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Organisationseinheit der BAM
Fluorescent derivatives of the 129Xe NMR contrast agent cryptophane-A were obtained by functionalization with near infrared fluorescent dyes DY680 and DY682. The resulting conjugates were spectrally characterized, and their interaction with giant and large unilamellar vesicles of varying phospholipid composition was analyzed by fluorescence and NMR spectroscopy. In the latter, a chemical exchange saturation transfer with hyperpolarized 129Xe (Hyper-CEST) was used to obtain sufficient sensitivity. To determine the partitioning coefficients, we developed a method based on fluorescence resonance energy transfer from Nile Red to the membrane-bound conjugates. This indicated that not only the hydrophobicity of the conjugates, but also the phospholipid composition, largely determines the membrane incorporation. Thereby, partitioning into the liquid-crystalline phase of 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine was most efficient. Fluorescence depth quenching and flip-flop assays suggest a perpendicular orientation of the conjugates to the membrane surface with negligible transversal diffusion, and that the fluorescent dyes reside in the interfacial area. The results serve as a basis to differentiate biomembranes by analyzing the Hyper-CEST signatures that are related to membrane fluidity, and pave the way for dissecting different contributions to the Hyper-CEST signal.
The importance of high-temperature materials made of iron aluminides (FeAl) has been increasing in light weight applications, e.g., airplane turbines, due to the high material’s specific strength. However, the highly economic production by means of permanent mold casting involves special microstructures for Fe26Al4Mo0.5Ti1B alloy components leading to difficult machinability for subsequent finishing milling and low surface qualities. Major effects of tool and machining parameter variation incorporating ultrasonic assistance on the milling process and surface integrity are shown. Loads for tool and component surface are significantly adjustable to enable an economic process chain regarding the surface integrity of safety-relevant components.
In this work, a new setup for dispersive XAFS measurements is presented. This reproducible and scanningfree setup yields both time- and laterally-resolved XAFS experiments in a ‘single-shot’. It allows a straightforward adjustment for probing different elements covering many relevant applications in materials science. An incoming energetic broadband beam is diffracted by a Si (111) crystal after passing through the sample and collected by an area sensitive detector. Depending on the energy range of the incoming beam, XANES and/or EXAFS spectra can be recorded with a time resolution down to 1 s. The feasibility of this setup was demonstrated at the BAMline at BESSY II (Berlin, Germany) with reference Fe and Cu foils and the results are hereby presented and discussed. Additionally, an application where time resolution on the second scale is required is briefly evaluated. The presented example concerns studying early stages of zinc(II)2-methylimidazolate (ZIF-8) crystallization. This is particularly important for biomedical applications.
Intermetallische Werkstoffe werden für Hochtemperaturanwendungen immer wichtiger. Insbesondere Aluminide mit hohen spezifischen Festigkeiten haben ein großes Potenzial für Leichtbauanwendungen, z. B. werden Titanaluminide bereits in Flugzeugturbinen eingesetzt. Ökonomische und ökologische Aspekte sind die treibende Kraft zur Substitution konventioneller Legierungen, z. B. Nickelbasislegierungen, die eine wesentlich höhere Kostenintensität und ein höheres Gewichts-Festigkeits-Verhältnis aufweisen. Insbesondere Eisenaluminide (FeAl) sind aufgrund guter mechanischer Eigenschaften und der guten Verfügbarkeit der wichtigsten Hauptlegierungselemente attraktiv. Speziell entwickelte FeAl-Legierungskonzepte ermöglichen eine wirtschaftliche Produktion im Kokillenguss, bei der die Erstarrung der Schmelze spezielle komplexe Gefüge ermöglicht, um die hohen thermischen und mechanischen Eigenschaften durch eine hohe Anzahl von harten Ausscheidungen entlang der Korngrenzen zu erreichen. Zu diesen Eigenschaften gehört aber auch, dass notwendige Bearbeitungsschritte, wie das Schlichtfräsen, zur Erzielung komplexer Endkonturen, zu vorzeitigem Werkzeugverschleiß und geringen Oberflächengüten führen. Für das finale FeAl-Bauteil ist eine hohe Oberflächenintegrität insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen in der Luftfahrt oder im Energiebereich erforderlich. Aus diesem Grund konzentriert sich die vorliegende Untersuchung auf die Mechanismen und die Minimierung des Werkzeugverschleißes und die Auswirkungen auf die Oberfläche eines in Kokille vergossenen FeAl-Bauteils. Neben den Optimierungen des Fräsprozesses und der Werkzeugparameter (Geometrie, Material) wird ein modernes hybrides Bearbeitungsverfahren, das ultra-schallunterstützte Fräsen (USAM), eingesetzt, bei dem eine Überlagerung mit einer hochfrequenten Schwingung des rotierenden Werkzeugs erzeugt wird. Analysen der Kräfte und Temperaturen im Fräsprozess, der Verschleißerscheinungen am Werkzeug und der Oberflächenintegrität zeigen positive Auswirkungen durch USAM. Darüber hinaus wird eine valide Grundlage für die Optimierung des Werkzeugs und des Fräsprozesses geschaffen, um eine hohe Oberflächenintegrität (z. B. Verringerung von Zugeigenspannungen und Defekten) und eine längere Werkzeuglebensdauer zu gewährleisten, die zukünftig eine wirtschaftliche Herstellung von FeAl-Bauteilen ermöglicht.