TY - GEN A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Fontanges, Richard T1 - A new deep-learning AI tool for analysing images of complex nanoparticles N2 - A thousand times thinner than a human hair, nanoparticles (NPs) are finding applications in a range of modern products. However, as some can affect human health or the environment, knowing the types present is essential. Electron microscopy is the ‘gold standard’ for NP analysis, allowing identification based on manual size analysis, but a new method was required to analyse these particles quickly, accurately and in a consistent way. KW - Nanoparticles KW - Imaging KW - AI tool KW - Particle size and shape distribution PY - 2024 UR - https://www.euramet.org/casestudies/casestudiesdetails/news/a-new-deep-learning-ai-tool-for-analysing-images-of-complex-nanoparticles SP - 1 EP - 2 PB - EURAMET CY - Braunschweig AN - OPUS4-60095 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Villani, P. A1 - Unger, Jörg F. A1 - Weiser, M. T1 - Adaptive Gaussian Process Regression for Bayesian inverse problems T2 - arxiv.org N2 - We introduce a novel adaptive Gaussian Process Regression (GPR) methodology for efficient construction of surrogate models for Bayesian inverse problems with expensive forward model evaluations. An adaptive design strategy focuses on optimizing both the positioning and simulation accuracy of training data in order to reduce the computational cost of simulating training data without compromising the fidelity of the posterior distributions of parameters. The method interleaves a goal-oriented active learning algorithm selecting evaluation points and tolerances based on the expected impact on the Kullback-Leibler divergence of surrogated and true posterior with a Markov Chain Monte Carlo sampling of the posterior. The performance benefit of the adaptive approach is demonstrated for two simple test problems. T2 - ALGORITMY 2024 Central-European Conference on Scientific Computing CY - High Tatra Mountains, Slovakia DA - 15.03.2024 KW - Active learning KW - Bayesian inverse problems KW - Gaussian Process Regression (GPR) KW - Parameter identification KW - Surrogate models PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600408 DO - https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.19459 SN - 2331-8422 SP - 1 EP - 12 PB - Cornell University CY - Ithaca, NY AN - OPUS4-60040 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Ghosh, Sheuly A1 - Ueltzen, Katharina A1 - George, Janine A1 - Neugebauer, Jörg A1 - Körmann, Fritz T1 - Chemical ordering and magnetism in face-centered cubic CrCoNi alloy T2 - Research square preprints N2 - The impact of magnetism on chemical ordering in face-centered cubic CrCoNi medium entropy alloy is studied by a combination of ab initio simulations, machine learning potentials, and Monte Carlo simulations. Large magnetic energies are revealed for some mixed L12 /L10 type ordered configurations, which are rooted in strong nearest-neighbor magnetic exchange interactions and chemical bonding among the constituent elements. There is a delicate interplay between magnetism and stability of MoPt2 and L12 /L10 type of ordering which may explain opposing experimental and theoretical findings. KW - Bonding analysis KW - Alloys KW - Magnetism KW - Material design PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600040 DO - https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3978660/v1 SN - 2693-5015 SP - 1 EP - 13 PB - Research Square Platform LLC CY - Durham, NC AN - OPUS4-60004 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Weller, Michael G. T1 - The mystery of homochirality on earth T2 - Preprints N2 - Homochirality is an obvious feature of life on Earth. On the other hand, extraterrestrial samples contain largely racemic compounds. The same is true for any common organic synthesis. Therefore, it has been a perplexing puzzle for decades how these racemates could have formed enantiomerically enriched fractions as a basis for the origin of homochiral life forms. Numerous hypotheses have been put forward as to how preferentially homochiral molecules could have formed and accumulated on Earth. In this article, it is shown that homochirality of the abiotic organic pool at the time of formation of the first self-replicating molecules is not necessary and not even probable. It is proposed to abandon the notion of a molecular ensemble and to focus on the level of individual molecules. Although the formation of the first self-replicating, most likely homochiral molecule is a seemingly improbable event, on a closer look, it is almost inevitable that homochiral molecules have formed simply on a statistical basis. In this case, the non-selective leap to homochirality would be one of the first steps in chemical evolution directly out of a racemic “ocean”. Moreover, most studies focus on the chirality of the primordial monomers with respect to an asymmetric carbon atom. However, any polymer with a minimal size that allows folding to a secondary structure, would spontaneously lead to asymmetric higher structures (conformations). Most of the functions of these polymers would be influenced by this inherently asymmetric folding. To summarize, simple and universal mechanisms may have led to homochiral self-replicating systems in the context of chemical evolution. A homochiral monomer pool is deemed unnecessary and probably never existed on primordial Earth. N2 - Homochiralität ist ein offenkundiges Merkmal des Lebens auf der Erde. Andererseits enthalten extraterrestrische Proben überwiegend racemische Verbindungen. Das Gleiche gilt für jede gängige organische Synthese. Daher war es seit Jahrzehnten ein Rätsel, wie diese Racemate enantiomerenangereicherte Fraktionen als Grundlage für den Ursprung homochiraler Lebensformen bilden konnten. Es wurden zahlreiche Hypothesen darüber formuliert, wie sich bevorzugt homochirale Moleküle auf der Erde gebildet und angereichert haben könnten. In diesem Artikel wird gezeigt, dass die Homochiralität des abiotischen organischen Pools zum Zeitpunkt der Bildung der ersten selbstreplizierenden Moleküle nicht notwendig und nicht einmal wahrscheinlich ist. Es wird vorgeschlagen, die Vorstellung eines molekularen Ensembles aufzugeben und sich auf die Ebene der einzelnen Moleküle zu konzentrieren. Obwohl die Bildung des ersten selbstreplizierenden, vermutlich homochiralen Moleküls ein scheinbar unwahrscheinliches Ereignis ist, ist es bei näherer Betrachtung fast unvermeidlich, dass sich homochirale Moleküle einfach auf statistischer Basis gebildet haben. In diesem Fall wäre der nicht-selektive Sprung zur Homochiralität einer der ersten Schritte der chemischen Evolution direkt aus einem racemischen "Ozean" heraus. Außerdem konzentrieren sich die meisten Studien auf die Chiralität der ursprünglichen Monomere in Bezug auf ein asymmetrisches Kohlenstoffatom. Jedes Polymer mit einer Mindestgröße, die eine Faltung zu einer Sekundärstruktur ermöglicht, würde jedoch spontan zu asymmetrischen höheren Strukturen (Konformationen) führen. Die meisten Funktionen dieser Polymere würden durch diese inhärent asymmetrische Faltung beeinflusst. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass einfache und universelle Mechanismen zu homochiralen selbstreplizierenden Systemen im Rahmen der chemischen Evolution geführt haben könnten. Ein homochiraler Monomerpool wird als unnötig erachtet und hat daher wahrscheinlich auf der Urerde auch nie existiert. KW - Chemical evolution KW - Abiogenesis KW - Chirality KW - Amino acids KW - Peptides KW - Folding chirality PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-598462 DO - https://doi.org/10.20944/preprints202401.1939.v1 SN - 2310-287X VL - 14 IS - 3 SP - 1 EP - 12 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-59846 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hiller, Lukas T1 - Herstellung und Charakterisierung eines rekombinanten Anti-Tetanus-Antikörpers aus verschiedenen Säugerzelllinien N2 - Antikörper sind in der medizinischen Welt nicht mehr wegzudenken. Ihr Einsatz-Repertoire als Therapeutika für die Behandlung diverser Krankheiten und Infektionen weitet sich von Jahr zu Jahr mehr aus. Dabei basiert ein Großteil der verwendeten Antikörper zu diesem Zeitpunkt auf monoklonalen Antikörpern auf Basis von Hybridomazellen. Doch hier könnten rekombinante Antikörper aufgrund ihrer Vektor-basierten Expression eine vielversprechende und womöglich sogar revolutionierende Alternative bieten. So ergeben sich neue Optimierungsoptionen für Merkmale wie Affinität, Stabilität und Kompatibilität über Anpassungen auf genetischer oder posttranslationaler Ebene. Allerdings ergibt sich kein Anwendungszweck ohne die vorhergehende detaillierte Charakterisierung der Antikörper. Denn nur mit spezifischem Wissen über die diversen Eigenschaften und Wechselwirkungen kann eine effektive und präzise Verwendung in der Diagnostik und Therapeutik gewährleistet werden und auf diese Weise Leben retten. Aus diesem Grund beschäftigt sich diese Masterarbeit mit der Vertiefung der rekombinanten Antikörper-Thematik. Dazu soll ein Anti-Tetanus-Antikörper erstmals rekombinant in verschiedenen Zelllinien hergestellt und anschließend über umfangreiche analytische Verfahren mit einem Fokus auf die Einflussanalyse der unterschiedlichen posttranslationalen Glykosylierungen charakterisiert werden. Zu diesem Zweck wurden als Grundlage einerseits zwei P1316-Dual-Expressions-Vektoren mit variierenden Insert-Positionen der schweren und leichten Kette durch Gibson-Assembly sowie individuellen pRK5-Plasmide für eine separiert Expression der Antikkörperketten mithilfe Restriktionsfragment-Ligation generiert. In einer Gegenüberstellung der der Expressionsausbeuten stellte sich die Überlegenheit der P1316-Plasmid-Konfiguration heraus, in der das Leichtketten-Insert an der ersten Expressionsstelle positioniert ist. Deshalb wurde dieser Vektor als Ausgangspunkt für die anschließende hochskalierten Herstellung des Anti-Tetanus-Antikörpers in Expi293F-GnTI- und ExpiCHO-S-Zellen verwendet. Ein ELISA bestätigte die Bindungsaktivität der rekombinanten Antikörper am Tetanus-Toxoid unabhängig vom Expressionssystem. Nach einer folgenden Optimierung der für die Aufreinigung verwendeten Protein-A-Affinitätschromatographie, wurde über weitere Charakterisierungsmethoden wie Größenausschlusschromatographie und dynamische Lichtstreuung eine vergleichbare Aggregation aufgrund der sauren Elution aufgezeigt. In diesem Kontext wurde die Notwendigkeit einer Zweistufen-Präparation mit Affinitäts- und Größenausschlusschromatografie für den Erhalt monodisperser Proben verdeutlicht. Zudem wurden die verschiedenen intakten Massen mitsamt ihrer spezifischen Glykan-abhängigen Streumaßen in Relation zum monoklonalen NISTmAB-Referenzantikörper bestimmt. Dabei konnte den Erwartungen nach sowohl die geringere Masse als auch die uniformere Glykosylierung der in Expi293 GnTI- exprimierten Immunoglobuline in Relation zum ExpiCHO-S-Antikörper nachgewiesen werden. Anschließend wurde das Stabilitätsverhalten mittels thermischer Entfaltung und dynamischer Lichtstreuung über einen ausgeweiteten Zeitraum sowie verschiedenen Temperaturen dokumentiert. Grundlegend wurde eine höhere thermische Stabilität der zweiten konstanten Schwerketten-Domäne des aus ExpiCHO-S-Zellen stammenden Antikörpers nachgewiesen. Außerdem konnte eine problemlose Lagerungsfähigkeit beider unterschiedlich glykosylierter Antikörper bei Raumtemperatur für mindestens 4 Wochen festgestellt werden. Des Weiteren wurde die Langzeitlagerung im Rahmen der Auswirkung von Gefrier-Auftau-Zyklen mit gleichbleibenden Methoden sowie zusätzlicher Größenausschlusschromatographie erprobt. Hierbei stellte sich der Erhalt der strukturellen Integrität nach bis zu 15 Zyklen heraus. Allerdings geht die Monodispersität bereits nach wenigen Zyklen verloren, wobei die geringfügiger glykosylierten Expi293F-GnTI-Anti-Tetanus-Antikörper eine stärkere Beeinträchtigung durch multiple Gefrier-Auftau-Zyklen aufwiesen. KW - Rekombinante Antikörper KW - Affinitätschromatographie KW - Größenausschlusschromatographie KW - MALDI-TOF-MS KW - Dynamische Lichtstreuung PY - 2024 SP - 1 EP - 120 CY - Berlin AN - OPUS4-59865 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Wernicke, Pascal T1 - Codierte Anregung von thermoakustischen Ultraschallwandlern und Wandlern aus zellulärem Polypropylen unter der Anwendung von signalangepassten Filtern N2 - Die Pulskompression wird in der Radartechnik eingesetzt, um den Signal-Rausch-Abstand zu erhöhen. Das Ziel ist es die Entdeckungswahrscheinlichkeit eines Nutzsignals bei gleichbleibender Auflösung zu erhöhen. Durch den Einsatz von Barker Codes oder komplementären Golay Codes werden Sendesignale von Luftultraschallanwendungen pulscodiert. Dies ermöglicht in der zerstörungsfreien Prüfung die Inspektion von dickeren Bauteilen, da die Signalenergie durch zeitlich gestreckte Sendesignale bei gleicher Auflösung vergrößert wird. In dieser Arbeit wird die Pulskompression durch die Einführung von unipolaren Sequenzen zur Pulscodierung für thermoakustische Ultraschallwandler ermöglicht. Der Signal-Rausch-Abstand wird in der Anwendung der Pulscodierung und anschließenden Filterung mit einem signalangepassten Filter in Luftultraschallmessungen mit dem thermoakustischen Wandler und Wandlern aus zellulärem Polypropylen erhöht. KW - Ultraschall KW - Pulskompression KW - Materialprüfung PY - 2023 SP - 1 EP - 85 AN - OPUS4-59795 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - Delivering Impact - A new ISO standard on the identification of nanoparticles N2 - Nanoparticles (NPs) are tiny – around 1 to 100 billionths of a meter – and can have different chemistries and behaviours than the same material of larger size. This property has led to advances in a wide range of industries, but it can also confer toxicity. Size measurements are the main way NPs are identified but a lack of standardised methods for identifying ones with complex shapes has hindered evaluation of their potential harm. KW - Nanoparticles KW - Standardisation KW - Particle size distribution KW - nPSize KW - ISO 21363 PY - 2024 UR - https://www.euramet.org/casestudies/casestudiesdetails/news/default-c3b26209e8 SP - 1 EP - 2 PB - EURAMET CY - Braunschweig AN - OPUS4-59626 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwarz, I. A1 - Rieck, Arielle A1 - Fellinger, Tim-Patrick A1 - Weuster-Botz, Dirk T1 - Bio-electrochemical CO2 conversion into organic products using precious-metal free electrocatalysts N2 - For the realization of a sustainable economy, it is of great importance to make use of CO2 for the production of multi-carbon organic chemicals used as feedstock in the chemical industry as well as carbon-neutral fuels (Varela et al. 2019). A promising approach is the electrochemical CO2 reduction followed by microbial conversion of the reduced products. KW - Bio-electrochemical KW - Organic products KW - Electrocatalysts PY - 2024 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-59572 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Heidenreich, Sebastian A1 - Bär, Markus A1 - Klauenberg, Katy A1 - Elster, Clemens A1 - Harris, Peter A1 - Lines, Keith A1 - Hippolyte, Jean-Laurent A1 - George, Indhu A1 - Wright, Louise A1 - Cox, Maurice A1 - Rhodes, Susan A1 - Zilberti, Luca A1 - Manzin, Alessandra A1 - Pennecchi, Francesca A1 - Kok, Gertjan A1 - van der Veen, Adriaan A1 - Fischer, Nicolas A1 - Sousa, Joao Alves A1 - Vogel, Kristin A1 - Bosnjakovic, Alen A1 - Ellison, Stephen T1 - Strategic Agenda, European Metrology Network for Mathematics and Statistics N2 - This document constitutes the Strategic Research Agenda (SRA) for the European Metrology Network for Mathematics and Statistics in Metrology (EMN Mathmet). The EMN Mathmet is an alliance of European National Metrology Institutes (NMIs), Designated Institutes (DIs) and an EMN Partner that aims to strengthen research and cooperation in the field. The SRA has been developed within a European project (EMPIR 18NET05 MATHMET) to promote and support the network. The SRA was developed based on a consultation process with stakeholders and the strategies of individual NMIs and DIs, and in alignment with the EURAMET 2030 strategy. As a key result, the SRA defines a long-term research goal: the EMN Mathmet will coordinate research to strengthen the trust in algorithms, software tools and data to underpin digital transformation. For this purpose, new emerging research topics where algorithms, software tools and data play a significant role were identified: (i) Artificial Intelligence and Machine Learning, and (ii) Computational Modelling and Virtual Metrology. The foundation for the development of these new topics is given by the traditional focus on (iii) Data Analysis and Uncertainty Evaluation. The SRA characterises the future needs and challenges in the field of mathematics and statistics in metrology and provides an outline of how the EMN Mathmet can meet these new emerging requirements. KW - Research Agenda KW - Metrology KW - Mathematics and Statistics PY - 2023 UR - https://www.euramet.org/european-metrology-networks/mathmet/strategy/strategic-research-agenda SN - 978-3-942992-78-7 SP - 1 EP - 68 PB - EURAMET e.V. CY - Braunschweig AN - OPUS4-59526 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Monavari, Mehran A1 - Prellwitz, Matthias A1 - Muth, Thilo A1 - Eichstädt, Sascha A1 - Koch, Claudia T1 - Quality-X: A Federated Digital Ecosystem for the Future Quality Infrastructure N2 - Harmonized and interoperable national Quality Infrastructure (QI) systems are essential for fostering cooperation, promoting mutual trust, and facilitating trade. The true potential of the QI is realized when its elements and actors are seamlessly integrated into a cohesive digital QI ecosystem. Recent developments towards industrial international data spaces enable such an ecosystem but require the integration of QI principles. Recognizing the lack of such a platform, Quality-X aims at setting the stage for the implementation of a QI ecosystem in international data spaces (IDS), GAIA-X and related German and European projects dedicated to secure data sharing. Quality-X is not about the construction of a platform; it is the creation of an inclusive QI ecosystem with harmonized interfaces. Instead of imposing rigid data structures, it prioritizes interoperability. Through the utilization of Decentralized Identifiers (DIDs), Verifiable Credentials, and Identity Hubs, Quality-X seeks seamless interactions across diverse service provider systems. This white paper introduces the concept and vision of Quality-X and discusses the general prerequisites for integrating QI processes within data spaces. Further on, we introduce existing testbeds, which will serve as an experimental proving ground for exploring various use cases related to the implementation of the vision of a QI-Digital. +++ Harmonisierte und interoperable nationale Qualitätsinfrastrukturen (QI) sind für die Förderung der Zusammenarbeit, des gegenseitigen Vertrauens und der Erleichterung des Handels unerlässlich. Das wahre Potenzial der QI kommt zum Tragen, wenn ihre Elemente und Akteure nahtlos in ein kohärentes digitales QI-Ökosystem integriert werden. Die jüngsten Entwicklungen hin zu industriellen internationalen Datenräumen ermöglichen ein solches Ökosystem, erfordern jedoch die Integration von QI-Prinzipien. Angesichts des Fehlens einer solchen Plattform zielt Quality-X darauf ab, die Voraussetzungen für die Umsetzung eines QI-Ökosystems in internationalen Datenräumen (IDS), GAIA-X und verwandten deutschen und europäischen Projekten zum sicheren Datenaustausch zu schaffen. Bei Quality-X geht es nicht um den Aufbau einer Plattform, sondern um die Schaffung eines umfassenden QI-Ökosystems mit harmonisierten Schnittstellen. Anstatt starre Datenstrukturen aufzuerlegen, steht die Interoperabilität im Vordergrund. Durch die Verwendung von dezentralen Identifikatoren (DIDs), überprüfbaren Berechtigungsnachweisen und Identitäts-Hubs strebt Quality-X eine nahtlose Interaktion zwischen verschiedenen Systemen von Dienstleistern an. Dieses Whitepaper stellt das Konzept und die Vision von Quality-X vor und erörtert die allgemeinen Voraussetzungen für die Integration von QI-Prozessen in Datenräumen. Darüber hinaus stellen wir bestehende Testbeds vor, die als experimentelles Versuchsfeld für die Erforschung verschiedener Anwendungsfälle im Zusammenhang mit der Umsetzung der Vision einer QI-Digital dienen sollen. KW - Quality Assurance KW - Quality Infrastructure KW - Data Spaces KW - Digitalization KW - Quality Management KW - Interoperability KW - Verification KW - Identification KW - Certificate KW - Datenräume KW - Qualitätsinfrastruktur KW - Gaia-X KW - Manufacturing-X KW - Catena-X KW - Datenökosystem KW - Qualitätssicherung KW - Qualitätsmanagement PY - 2023 UR - https://www.qi-digital.de/fileadmin/user_upload/website/publikationen/1022_Brosch%C3%BCre_Quality-X_v4.pdf SP - 1 CY - Berlin AN - OPUS4-59354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -