen. So konnte erstmals ein direkter Vergleich dieser beiden Mechanismen angestellt werden, was dazu beitragen konnte, die seit längerem geführte Diskussion über die relative Stärke der beiden Mechanismen beizulegen. Schlußendlich war es zur Erzielung einer zur Spektroskopie ausreichenden Neutronenausbeute zunächst nötig, die dritte Verstärkerstufe des ATLAS-Lasers am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Betrieb zu nehmen und mit adaptiver Optik auszurüsten. Dadurch konnte die Neutronenausbeute um zwei Größenordnungen gesteigert werden. Die adaptive Optik ist die erste ihrer Art zur gleichzeitigen Korrektur großer Wellenfrontabweichungen von Nah- und Fernfeld und funktioniert mittlerweile im Routinebetrieb.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05
New Results in cooling and storing single Indium ions are presented. Cooling almost to the ground state of the trapping potential could be demonstrated for a single ion as well as for a two-ion coulomb-crystal. In high-resolution spectroscopy the narrow-bandwidth clock-transition was measured with a resolution of 1,3*10^(-13). The absolute frequency of this transition was measured with an uncertainty of 1,8*10^(-13). Also the properties of the Indium-Ion as a reference of an optical freqency standard are discussed.
Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06
Die Anwendung der Einzelmolekülspektroskopie auf poröse Festkörper wird erstmals in dieser Arbeit beschrieben. Um diese relativ neue Methode auf die Untersuchung von Farbstoffen in porösen Festkörpern anzuwenden, wurde ein konfokales Mikroskop so umgebaut, daß es zur Detektion und Spektroskopie einzelner Moleküle einsatzfähig ist. Dafür wurden verschiedene optische Detektionssysteme aufgebaut, um alle im Fluoreszenzlicht enthaltenen Informationen zu erhalten. Mit einer Avalanche Photodiode wurde die Empfindlichkeit des Mikroskops auf die Detektion einzelner Lichtquanten gesteigert. Mit einem gepulsten Laser wurde der ZeitbereichObwohl die Einzelmolekülspektroskopie im Vordergrund der Arbeit steht, sind auch einige interessante Beobachtungen an porösen Materialien mit vielen Farbstoffmolekülen (Ensemblemessungen) durchgeführt worden. Aufgrund des hohen dreidimensionalen Auflösungsvermögen des konfokalen Mikroskopes war es möglich, auch an nur wenige Mikrometer großen Kristallen ortsaufgelöste Untersuchungen durchzuführen. Bisher war es oft nicht möglich, zwischen Oberflächeneffekten und Eigenschaften, die in der Porenstruktur hervorgerufen werden, zu unterscheiden. Untersuchungen mit vielen Farbstoffmolekülen (Ensemblemessungen) zeigten, daß auch scheinbar perfekte Kristalle im Inneren oft unregelmäßig aufgebaut sind. So wurde eine Methode entwickelt, um Defektstrukturen in Kristallen mit Fluoreszenzfarbstoff anzufärben und dreidimensional mit dem konfokalen Mikroskop darzustellen. Große kalzinierte MFI Kristalle besitzen Defektstrukturen, die sich im Inneren entlang der langen Kristallachse ausbreiten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, daß scheinbar homogen mit Farbstoff beladene Kristalle oft eine sehr ungleichmäßige Farbstoffverteilung besitzen. Auch Kristalle, die schon während der Synthese mit Farbstoff beladen werden, sind oft nicht gleichmäßig beladen. Dreidimensionale Fluoreszenzbilder von großen und regelmäßig aufgebauten AlPO4-5 Kristallen, die mit dem Farbstoff DCM beladen wurden, zeigten verschiedene geordnete und ungeordnete Strukturen. Durch die Analyse der Polarisation kann die Orientierung der Farbstoffmoleküle untersucht werden. Untersuchungen an verschieden großen Oxazin Farbstoffen, die während der Synthese in AlPO4-5 eingebaut wurden, zeigten, daß die Ausrichtung entlang der Porenrichtung mit steigender Molekülgröße abnimmt. Das kleine Oxazin 1 ist noch relativ gut orientiert, während das große Oxazin 750 ohne Vorzugsrichtung eingebaut wird. In verschiedenen M41S Materialien wurde die Diffusion von Farbstoff untersucht. Fluoreszenzbilder von M41S Monolithen zeigten das Eindiffundieren verschiedener Farbstoffe in den Festkörper. Über die zeitabhängige Analyse der Eindringtiefe konnten dadurch die Diffusionskonstanten ermittelt werden. Es zeigte sich, daß die Diffusion jeweils bei geladenen Molekülen, größeren Molekülen und bei kalziniertem Monolithen verlangsamt wird. Die Untersuchung des Diffusionsverhaltens in einer M41S Nadel zeigte eine etwa doppelt so schnelle Diffusion quer zur Nadel. Dies steht in Übereinstimmung zu elektronenmikroskopischen Bildern, die zeigen, daß die Nadeln aus zirkularen Poren besteht, die quer zur Nadelrichtung orientiert sind. Im Verlauf dieser Arbeit wurden erstmals einzelne Farbstoffmoleküle innerhalb von porösen Festkörpern detektiert. Im Vergleich zu Referenzproben, bei denen der Farbstoff in einer dünnen Polymerschicht eingebettet wird, ist das Signal zu Untergrund Verhältnis der Einzelmoleküluntersuchungen in den porösen Festkörpern etwas geringer. Auch an der Photostabilität der Fluoreszenzfarbstoffe konnte durch die Einlagerung in die Porenstrukturen keine Verbesserung beobachtet werden. Die Moleküle können nicht nur detektiert, sondern auch spektroskopiert werden. Dabei konnten durch die Analyse der Fluoreszenz verschiedene Parameter bestimmt werden, wie folgende Tabelle zeigt: der Detektion bis hinab in den Nanosekundenbereich erweitert. Durch den Einbau einer Lambda-Halbe Platte wurde die Polarisation des Laserlichtes beeinflußt, um die Orientierung eines einzelnen Moleküls zu bestimmen. Schließlich wurde durch den Einsatz eines Prismas und einer empfindlichen CCD-Kamera die spektrale Aufspaltung ermöglicht, um damit die Fluoreszenzspektren zu bestimmen. Mit allen Experimenten war es nicht nur möglich statische Eigenschaften der einzelnen Fluoreszenzfarbstoffe zu bestimmen, sondern auch deren dynamische Veränderungen. Eine der wichtigsten Anforderungen an organische Farbstoffmoleküle für Einzelmolekülspektroskopie ist die Photostabilität. Um geeignete Farbstoff für den Einbau in die Porenstrukturen zu erhalten, wurden die Photostabilitäten verschiedener Farbstoffe untersucht. Dazu wurden von einigen ausgewählten Farbstoffen die detektierbaren Fluoreszenzphotonen gezählt. Es stellte sich heraus, daß das Farbstoffmolekül TDI in einer dünnern PMMA Schicht eine außergewöhnlich hohe Photostabilität besitzt. Einige TDI-Molekülen emittieren sogar 10 11 Fluoreszenzphotonen bis zum irreversiblen Photobleichen. Zum anderen wurde für sehr instabile Farbstoffmoleküle eine Methode entwickelt, um durch Bleichexperimente an einem Ensemble von Molekülen mit dem konfokalen Mikroskop die Anzahl der emittierten Fluoreszenzphotonen zu ermitteln. Für den Einbau in poröse Festkörper wurden daraufhin einige Oxazinfarbstoffe und das in biologischen Untersuchungen häufig verwendete Cy5 ausgewählt. Diese Farbstoffe können im roten Spektralbereich anreget werden und besitzen mit etwa 10 7 emittierten Fluoreszenzphotonen eine relativ gute Photostabilität. Als Porenstruktur wurden besonders zwei Materialien untersucht. Die Porenstruktur AFI, die im Material AlPO4-5 vorkommt, besitzt eindimensionale Kanäle, die hexagonal wie in einer Bienenwabe angeordnet sind. Von diesem Material können auch regelmäßige Kristalle hergestellt werden, die bis zu einem Millimeter lang sind. Leider sind die Poren des AlPO4-5 mit 0,73 nm Innendurchmesser sehr eng. Alle geeigneten Fluoreszenzfarbstoffe sind etwas größer und werden daher in mehr oder weniger großen Deformationen in dem Kristall eingelagert. Größere Poren besitzen die mesoporösen M41S Materialien. In diese passen alle Farbstoffe ohne Deformation hinein. Jedoch ist die Kristallgröße der M41S Materialien auf wenige µm beschränkt. Mit der Methode der homogenen Fällung können die bisher größten hexagonal geordneten MCM-41 Kristalle hergestellt werden. Zentimeter große hexagonale M41S Festkörper (Monolithe), die durch eine Synthese mit einem Flüssigkristall hergestellt werden, verlieren, wie hier gezeigt wird, während der Synthese ihre eindimensionale Ausrichtung der Poren.Beobachtete Eigenschaft des Lichtes Information aus statischen Bestimmungen Information aus zeitabhängigen Bestimmungen Intensität immer Notwendig Raten (Singulett, Triplett, etc.) Ort Position Diffusion, Transport Polarisation Orientierung Drehung, Rotation Energie Fluoreszenzspektren spektrale Diffusion Diese verschiedenen Untersuchungsmöglichkeiten wurden aufgebaut und an einer Referenzprobe (TDI in PMMA) getestet. Für die Datenanalyse konnte zum Teil auf Methoden in der Literatur zurückgegriffen werden. Es wurde darauf geachtet, daß immer eine Fehlerabschätzung oder eine Simulation durchgeführt wurde, damit die Ergebnisse sinnvoll interpretiert werden konnten. Oft konnten schon an der Referenzprobe (TDI in PMMA) sehr interessante Ergebnisse erhalten werden. So wurden z.B. neben der extrem hohen Photostabilität zwei verschiedene Populationen der Triplettlebensdauer gemessen. Die Position eines einzelnen TDI Moleküls konnte durch die Detektion vieler Photonen auf besser als 1 nm bestimmt werden. Die Analyse von zeitabhängigen Orientierungswinkeln deutet darauf hin, daß ein TDI Molekül in PMMA noch eine sehr geringe Wackelbewegung (~1°) ausführen kann. Bei der Analyse mehrerer 10000 Fluoreszenzspektren von einem TDI Molekül konnten spontane Änderungen der Fluoreszenzwellenlänge und der Schwingungskopplung beobachtet werden. Obwohl die Messungen in den Porenstrukturen aufgrund der geringeren Photostabilität nicht so präzise Ergebnisse liefern, konnten auch hier interessante Beobachtungen gemacht werden. Durch die Analyse der Orientierungswinkel vieler individueller Farbstoffmoleküle konnte gezeigt werden, daß die einzelnen Oxazinfarbstoffe in AlPO4-5 eine gaußförmige Verteilungsfunktion bezüglich ihres Tiltwinkels zur Porenrichtung aufweisen. Die zuvor erwähnten Messungen an einem Ensemble von Molekülen können die Form der Verteilungsfunktion nicht bestimmen. Aufgrund der Kenntnis einer gaußförmige Verteilungsfunktion kann auf ein statistisches Einbauverhalten der Farbstoffmoleküle in Defektstrukturen während der Synthese geschlossen werden. Auch in einem MCM-41 Kristall, dessen große Poren jeden beliebigen Einbauwinkel des Farbstoffes Cy5 erlauben würden, wird eine bevorzugte Orientierung beobachtet. Der Orientierungswinkel zur Porenrichtung zeigt auch hier eine gaußförmige Verteilungsfunktion. Interessanterweise wird bei der frontalen Ansicht auf die hexagonale Struktur (entlang der Bienenwabenstruktur) eine bevorzugte Orientierung auf die Flächen des Sechsecks beobachtet. Eine Ensemblemessung kann unmöglich diese bevorzugte Orientierung detektieren. Neben diesem statischen Verhalten zeigen einige wenige Moleküle auch eine Änderung der Molekülorientierung. Zwei individuelle Oxazin 1 Moleküle änderten ihre Orientierung in AlPO4-5 während der Messung spontan. Im Vergleich zu den anderen Oxazin 1 Molekülen besaßen diese beiden einen ungewöhnlich großen Orientierungswinkel gegen die Porenrichtung. Vermutlich wird die Bewegung durch einen größeren Defekt der Porenstruktur ermöglicht. Ein TDI Molekül im Inneren eines M41S Monolithen zeigte sogar eine mehrfache Drehung zwischen 3 verschiedenen Orientierungen.Eine Dynamik bezüglich des Ortes zeigten einzelne TDI Moleküle im M41S Monolith. Aufgrund der starken hydrophoben Eigenschaften des TDI kann davon ausgegangen werden, daß sich der Farbstoff immer noch im Inneren der Mizelle des Flüssigkristalls befindet, aus dem der Festkörper synthetisiert wurde. Die Diffusionsbewegung kann durch eine Serie von Fluoreszenzbilden mit dem konfokalen Mikroskop direkt verfolgt werden. Entgegen der erwarteten eindimensionalen Diffusion, die die hexagonale Struktur des Monolithen eigentlich erwarten läßt, wird eine isotrope Diffusion ohne Vorzugsrichtung beobachtet (D ~ 0,04 µm 2 /s). Im reinen Flüssigkristall dagegen ist die eindimensionale Diffusion vorhanden. Vermutlich werden die eindimensionalen Poren bei der Synthese der festen Silikatwand so stark verknäult, daß auf der beobachteten Längenskala ein Festkörper ohne Vorzugsrichtung entsteht. Auch die viel langsamere Diffusion im Vergleich zum reinen Flüssigkristall (D ~ 2 µm 2 /s) kann über diese Verknäulung der Poren erklärt werden. Schließlich wurden noch Messungen durchgeführt, um simultane Änderungen der Orientierung, Fluoreszenzspektren oder Triplettraten an einem einzelnen Farbstoffmolekül zu beobachten. Besonders die gleichzeitige Detektion von Fluoreszenzspektren und der Orientierung lassen sich experimentell gut durchführen. Zur Interpretation der Ergebnisse muß hier zwischen einer starken und einer schwachen Kopplung zwischen Gast und Wirt unterschieden werden. Bei einer polaren Probe wird eine starke Wechselwirkung zwischen Gast und Wirt erwartet. Diese müßte dazu führen, daß sich Änderungen in der Orientierung auch in geänderten Fluoreszenzspektren und umgekehrt bemerkbar machen. Bei einem geladenen Molekül wie Oxazin 1 wird solch eine starke Kopplung des elektronischen Systems an die polare AlPO4-5 Umgebung erwartet. Eine starke Änderung des Fluoreszenzspektrums könnte daher von einer Umorientierung des Farbstoffes herrühren. Bei den durchgeführten gleichzeitigen Messungen konnte aber nur spektrale Diffusion (±1-20 nm), aber keine gleichzeitige signifikante Umorientierung (>3°) beobachtet werden. Eine Erklärung für dieses Verhalten könnte die Bewegung des Gegenions des Farbstoffmoleküls sein, dessen Lage einen großen Einfluß auf die Fluoreszenzeichenschaften hat. Eine Umorientierung mit gleichzeitiger Detektion der Fluoreszenzspektren konnte jedoch nicht gemessen werden. Beide Ereignisse, Umorientierungen und spektrale Änderungen, konnten an TDI im M41S Monolith detektiert werden. Dabei zeigte sich aber, daß es sich hier um zwei unabhängige Prozesse handelt. Deutliche spektrale Sprünge (> 3 nm) korrelieren nicht mit deutlichen Umorientierungen (~60°). Eine geometrische Änderung des Farbstoffmoleküls oder der näheren Umgebung scheidet daher als Ursache für die spektrale Diffusion aus. Da hier aber eine schwache Wechselwirkung zwischen dem unpolaren TDI und der unpolaren Tensidumgebung vorliegt, werden auch keine starke Änderungen der Fluoreszenzspektren während der Umorientierung erwartet. Die spektrale Diffusion wird hier vermutlich von kleinen diffundierenden Teilchen (z.B. O2 oder Ionen) verursacht, die sich unabhängig von den Farbstoffmolekül bewegen können. Die Methode der Einzelmolekülspektroskopie liefert neue Einblicke in poröse Festkörper. Besonders durch die zeitabhängigen Untersuchungen können Informationen erhalten werden, die zuvor unter dem Mittelwert verborgen blieben. Ein kleiner Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Tieftemperaturfluoreszenz-spektroskopie an dem grün fluoreszierendem Protein (GFP). Dafür wurden der Wildtyp und verschiedene Varianten mit Mutationen in der Umgebung des zentralen Chromophors bei 2 K untersucht. Im Vergleich zur Raumtemperatur zeigten die Spektren bei tiefen Temperaturen deutlich mehr Struktur. Dadurch konnten verschiedene Sub-Zustände in den Varianten identifiziert werden. Bei fast allen Varianten konnten durch intensive Bestrahlung langwellig absorbierende Photoprodukte erzeugt werden, die erst bei etwa 50 bis 100 K wieder zerfallen. Obwohl eine relativ starke Elektron-Phonon-Kopplung beobachtet wird, ist an einigen ausgewählten Stellen auch hochaufgelöste Tieftemperaturspektroskopie wie spektrales Lochbrennen und Fluoreszenzlinienverschmälerung möglich. Durch Temperatur-Ableitungs-Spektroskopie werden an Wildtyp-GFP die Energien und Verteilungsfunktionen der Zerfallsbarrieren der metastabilen Photoprodukte bestimmt. Schließlich wurde durch temperaturabhängige Kurzzeitspektroskopie an Wildtyp-GFP der 'Excited state proton transfer' (ESPT) charakterisiert. Für diesen wird bis etwa 50 K eine thermische Barriere nach Arrhenius mit einer Aktivierungsenergie von ~2,3 kJ/mol gefunden. Unterhalb von etwa 50 K dominiert vermutlich ein Tunnelprozeß.
Fakultät für Geowissenschaften - Digitale Hochschulschriften der LMU
Diese Arbeit präsentiert Ergebnisse an piezoelektrischen Materialien aus der Langasitfamilie, die unter extremen Bedingungen untersucht wurden. Die Einkristalle aus dieser Familie, vor allem La3Nb0.5Ga5.5O14 (LNG) und La3Ta0.5Ga5.5O14 (LTG), sind vielversprechende Materialien für Oberflächenwellen (OFW) –Substratmaterialien, die in der mobilen Kommunikationstechnik der Frequenzsteuerungsgeräte (mobile Kommunikation, Sensoren, usw.) und bei Hochtemperatur- OFW- Anwendung finden. Mit LNG und LTG OFW-Sensorelementen können physikalische Meßgrößen, wie Druck und Temperatur erfaßt werden. Aus diesem Grund sind die Strukturuntersuchungen an LNG und LTG bei verschiedenen Drucken und Temperaturen extrem wichtig. Die Struktur von LNG und LTG ist unter normalen Bedingungen trigonal mit der Raumgruppe P321. In der Struktur sind die schweren Atome polyedrisch von Sauerstoffatomen koordiniert. Vier Polyedertypen bilden decaedrisch-oktaedrische und tetraedrische Schichten. Diese sind in einer A-B- Stapelfolge senkrecht zur c-Achse angeordnet. Die Kristallstrukturen von LNG und LTG wurden mittels Röntgenstrukturanalyse an LNG- und LTG- Einkristallen in Hochdruck- Diamant -Stempel Zellen unter Druck bis 23GPa untersucht. Die Proben für diese Forschungsarbeit wurden von den Forschungsgruppen von B. V. Mill (Rußland) und J. Bohm (Deutschland) freundlicherweise zur Verfügung gestellt. Als druckübertragende Medien wurden Alkohol und Helium benutzt. a- Quarz Kristalle und die Rubinfluoreszenzmethode wurden zur Druckmessung herangezogen. Die Experimente mit Röntgenstrahlung wurden im eigenen Labor und am Hamburger Synchrotronstrahlungslabor (HASYLAB, Beamline D-3) durchgeführt. Die Gitterkonstanten und Reflexintensitäten von LNG und LTG wurden unter Drucken bis 22,8 beziehungsweise 16.7GPa gesammelt. Innerhalb des erforschten Druckbereichs nimmt das c/a- Verhältnis von 0,6232 bis 0,6503 für LNG und von 0,6227 bis 0,6350 für LTG zu. Folglich ist die a-Achse die an stärksten komprimierte Richtung in beiden Substanzen. Damit zeigen LNG und LTG unter Druck ein anisotropes Verhalten, das durch unterschiedliche Bindungsstärken in den Richtungen parallel zu den a- beziehungsweise c- Achsen bedingt ist. Unter hydrostatischem Druck ist die Komprimierung der c- Richtung (also zwischen den Schichten) steif, was wegen der weniger flexiblen Verknüpfung der Polyeder (gemeinsame Kanten) verständlich ist. Demgegenüber ist die Komprimierung innerhalb der ab- Ebene (also innerhalb der Schichten) größer und kann hauptsächlich durch die abnehmenden Volumina und Verzerrungen der Polyeder erreicht werden. Weil die Kristallstrukturen von LNG und LTG wegen der hohen Symmetrie und der Polyederkopplungen sehr steif sind, führt die Komprimierung dieser Strukturen zu einer Zunahme der internen Spannungen und endet bei einem Druck von 12.4(3)GPa für LNG und 11.7(3)GPa für LTG mit einem Phasenübergang in Strukturen mit niedrigerer Symmetrie. In dem untersuchten Druckbereich sind die Kompressibilitäten entlang der c-Achse fast identisch für LNG und LTG. Andererseits sind die Druckabhängigkeiten der a Gitterparameter dieser Materialien nur für die Ausgangsphase ähnlich, während die Achsenkompressibilitäten für die Hochdruckphasen von LNG und von LTG unterschiedlich sind. Die Volumenkompressibilitäten des trigonalen LNG und LTG sind 0.007GPa -1 , die entsprechenden Kompressionsmodule sind 145(3)GPa und 144(2)GPa. Der Kompressionsmechanismus von LNG und LTG kann wie folgt beschrieben werden: Eine Erhöhung des Drucks verursacht eine Reduzierung der Gittervolumina von LNG und LTG. Folglich verringern sich die Abstände zwischen den Ionen. Auf diese Weise werden die größten Kationen (La 3+ ) innerhalb der ab- Fläche verschoben, um die Abstände zwischen den positiv geladenen benachbarten Ionen (Ga 3+ /Nb 5+ (Ta 5+ )) zu maximieren. Auf die gleiche Weise bewegen sich die tetraedrisch koordinierten Ga 3+ -Ionen. Wegen der Anionen-Kationenbindungsverkürzung versuchen die Polyeder zu rotieren. Nun werden diese Drehungen durch die gemeinsamen Ecken und/oder Kanten der benachbarten Polyeder behindert. Außerdem werden diese Bewegungen durch die geringe Flexibilität begrenzt, die durch die Symmetrie (zwei- und drei- zählige Achsen) verursacht wird. So resultiert die Komprimierung hauptsächlich aus Verkleinerungen der Polyedervolumina. Folglich steigen unter zunehmenden Druck die Spannungen innerhalb der Polyeder, vor allem innerhalb der kleinsten Polyeder (GaO4-Tetraeder), wegen deren geringer Flexibilität. Bei einem Druck von 12(1)GPa resultiert die Komprimierung von LNG und LTG in einer Transformation aus der Hochsymmetriephase in eine Niedersymmetriephase. Es kann gefolgert werden, daß dieser Phasenübergang durch die Zunahme der Spannungen innerhalb der Polyeder verursacht wird. Die Hochdruckphase ist verzerrter als die ursprüngliche Phase und beinhaltet mehr Freiheitsgrade für weitere Komprimierungen. Die Hochdruckphasen von LNG und von LTG können in Strukturmodellen mit monokliner Symmetrie (Raumgruppe A2) verfeinert werden. Die Kompressionsmodule sind B0=93(2)GPa und B0=128(12)GPa für die Hochdruckphasen von LNG beziehungsweise von LTG. Die entsprechenden Kompressibilitäten der Hochdruckphasen sind 0.011GPa -1 für LNG und 0.008GPa -1 für LTG. Somit zeigen die Hochdruckphasen unterschiedliche Kompressibilität, die durch eine Nb 5+ - Ta 5+ Substitution gut erklärt werden kann. Die Kompressibilität der Hochdruckphase von LNG ist größer als der entsprechende Wert für das Hochdruckpolymorph von LTG. Dieses Phänomen kann durch die größere Verzerrung von NbO6- Polyedern im Vergleich zu TaO6- Polyedern gut erklärt werden, welche durch die höhere Polarisation der Sauerstoffanordnung bei Nb 5+ -Kationen verursacht wird. Außerdem sind die Kompressibilitäten der Hochdruckphasen größer als die entsprechenden Werte für die Ausgangsphasen von LNG und LTG. Die Beobachtung einer Zunahme der Kompressibilität weis auf zusätzliche Polyederverkippungen hin. In den meisten Fällen ergibt sich die zusätzliche Freiheit aus dem Symmetriebruch. Das erklärt eine (auf den ersten Blick ziemlich unerwartete) erhöhte Kompressibilität der Hochdruckphase. Zusätzlich kann sich durch ein anomales Elastizitätsverhalten eine Steigerung der Kompressibilität der Hochdruckphase ergeben. Bei einer Zunahme des Druckes über 22GPa hinaus wird die Komprimierung der monoklinen Kristallstruktur von LGN vermutlich zu einer drastischen Strukturänderung führen, die von Änderungen der Korrdinationszahlen begleitet ist. Wahrscheinlich werden ähnliche Prozesse auch im LTG statt finden, jedoch unter höherem Druck. Im folgenden Teil dieser Arbeit wird die thermische Expansion der Gitterparameter von LNG, LTG und La3SbZn3GeO14 (LSZG) dargestellt. Die Hochtemperaturmessungen wurden mit dem Pulverdiffraktometer im HASYLAB an der beamline B2 durchgeführt. Die Temperaturabhängigkeit der Gitterparameter von LNG und von LTG wurde an polykristallinem Material bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 850°C durchgeführt. Die thermischen Expansionen der Gitterparameter von LNG und LTG sind in diesem Temperaturbereich fast identisch. Die thermischen Expansionskoeffizienten des Gittervolumens aV (24°C- 850°C) von LNG und LTG betragen 22.563(7)x10 -6 °C -1 beziehungsweise 20.651(7)x10 -6 °C -1 . Deutliche Veränderungen der Temperaturabhängigkeit der Gitterparameter werden für die a- Richtung beobachtet. Folglich ist das Verhalten dieser Materialien bei thermischer Expansion ebenso wie bei Komprimierung anisotrop. Für einen Vergleich des Einflusses von Druck und Temperatur auf die Gitterparameter von LNG beziehungsweise LTG wurden die Druck und Temperatur- Abhängigkeiten des c/a- Verhältnisses gemeinsam aufgetragen. Es zeigt sich, dass eine lineare Abhängigkeit besteht. Daraus läßt sich ableiten, dass die Änderung der Gitterparameter von LNG (LTG) während der Abkühlung von 850°C auf Raumtemperatur einer Änderung der Gitterparameter von LNG (LTG) unter Zunahme des Drucks um 1.4GPa entspricht. Die Substanz LSZG, welche in dieser Arbeit untersucht wurde, ist ein weiters Mitglied der Langasitfamilie. LSZG kristallisiert in der monoklinen Symmetrie, Raumgruppe A2. Die Temperaturabhängigkeit der Gitterparameter der monoklinen Phase von LSZG wurden mittels der Röntgenbeugung an polykristallinem LSZG bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 800°C untersucht. Bei Temperaturen oberhalb 250(50)°C wurde ein Phasenübergang erster Ordnung festgestellt, welcher sich in Sprüngen der Temperaturabhängigkeiten der Gitterparameter des LSZG äußert. Die monokline Struktur der bei Raumtemperatur und Normaldruck stabilen Phase des LSZG entspricht der der Hochdruckphase von LNG beziehungsweise LTG. Es ist bekannt, daß die Änderungen der Kristallstrukturen bei steigenden Drucken und Temperaturen gegenläufig sind. Aus diesem Grund wird vermutet daß sich die monokline Kristallstruktur des LSZG bei Temperaturen oberhalb von 250(50)°C in eine trigonale Kristallstruktur (Raumgruppe P321) umwandelt, welche der Normaldruckphase von LNG beziehungsweise LTG entspricht. Für eine detailliertere Beschreibung des Phasenübergang von LSZG bei einer Temperaturerhöhung über 250(50)°C hinaus werden weitere Experimente benötigt. Zum Vergleich von strukturellen und physikalischen Eigenschaften seien auch die physikalischen Eigenschaften von LNG und LTG zusammenfassend dargestellt: 1. LNG- und LTG- Kristalle der enantiomorphen Kristallklasse 32 können im Gegensatz zu GaPO4 mittels Züchtung nach der Czochralski- Methode mit ausreichend hoher struktureller Perfektion hergestellt werden. 2. DTA- Messungen von LNG und LTG zeigen keine Änderungen des thermischen Verhaltens bis zu Temperaturen von 1400°C [5]. Da LNG und LTG vermutlich keine Phasenübergänge bis zu ihren jeweiligen Schmelzpunkten bei ungefähr 1470(30)°C haben, sind sie für piezomechanische Anwendungen bei hohen Temperaturen gut geignet. 3. Die Härte von LNG beziehungsweise LTG ist vergleichbar mit der von Quarz. 4. LNG und LTG sind chemisch inert und unlöslich in Säuren beziehungsweise Laugen. 5. Die Breite des Bandpassfilters von LNG oder LTG ist ungefähr dreimal größer als die von Quarz. Folglich sind LNG und LTG für Filter besser geeignet als Quarz. Im Lichte der Ergebnisse aus dieser Forschungsarbeit können folgende Empfehlungen gemacht werden: 1. Bezüglich der hoher Qualität dieser Materialien (die Halbwertsbreite der Reflexionen beträgt 0.0008°) und wegen des großen Streuvermögens, kann empfohlen werden, diese Kristalle als Test- Kristalle für die Justage an Einkristall- Diffraktometer und für Experimente mit harter Röntgenstrahlung zu benutzen. 2. Ebenso wie a-Quarz- Einkristalle [ 58 ], können diese Kristalle als interner Druckstandard in Einkristallhochdruckexperimenten benutzt werden, weil diese Kristalle eine große Anzahl von starken unabhängigen Reflexen besitzen. Andererseits kann die niedrigere Kompressibilität von LNG beziehungsweise LTG, im Vergleich zu a-Quarz, zu einer niedrigeren Druckmessungspräzision führen. Dieser Nachteil wird wiederum durch große Streuvermögen kompensiert. 3. LNG oder LTG können als Materialien für Drucksensoren bis zu sehr hohen Drucken verwendet werden. Wegen des Phasenübergangs von LNG und LTG ist der Einsatz lediglich auf 12(1)GPa begrenzt. 4. Die Temperaturabhängigkeit der Gitterparameter dieser Materialien zeigt keine Anomalie innerhalb des untersuchten Temperaturbereiches (24°C - 850°C). Somit wurde die thermische Stabilität von LNG und LTG bestätigt. Auf diese Weise können LNG und LTG im Austausch für Quarz als Substratmaterialien für Temperatursensoren sehr empfohlen werden.
Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06
Die Belastung des Menschen mit verschiedenen alkylierenden Agenzien ist auf unterschiedliche Quellen zurückzuführen. Im Rahmen dieser Arbeit sollten durch ein Biomonitoring insbesondere die Beiträge von Nahrung, Rauchen und Passivrauchen möglichst umfassend geklärt werden. Als Biomarker wurden neben Hämoglobinaddukten methylierender, ethylierender, hydroxyethylierender und cyanoethylierender Precursoren mit dem N–terminalen Valin die korrespondierenden alkylierten Mercaptursäuren gewählt, erweitert um eine hydroxypropyl-alkylierte Mercaptursäure. Zur Erfassung der Gesamtbelastung sollte neben den Mercaptursäuren auch die Thioether-Gesamtausscheidung bestimmt werden. Um das Gesamtbild abzurunden, ist allerdings auch die Erfassung von Addukten auf dem Level der DNA nötig. Diese Marker sollten möglichst mit genetischen Prädispositionen in Verbindung gebracht werden, wobei ein Hauptaugenmerk auf den fremdstoffmetabolisierenden Phase-II-Enzymen der Glutathion-S-Transferasen GSTM1, GSTT1 und GSTP1 lag. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Arbeit bestand darin, geeignete Methoden zum Nachweis der genannten Verbindungen zu entwickeln oder in geeigneter Weise weiterzuentwickeln, so dass unter den Gesichtspunkten der Anwendbarkeit im Humanbiomonitoring im Rahmen einer Studie bei relativ geringem Aufwand, niedrigen Kosten pro Analyse, hoher Selektivität und Sensitivität bei paralleler Gruppenbestimmung ein möglichst effektives Biomonitoring möglich ist. Dazu wurde eine publizierte Methode der DFG zur Bestimmung der Hämoglobinaddukte so weiterentwickelt, dass sie die Simultanbestimmung des Ethylvalinadduktes mittels GC-MS-EI gestattet. Zum Nachweis der Mercaptursäuren alkylierender Verbindungen aus Humanurin wurde eine neue Methode entwickelt, die sich auf eine einfache Probenvorbereitung durch Festphasenextraktion und anschließende Detektion mittels HPLC-APCI-MS/MS stützt. Die Ionisierung der Analyten durch die APCI-Quelle hat gegenüber einer Ionisierung durch Elektrospray-Verfahren wesentliche Vorteile vor allem im Routinebetrieb. Durch den Einsatz des Tandem-Massenspektrometers und Messung selektiver Ionenübergänge ist eine zuverlässige Identifizierung der gesuchten Komponenten gewährleistet. Obwohl Bestimmungen der Gesamt-Thioetherausscheidung schon lange bekannt sind, war die Anwendbarkeit der Methodik insofern begrenzt, als die Probenvorbereitung und die Messungen einen für größere Studien nicht vertretbaren Zeitaufwand bedeuteten. Durch die im Rahmen dieser Arbeit eingeführten Modifikationen ist es möglich, den Arbeitsablauf in den meisten Schritten zu beschleunigen und den Probendurchsatz damit zu erhöhen. Die Kenndaten der Methode werden durch die erhöhte Anzahl an Messungen pro Probe verbessert. Durch den Einsatz eines Multikanalreaders kann die Messung und Auswertung gleichzeitig rechnergestützt erfolgen. Die Bestimmung von 3-Methyl- und 3-Ethyladenin in Urin als Marker für die Alkylierung der DNA setzte bislang im Bereich einer Hintergrundbelastung den Einsatz immunochemischer Methoden voraus. Durch die neuentwickelte Methode reduzieren sich die Probenvorbereitung und –Anreicherung auf eine Festphasenextraktion. Vorteil davon ist ein erhöhter Probendurchsatz bei reproduzierbaren Bedingungen. Die Messung mit HPLC-APCI-MS/MS gestattet die sichere Quantifizierung selbst unbelasteter Nichtraucherproben mit hoher Genauigkeit. Auch in diesem Falle zeigt die Ionisierung mit APCI bedeutende Vorteile gegenüber der Elektrospray-Ionisation, vor allem bei den bedingt durch die hohe Konzentrierung stark matrixbelasteten Proben. Im Rahmen einer longitudinalen Feldstudie mit 69 Probanden wurden die Thioether, Mercaptursäuren, sowie die Hämoglobin- und DNA-Addukte alkylierender Verbindungen untersucht. Die Ergebnisse bestätigen andere Studien, wonach Aktivraucher bezüglich der MeVal-, HyEtVal- und CyEtVal-Addukte erhöhte Level aufweisen. Gleiche Resultate sind für die Mercaptursäuren MMA und HPMA, die Thioether-Gesamtausscheidung sowie für die untersuchten DNA-Addukte gefunden worden. Die vom Probanden selbst berichtete Passivrauchbelastung hatte keinen messbaren Einfluss auf die Biomarker der Exposition gegenüber alkylierenden Agenzien. Es wurde auch kein Zusammenhang zwischen der durch Biomonitoring ermittelten Belastung und der durch Cotinin im Urin und Plasma bzw. der objektiv gemessenen Passivrauchbelastung (Nikotin auf Passiv-Diffusionssammlern) gefunden. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Exposition gegenüber alkylierenden Verbindungen aus weiteren exogenen und endogenen Quellen einen wesentlichen Beitrag zur Gesamtexposition leistet. Im Falle der Nahrung sind die Precursoren allerdings in der Regel zu unspezifisch, als dass sie bestimmten biochemischen Effektmarkern zugeordnet werden könnten, so dass keine Effekte beobachtet werden können und eine eventuelle zusätzliche Belastung beispielsweise durch Passivrauchen im Hintergrundrauschen untergeht. Allerdings lässt sich ein Einfluss der genetisch bedingten Enzymausstattung auf die Level bestimmter Marker feststellen. Vor allem die Träger des GSTT1*0-Gens zeigen eine verringerte Mercaptursäurebildung und ähnlich wie bei doppelten Nullgenotypen GSTM1 T1 vermehrte Bildung von Hämoglobinaddukten, zumindest für methylierende Spezies. Bei hydroxy- und cyanoethylierenden Verbindungen lässt sich allenfalls ein Trend erkennen, der jedoch nicht signifikant ist. Dies ist vermutlich auf die zu geringe Anzahl an Probanden und den Einfluss weiterer im Rahmen einer Feldstudie nicht kontrollierbarer Parameter zurückzuführen.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05
Ziel der hier vorliegenden Arbeit war es, ein einzelnes in einer Ionenfalle gespeichertes Kalziumion als Meßsonde fuer das elektromagnetische Feld eines optischen Resonators zu verwenden. Bei einer Anregungswellenlaenge von 397 nm konnte das Feld mit einer Aufl¨osung von 60 nm unterhalb der Beugungsgrenze vermessen werden. Die untere Grenze der Aufloesung wird bei Verwendung eines gespeicherten Ions nur durch die Ausdehnung der Wellenfunktion des Ions im Schwingungsgrundzustand des Fallenpotentials bestimmt und kann bei Kuehlung des Ions in den Schwingungsgrundzustand weniger als 10 nm betragen. Die Aufloesungsgrenze von 60 nm war aufgrund der Doppler-Kuehlung durch die Restbewegung des Ions bestimmt. Aufloesungen unterhalb der Beugungsgrenze werden auch bei der Nahfeld- Mikroskopie erreicht, wobei die Aufl¨osung durch die Groeße der Meßsonde gegeben ist. Durch die Verwendung einzelner Molekuele als Meßsonde wurden Aufloesungen unter 100 nm erzielt. Gemessen wird die Intensitaetsverteilung des optischen Nahfeldes durch Detektion des Fluoreszenzlichtes, das vom Molek¨ul in Abhaengigkeit seiner Position emittiert wird. Um die Position des Molekuels relativ zur Probe kontrollieren zu koennen, muß das Molekuel in einer Kristallmatrix oder auf einem Substrat fixiert werden mit dem Nebeneffekt, daß das zu messende Feld veraendert wird. Diese unerwuenschte Beeinflussung der Meßgr¨oße durch die Messung wird bei der Vermessung des Feldes mit einem einzelnen Ion in einer Ionenfalle vermieden. Das zu diesem Zweck entwickelte System aus linearer Ionenfalle und optischem Resonator ermoeglicht es, die relative Position zwischen Ion und elektromagnetischem Feld auf Bruchteile der Wellenl¨ange des Feldes festzulegen und so die unverfaelschte Feldverteilung mit hoher Aufloesung dreidimensional zu vermessen. Die genaue relative Positionierung von Ion und Resonatormode impliziert dabei die praezise Kontrolle der Kopplung zwischen einem einzelnen Ion und dem elektromagnetischen Feld einer Resonatormode. Das hier vorgestellte System bietet demzufolge auch ideale Voraussetzungen, um Resonator-Quantenelektrodynamik mit einzelnen Ionen durchzufuehren. Experimente, die die Wechselwirkung einzelner Atome mit dem elektromagnetischen Feld einer Resonatormode untersuchen, verwenden bis heute Atome, die den Resonator durchqueren oder im Umkehrpunkt eines atomaren Springbrunnens fuer wenige Millisekunden im Resonatorfeld verweilen. Diese Messungen beinhalten also immer eine Mittelung ueber die tats¨achlich im Resonatorfeld befindlichen Atome und ihre unterschiedliche Kopplung an das Resonatorfeld. Die Atomstatistik zerstoert in diesen Experimenten im allgemeinen nichtklassische Effekte, die in einem idealen System aus einzelnem Atom und Resonatorfeld theoretisch er- wartet werden. Die hier beschriebene Anordnung erlaubt dagegen, wie die dreidimensionale Vermessung einer Feldmode zeigt, daß eine exakte Kontrolle ueber die Ion-Feld Kopplung bei nahezu unbegrenzter Speicherzeit des Ions im Resonatorfeld erreicht wird. Auf den erzielten Ergebnissen aufbauend koennen Experimente im Bereich der starken Ion-Feld Kopplung durchgefuehrt werden, bei denen die oben erwaehnten Nachteile bisheriger Experimente nicht mehr vorhanden sind. Erstmals eroeffnet sich die Meoglichkeit der deterministischen Erzeugung von Ein- Photonen-Pulsen und der Konstruktion eines Lasers, der mit nur einem einzigen Ion als aktivem Medium betrieben werden kann. Zur Lokalisierung eines einzelnen Kalziumions im Resonatorfeld, wurde eine lineare Falle vom Typ eines Quadrupol-Massenfilters konstruiert. Entlang ihrer Achse ist diese Falle in mehrere Speicherzonen unterteilt, in denen jeweils ein einzelnes Kalziumion oder auch eine Kalziumionenwolke gespeichert werden kann. In einer Speicherzone wird die Falle geladen, waehrend die Experimente in einer 2,5 cm entfernten Zone durchgefuehrt werden, die zwischen den Spiegeln eines Resonators liegt. Auf diese Weise wird eine Aufladung der Spiegel und eine Bedampfung der hochreflektierenden Beschichtung waehrend des Ladens verhindert. Durch die Anordnung mehrerer Gleichspannungselektroden entlang der Fallenachse koennen Ionenwolken mit hoher Effzienz von der Laderegion in den Bereich zwischen den Resonatorspiegeln verschoben werden. Das Anlegen von Spannungspulsen an die Speicherelektroden der Falle ermoeglicht es, die Ionenzahl auf die gewuenschte Anzahl zu reduzieren. Die K¨uhlung der Ionen erfolgt ¨uber Dopplerkuehlung auf dem 2S1/2 ↔ 2P1/2 ¨Ubergang bei der Wellenl¨ange λ = 397 nm. Ein einzelnes Ion laeßt sich nun im Minimum des Fallenpotentials auf besser als λ/10 lokalisieren. Der optische Resonator besteht aus sphaerischen Spiegeln, die eine fuer 397 nm hochreflektierende dielektrische Beschichtung besitzen. Mit einer Finesse von 3000 und einem Spiegelabstand von 6 mm, lassen sich mit diesem Resonator Experimente im Bereich der schwachen Kopplung durchf¨uhren. Fuer die Durchfuehrung der zuvor erw¨ahnten Experimente im Bereich der starken Kopplung muß ein Resonator verwendet werden, dessen Spiegel bei 866 nm beschichtet sind und der eine Finesse von 30000 bis 300000 aufweist. Die Resonatorl¨ange wird aktiv stabilisiert, so daß die Transmission fuer einen eingekoppelten Laser bei 397 nm maximal wird. Auf diese Weise kann ein im Resonatorfeld befindliches Ion ueber die Resonatormode angeregt werden und das Fluoreszenzlicht des Ions, das den Resonator seitlich verlaeßt, kann zur Bestim- mung der Ion-Feld Wechselwirkung gemessen werden. Die Intensitaet der detektierten Fluoreszenz ist direkt proportional zur Intensit¨at des Resonatorfeldes, d. h. aus ihr kann die Intensitaet des optischen Feldes und die Position des Ions im Resonatorfeld bestimmt werden. Die Kopplung zwischen Ion und Resonatorfeld laeßt sich auf zwei Weisen einstellen. Zum einen kann das Ion durch das Anlegen einer Gleichspannung entlang der mikrobewegungsfreien Fallenachse verschoben werden. Die Verschiebung laeßt sich reproduzierbar einstellen, so daß die Lokalisierung des Ions auf besser als λ/10 waehrend des Verschiebevorgangs erhalten bleibt. Zum anderen ist der Resonator auf einem Piezotisch positioniert, so daß bei raeumlich fest lokalisiertem Ion jeder Punkt der Intensitaetsverteilung im Resonator mit dem Ort des Ions zum Ueberlapp gebracht werden kann. Eine Positionierung des Resonators relativ zum Ion ist noetig, da bei Ionenverschiebungen senkrecht zur Fallenachse die Lokalisierung des Ions auf besser als λ/10 aufgrund der Mikrobewegung im Fallenpotential nicht mehr erreicht werden kann. Die experimentelle Realisierung einer vollstaendigen Kontrolle ¨uber die Ion-Feld Kopplung wird eindrucksvoll demonstriert durch die Verwendung eines einzelnen Ions als nanoskopische Meßsonde zur Vermessung der Intensitaetsverteilung verschiedener Resonatormoden. Sowohl die Stehwellenverteilung entlang der optischen Achse als auch die transversale Verteilung einiger TEM Moden konnte mit hoher Aufloesung vermessen werden. Neben der Kontrolle der Kopplung eines einzelnen Ions ist es auch moeglich, einen Ionenkristall entlang der Achse durch die Resonatormode zu schieben. Hierzu wurde ein Zwei-Ionen-Kristall transversal durch eine TEM01 Mode geschoben. Die gemessene Flureszenzrate als Funktion der Schwerpunktsposition des Ionenkristalls zeigt, daß beide Ionen in je einem der Maxima der TEM01 Mode gleichzeitig lokalisiert werden koennen. Diese Kombination eroeffnet Anwendungen im Bereich der Quanteninformation. Realisierbar ist die Verschraenkung von Ionen, die Uebertragung eines Quantenzustandes von einem Ion auf das andere und die Ausfuehrung eines 2-Bit-Quanten-Gatters. Darueber hinaus ist es aufgrund der in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse vorstellbar, eine Ionenkette Ion fuer Ion durch die TEM00 Mode zu schieben und so Quantenzustaende von einem Ion auf ein anderes zu ¨ubertragen. Ebenso ist eine Uebertragung von Quantenzustaenden ueber große Entfernungen, d. h. von einem Resonator zu einem anderen, in den Bereich des Moeglichen gerueckt.
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05
Die sprunghafte Entwicklung in der Femtosekundenlasertechnologie Anfang der 90er Jahre ermöglicht es, laserphysikalische Experimente in den verschiedensten Bereichen der Naturwissenschaften bei Pulsdauern von einigen Femtosekunden und elektrischen Feldstärken in der Größenordnung inneratomarer Felder durchzuführen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die drei wichtigsten Prozesse im Bereich der Wechselwirkung von Atomen mit starken Laserfeldern untersucht: Im Fall der Above-threshold Ionisation (ATI) absorbiert ein Elektron aus dem Lichtfeld mehr Photonen, als zu seiner Ionisation notwendig sind. Die Überschussenergie kann mit einem Flugzeitspektrometer in Form der kinetischen Energie des Photoelektrons gemessen werden. Im ATI-Spektrum wird die Zahl der gemessenen Photoelektronen als Funktion ihrer Energie aufgetragen: Es ergibt sich eine Serie von Maxima im Abstand der Photonenenergie. Diese fallen mit steigender Photoelektronenenergie stark ab und entsprechen der Anzahl der jenseits der Ionisationsschwelle absorbierten Photonen. Die Form der Spektren gibt detaillierte Hinweise auf Einzelheiten des Ionisationsvorgangs. Zum Beispiel misst man für lineare Polarisation des eingestrahlten Lichts eine plateauartige Struktur, die durch einen Rückstreuprozess des Elektrons am Ionenrumpf hervorgerufen wird: Die Einhüllende des ATI-Spektrums folgt zunächst dem störungstheoretisch erwarteten starken Abfall für niedrige Elektronenenergien. Sie geht dann in das ATIPlateau über, bis sie am sogenannten Cutoff endgültig stark abfällt. Neben dem Ionisationsprozess beobachtet man bei der Wechselwirkung von Atomen mit intensiven Laserfeldern auch die Erzeugung hoher Harmonischer (high harmonic generation, HHG). Dabei emittieren die Atome Strahlung mit Photonenenergien, die einem Vielfachen der Energie der eingestrahlten Photonen entsprechen. Aufgrund der Inversionssymmetrie werden im Gas nur die Harmonischen ungerader Ordnung erzeugt. HHG kann durch Elektronen erklärt werden, die - statt wie bei ATI am Ionenrumpf zu streuen, rekombinieren und auf diese Weise die aus dem Laserfeld aufgenommene Energie in Form von hochenergetischer Strahlung abgeben. Auch im Spektrum der Harmonischen fand man ein Plateau, das sich bis in den Bereich weicher Röntgenstrahlung erstrecken kann. HHG erlaubt es damit, vergleichsweise effizient kohärente kurzwellige Strahlung zu erzeugen, die vielversprechende Anwendungen ermöglicht, zum Beispiel in der Biologie (Mikroskopie). Als dritte Möglichkeit kann das Elektron seine während des Ionisationsprozesses gewonnene Energie dazu benutzen, ein zweites Elektron aus dem Atom zu lösen. Dies wird nicht-sequentielle Doppelionisation (NSDI) genannt und beinhaltet hochinteressante korrelierte Ionisationsdynamik. Für die Experimente dieser Arbeit wurde ein hochrepetitives (100kHz) Lasersystem aufgebaut, das bei einer Pulsenergie von 6µJ und einer Pulsdauer von 50fs Spitzenintensitäten von 2 · 1014W/cm2 erzeugt. Für Messungen in diesem Intensitätsbereich wurde ein kombiniertes Elektronen- und Ionen-Flugzeitspektrometer sowie ein Vakuum-UVSpektrometer konstruiert. Ersteres wurde im Rahmen dieser Arbeit aufgebaut und erlaubt die gleichzeitige Messung von Elektronen und Ionen. Das XUV-Spektrometer wurde im Rahmen dieser Arbeit umgebaut und erstmals zur Messung hoher Harmonischer eingesetzt. Bei einer Repetitionsrate von 100kHz sind sehr detaillierte Analysen des Ionisationsprozesses möglich. So wurde eine vergleichende Studie zum Einfluß der Elliptizität des einfallenden Lichtfeldes auf die drei oben genannten Effekte durchgeführt. Elliptisch polarisiertes Licht beschleunigt das Elektron in zwei Raumrichtungen. Mit zunehmender Elliptizität verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass das Elektron während des Ionisationsprozesses zum Ionenrumpf zurückkehrt und damit auch die Effizienz von ATI, HHG und NSDI. Ihre Abhängigkeit von der Elliptizität wurde unter nahezu identischen experimentellen Bedingungen gemessen. Die Messung bestätigt die gemeinsame Wurzel der drei Prozesse. Der Einfluß der Polarisation auf die Bahn des Elektrons kann in einem einfachen klassischen Modell beschrieben werden, das die gemessene Abhängigkeit näherungsweise reproduziert. Ein Durchbruch in der theoretischen Beschreibung von Prozessen in starken Feldern gelang Lewenstein et. al. mit vom Feynman’schen Pfadintegral abgeleiteten Gleichungen. Der klassische Limes dieser Theorie ist das oben erwähnte klassische Modell. Beide erlauben eine intuitive Deutung der physikalischen Vorgänge mit Hilfe von räumlichen Trajektorien bzw. Quantentrajektorien, die das Elektron aufgrund der Wechselwirkung mit dem Feld nehmen kann. Im ATI-Experiment ist es uns dabei gelungen, unter bestimmten Bedingungen ein ATI-Spektrum in die Beiträge von einzelnen Paaren von Quantentrajektorien zu zerlegen. Führen mehrere Quantentrajektorien zum gleichen Endzustand des Elektrons, so können sie miteinander interferieren. Die Interferenz von Quantentrajektorien beeinflusst die Form der ATI-Spektren auf verschiedenste Art. Dies zeigt zum einen die Messung der Interferenz niederenergetischer Elektronen und rückgestreuter hochenergetischer Elektronen. Eine Voraussetzung für ihre Interferenz mit messbarem Kontrast ist eine vergleichbare Amplitude in den entsprechenden Termen der Wellenfunktion. Im Plateau-Bereich der Photoelektronenspektren ist dies für kleine elliptische Polarisation des Lichts erfüllt, da dann, wie schon erwähnt, der Rückstreuvorgang abgeschwächt wird. Die Interferenz der beiden Beiträge zeigt sich in der Winkelverteilung der Photoelektronen dadurch, dass sich das ATI-Plateau aufgrund der Interferenz aufspaltet. Ein zweites Beispiel für den Einfluss von Interferenzeffekten betrifft die Form der Einhüllenden eines ATI-Spektrums. Diese wird durch resonanzartig auftretende Effekte bei bestimmten Intensitäten dominiert. Die Dynamik in der Ausbildung des ATI-Plateaus wurde durch die detaillierte Messung der Intensitätsabhängigkeit der ATI-Spektren untersucht. Dazu wurde in kleinen Schritten die Intensität erhöht und die dazugehörigen Spektren aufgenommen. Die resonanzartigen Effekte treten gerade bei solchen Intensitäten auf, bei denen die Theorie eine große Anzahl von Quantentrajektorien braucht, um das Spektrum zu approximieren. Daraus kann man auf konstruktive Interferenz der beteiligten Trajektorien schließen. Ein völlig neuer Bereich der Wechselwirkung ultrakurzer Pulse mit Atomen eröffnet sich bei Pulslängen um oder kürzer als 5fs. Solche Pulse bestehen aus weniger als zwei optischen Zyklen (FWHM). Dadurch wird die Phase zwischen der Einhüllenden des Pulses und seiner Trägerwelle von Bedeutung (absolute Phase). Da alle Effekte, die durch intensive Laserfelder hervorgerufen werden, vom Verlauf des elektrischen Feldes des Laserpulses abhängen, hängen sie auch von der absoluten Phase ab. Dies ist von entscheidender Bedeutung für verschiedene moderne Forschungsbereiche wie die Erzeugung von Attosekundenpulsen, die kohärente Steuerung atomarer und molekularer Prozesse, die Laserplasmaphysik aber auch die Entwicklung optischer Frequenzstandards. An der Politecnico di Milano haben wir mit einem 5fs-Lasersystem erstmals Effekte der absoluten Phase nachweisen können. Dies wurde durch eine Korrelationsanalyse der in entgegengesetzte Raumrichtungen emittierten Photoelektronen erreicht.
Nach der Konkurrenzmethode wurden die relativen Reaktivitäten Alkyl-substituierter Alkene 4 gegenüber Diarylmethyl-Kationen 2 bestimmt, die in Gegenwart von Alken-Gemischen aus Diarylmethylchloriden 1 und Lewis-Säuren erzeugt wurden. Die Konkurrenz-konstanten werden durch die Art der Lewis-Säure nur wenig beeinflußt, so daß eine eventuelle Differenz der freien Solvatationsenthalpie verschiedener aktivierter Komplexe von der Natur des Gegenions unabhängig sein muß. Aus der 6-50fachen Reaktionsbeschleunigung durch Methylgruppen, die sich am angegriffenen Alken-Kohlenstoff befinden und der 104fachen Reaktivitätssteigerung durch Methylgruppen am neuen Carbeniumzentrum wird auf einen wenig verbrückten Übergangszustand geschlossen.
Durch D-, 13C- und Doppelmarkierungsexperimente wird gezeigt, daß die Isomerisierung der Homoadamantan-3-carbonsäure (2) zur Homoadamantan-1-carbonsäure (3) unter den Bedingungen der Koch-Haaf-Synthese durch reversible Decarbonylierung zustande kommt, die von intermolekularem Hydridtransfer zwischen den Brückenkopfpositionen der Homoadamantan-1-und Homoadamantan-3-carbenium-Ionen und Homoadamantanderivaten begleitet ist. Die Umlagerung ist mit Äquilibrierung der Isotopenmarkierung aller Methylengruppen verbunden. Hierfür wird die gleichzeitig stattfindende bekannte Adamantylmethyl-3-Homoadamantylcarbenium-Umlagerung verantwortlich gemacht. Im Gegensatz zu Hydridübertragungen im Adamantyl-system beteiligen sich die Methylenwasserstoffe des Homoadamantylsystems nicht an der Hydridübertragung zwischen den Brückenköpfen.