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Temperature variability may have direct and indirect impacts on the environments of the Accra and Kumasi Metropolises in Ghana. This study analysed temperature and trends in temperature in both cities using in-situ measurements from one meteorological station in both cities from 1986 to 2015. The temperature indices were computed using the RClimdex package from the Expert Team on Climate Change Detection Monitoring Indices (ETCCDMI). The temperature time series was pre-whitened before the Mann–Kendall trend and Sen’s slope estimator analysis were applied. Initial analysis revealed minimal variation in temperature in both cities. The results from the analysed temperature indices revealed an increase in warm days and a general rise in the minimum temperature compared to maximum temperatures. Mann Kendall and Sen’s slope revealed significant trends in the annual and seasonal (dry and wet seasons) in minimum temperature in both cities. These might lead to an increased rate of heat-stressed diseases and an overall rise in urban warming in both cities. The analysis of temperature, indices and trends provided comprehensive insights into the temperature of Accra and Kumasi. The results highlight the essence of evaluating temperature indices and trends in light of Climate Change concerns. It is recommended that urban green and blue spaces should be incorporated into land use plans as these policy directions can aid regulate the temperature in both cities.
Das bisher in den Landesplanungen verankerte Zentrale-Orte-Konzept bedarf aufgrund wandelnder Herausforderungen in Gesellschaft, Ökonomie und Raumplanung der Anpassung. Das Modell der „Ankerstadt“ kann dazu diskutiert werden. Es leitet sich aus der Theorie der Zentralen Orte (Christaller 1968 [1933]) ab und verfolgt die Intention, zur Stabilisierung des Raumes und zur Wahrung gleichwertiger Lebensverhältnisse beizutragen. In ihrer Beschreibung ähnelt sie den Funktionen des Zentrale-Orte-Konzeptes, jedoch werden nicht nur faktische Einrichtungen der Daseinsvorsorge berücksichtigt, sondern statische und dynamische Indikatoren einbezogen, um Transformations- und Innovationspotenziale abzubilden. Welche Impulse der alternative Raumstrukturierungsansatz der „Ankerstadt“ der Raumplanung der brandenburgischen Lausitz geben kann, ist Kern der Untersuchung. Zur Überprüfung dessen werden neben der Literatur- und Dokumentenanalyse, Experteninterviews und mathematisch-statistische Analyseverfahren durchgeführt. Die Clusteranalyse dient der Identifikation potenzieller „Ankerstädte“. Eine Hauptkomponentenanalyse soll die Kausalitäten zwischen den „ankerstädtischen“ Bestimmungsfaktoren darstellen. Im Ergebnis zeigt sich, dass keine Kommune in der brandenburgischen Lausitz in allen zentralen „ankerstädtischen“ Funktionen sehr hohes „ankerstädtisches“ Potenzial aufweist. Jedoch hat die kreisfreie Stadt Cottbus als Verwaltungszentrum, Arbeits-, Hochschul-, Gesundheits- und Freizeitstandort dafür das höchste Potenzial. Sektoral können die Gemeinden Königs Wusterhausen, Senftenberg, Falkenberg/Elster und Spremberg die Anforderungen an eine „Ankerstadt“ erfüllen. Darüber hinaus werden mithilfe der Hauptkomponentenanalyse sechs zentrale Bestimmungsfaktoren identifiziert, die die Charakteristik von „Ankerstädten“ beschreiben. So bestimmen zentralörtliche Versorgungseinrichtungen, die Investitionen zur Förderung der Lebensqualität, raumwirksame Dynamiken, der Arbeitsmarkt, Freiraumpotenziale und Innovationspotenziale das Wesen von „Ankerstädten“. Das Modell der „Ankerstadt“ kann das Zentrale-Orte-Konzept erweitern, indem dessen zugrundeliegende Indikatoren mit in die Beschreibung Zentraler Orte einbezogen werden. Somit soll das Modell perspektivisch nicht die Zentralen Orte ablösen, sondern ergänzen. Darüber hinaus kann es für die künftigen Landes- bzw. Regionalplanungen ein informelles Instrument sein, um als regionales Frühwarmsystem oder Analysemittel zu fungieren. Somit könnte es eine nachvollziehbare Entscheidungsgrundlage im kommunalen Finanzausgleich sein. Zudem kann die Ausweisung als „Ankerstadt“ Symbolwirkung entfalten, um Investitionen und siedlungsbezogene Aktivitäten zu fördern, sodass damit ein Beitrag zu bestehenden Stadt-Umland-Diskussionen, insbesondere zur Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit der Kommunen und zur Stabilisierung dieser geleistet wird.
Der Großteil der europäischen und deutschen Bevölkerung lebt in Kleinstädten. Sie sind sowohl in ihrer Flächenausdehnung als auch in ihrer Anzahl der dominierende Siedlungstyp in Deutschland. Dennoch verschwinden Kleinstädte (inter-)national in der Aufmerksamkeitslücke zwischen dem Dorf und der Großstadt. Hinzukommt, dass es für Kleinstädte keine allgemeingültige Definition gibt, die das Wesen dieses Stadttyps beschreibt. Die Ab- bzw. Eingrenzung zu anderen Stadt- und Gemeindetypen erfolgt hauptsächlich durch die statistische Abgrenzung, von 5.000 bis 20.000 Einwohner:innen des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung. An dieser Abgrenzung, fokussiert auf die Einwohner:innenzahl, besteht in der (Stadt-)Forschung Kritik. Es bedarf weiterer Differenzierungen der großen homogenen Gruppe von Kleinstädten durch spezifische Merkmalsbeschreibungen. Ziel der Arbeit ist es, das Wesen deutscher Kleinstädte, unabhängig ihrer Einwohner:innenzahl, mit differenzierten Merkmalen zu beschreiben und ihre Heterogenität aufzuzeigen. Dafür werden theoretische Grundlagen des europäischen Stadtbegriffes, basierend auf Max Weber und Walter Siebel, sowie der Kleinstadtbegriff im europäischen Kontext erarbeitet. Die potenziellen Merkmale deutscher Kleinstädte wurden mithilfe einer qualitativen Literaturrecherche und drei Interviews mit Vertreter:innen der Wissenschaft analysiert und auf sieben Fallstädte übertragen. Zu den zentralen Ergebnissen der Arbeit zählen, dass deutsche Kleinstädte nicht ohne den europäischen Stadtbegriff betrachtet werden können und die Einwohner:innenzahlen für den (inter-)nationalen Vergleich der Kleinstädte eine wichtige Rolle spielen. Für die spezifische Beschreibung von deutschen Kleinstädten kann der erstellte Merkmalskatalog eine Grundlage bieten. Durch ihn können Gemeinden als Kleinstädte abgegrenzt werden. Der Katalog beinhaltet dabei Merkmale der Siedlungs- und Baustruktur sowie der Zentralität. Sie inkludieren somit den morphologischen und den funktionalen Ansatz zur Abgrenzung einer Stadt.
In der sozialwissenschaftlichen Raumforschung wird den städtischen Räumen eine andauernde Aufmerksamkeit zuteil – und auch das Interesse an den Lebensverhältnissen in ländlichen Räumen scheint (endlich!) Konjunktur zu haben. Aber konkret die Kleinstädte? Bestenfalls werden sie als Teil der ländlichen Räume verhandelt. Dabei umfassen die Kleinstädte etwa 45 Prozent der Landesfläche Deutschlands und etwa 30 Prozent der Bevölkerung leben hier. Doch auch Personen, die bisher schon immer in einer Kleinstadt wohnen, fragen sich im Laufe ihres Lebens: Gehen oder Bleiben? Denn das Bleiben ist weniger ein starres Verhalten als ein sich wandelnder Prozess. Dieser ist abhängig von lebensgeschichtlichen, interaktionsgebundenen und situativ-kontextabhängigen Aspekten. Doch bisher fehlen Untersuchungen, die soziale Dynamiken des Bleibens in Form von sozialen Netzwerken und Aushandlungsprozessen direkt beobachten. Hier setzt das vorliegende Forschungsprojekt an und fragt: Wer ist wie beteiligt am Entscheidungsprozess des Bleibens in der Kleinstadt? Schließlich ist das Bleiben in der Kleinstadt keine Einzelentscheidung, sondern in ein soziales Beziehungsgefüge eingebettet. Doch wer gehört dazu? Wer ist relevant? Und welche Rolle hat dabei konkret die Kleinstadt als räumlicher Kontext?
Untersuchung von aktuellen Trends und Herausforderungen im Supply Chain Management in Deutschland
(2023)
Diese Studie untersucht die aktuellen Trends und Herausforderungen im Supply Chain Management (SCM) in Deutschland anhand von 16 Interviews, die von November 2022 bis Januar 2023 durchgeführt wurden. Die Studie deckt sechs Themenbereiche ab: aktuelle Ereignisse, Veränderungen im SCM, Nachhaltigkeit, Software, neue Technologien und Sichtbarkeit. Die am häufigsten genannten Herausforderungen waren Ressourcenverfügbarkeit, lange Durchlaufzeiten, Fachkräftemangel und preisbedingte Probleme. Die Experten wurden zu aktuellen Ereignissen wie Schwankungen der Rohstoffpreise, Chinas Null-Covid-Strategie und logistischen Engpässen befragt. Die Studie zeigt, dass die Lieferketten komplexer geworden und gewachsen sind und sich die Qualität der Vernetzung verbessert hat. Nachhaltigkeit wird immer wichtiger, und Zertifizierungen können deren Bedeutung belegen. Die Anpassungsfähigkeit von ERP-Systemen wurde kritisiert, und cloudbasierte Lösungen werden aus Sicherheitsgründen gemieden. Neue Technologien wie AR, VR, IoT, Big Data, KI, Additive Manufacturing und Blockchain haben Anwendungspotenzial im SCM. Experten halten Transparenz für wichtig, aber sie ist noch gering und hat das Potenzial, Risiken zu erkennen. Tracking und Tracing sind intern weit verbreitet, aber international gibt es Probleme. Die Studie liefert Erkenntnisse für Unternehmen, um sich anzupassen und weiterzuentwickeln, damit sie künftige Krisen besser bewältigen können.
„Ermöglichen ist: Wirklichkeit zur Wirkung kommen lassen.“ (Arnold, 2012, S.9) Diese Aufforderung, nach Lebensweltbezug in Lehr-Lern-Prozessen, im erwachsenenpädagogischen Paradigma der Ermöglichungsdidaktik, führte zu einer explorativen, rekonstruktiven Feldforschung. Angesichts der Erwartungen der neuen Lernkultur an die Lehrenden und solcher Aufrufe beobachtete die Verfasserin eine Theorie-Praxis-Lücke für die berufliche Fort- und Weiterbildung im Gesundheitswesen. In der vorliegenden Studie, in der Methodologie der Reflexiven Grounded Theory, ging es daher um die Frage, wie das Prinzip Lebensweltbezug in dieser Bildungspraxis angesichts gegebener meso- und makrodidaktischer Rahmenbedingungen wirklich tragfähig gemacht und verankert werden kann. Anhand von zehn leitfadengestützten Interviews und semi-strukturierten Unterrichtsbeobachtungen von Lehrenden in der Fort- und Weiterbildung von Pflegefachpersonen sowie in einem iterativ-zyklischen Analyseprozess, der zwischen Empirie und Theorie stetig pendelte, konnte ein Schlüsselfaktor gefunden werden. Ausgehend von diesem Schlüsselfaktor: ‚Responsives Handeln‘, entstand ein Modell mit drei Perspektiven: ‚Orientierungsbasis‘, ‚Reflexionsraum‘ und ‚Handlungsraum‘, sowie diesen Perspektiven zugehörige responsivitätsförderliche und responsivitätshemmende Faktoren. Dieses Modell und der identifizierte Schlüsselfaktor ermöglicht ein Verständnis für die Erzeugungsprinzipien von pädagogischem Handeln und die dahinter liegenden Lehrüberzeugungen. Darüber kann die Verankerung des Prinzips Lebensweltbezug aus dem Paradigma der Ermöglichungsdidaktik in der betrachteten Bildungspraxis befördert und damit gelingende Erwachsenenpädagogik ermöglicht werden.
Vertex and edge orderings of graphs are commonly used in algorithmic graph theory. Such orderings can encode structural properties of graphs in a condensed way and, thus, they can be used to process a graph efficiently. A common approach to find particular vertex orderings are graph searches. Here, we study the complexity of deciding whether vertex orderings with special properties can be found by particular graph searches. The properties of these orderings concern their end-vertices, their search trees or constraints encoded by partial orders.
Many graph classes can be characterized via special vertex orderings. We introduce another example, the semi-proper interval graphs, generalizations of connected proper interval graphs that are characterized via special variants of perfect elimination orderings. We study the structure of these graphs, present a linear-time recognition algorithm and show that they share some strong properties on Hamiltonian paths and cycles with proper interval graphs.
We also generalize the notion of graph classes to the case of edge-weighted graphs. A weighted graph is a member of such a weighted class if subgraphs containing edges of particular weights are members of the respective unweighted graph class. We present conditions on an unweighted graph class that ensure a linear-time recognition algorithm for its corresponding weighted graph class. This conditions make use of a novel edge monotonicity and of particular edge orderings. We apply this result to three well-known graph classes, namely split graphs, threshold graphs, and chain graphs.
Finally, we consider dynamic algorithms on threshold and chain graphs. These algorithms update certain properties of a graph after small modifications are applied to its vertex or edge set. We present certifying dynamic recognition algorithms of these classes, i.e., if the graph leaves the class after the modification, we can prove this by providing a forbidden induced subgraph of bounded size. Building on these results, we extend the notion of dynamic recognition algorithms to whole sets of edges and vertices. Furthermore, we present dynamic algorithms for the Hamiltonian path and cycle problems.
Neuroadaptive technology (NAT) utilizes real-time measures of neurophysiological activity within a closed control loop to create intelligent software adaptation. Measures of electrocortical and neurovascular brain activity are quantified to provide a dynamic representation of the psychological state of the user, with respect to cognitions, emotions and motivation. As such, NAT can access unique aspects of human information processing, and human intelligence, which can subsequently be used to enable more versatile and more human-like forms of machine intelligence. Current trends in different scientific fields indicate an increased interest in integrating context-sensitive information from the human brain into Artificial Intelligence. NAT'22, the Neuroadaptive Technology Conference 2022, was intended to bring scientists interested in Physiological Computing, Applied Neurosciences and Passive Brain-Computer Interfaces together with experts from the fields of Artificial Intelligence, Machine Learning and Intelligent Systems. The main goals of the conference were an exchange of research questions and findings from these fields and the identification of common goals and joint ventures in the domain of Neuroadaptive Technology, including: real-time signal processing, unsupervised vs. supervised ML, designing neuroadaptive interaction, explainable AI (XAI), neuroadaptive applications, hybrid AI systems (DL + symbolic AI) for applied neurosciences, ethics of neurotechnology in real world (responsibility for action, security), cloud-based solutions for data management and more.
NAT'22 was held in Lübbenau, near Berlin, and organised by the Society for Neuroadaptive Technology. These Proceedings contain the abstracts of six keynote lectures and a total of 39 submissions in the categories of Brain-Computer Interface & Applications, Ethics & Perspectives, Artificial Intelligence & Machine Learning, and a poster session.
Approaches to restore post-mining areas should provide sustainable solutions for recovering biodiversity and ecosystem services in regions experiencing massive deforestation. Key components that are impacted by surface mining activities and that restoration intervention should therefore target are biodiversity attributes and ecosystem service provisioning. The consequences of restoration decisions in post-mining areas in the Afrotropical region (here Ghana) remain understudied. To this end, l assessed levels of soil properties, biodiversity and ecosystem service in a post-mining area after two decades of active forest restoration by comparing them to attributes of the surrounding dominant land-use types. l hypothesized that (i) the interventions applied to restore and manage a post-mining area improve ecosystem attributes beyond conditions observed in the alternative dominant land-use types and even reaching levels comparable to reference forest (Chapter III), (ii) soil conditions and the functional structure of tree communities drive ecosystem functions and multifunctionality, with highest multifunctionality levels in the restored and natural forests (Chapter IV), (iii) the structure of tree communities coupled with pronounced climatic seasonality support a higher number of arthropods and arthropod functional groups particularly in the wet season and in structurally heterogeneous land-use types (Chapter V), and (iv) active forest restoration enhances the levels of ecosystem service provision similar to the reference forest with possible trade-offs or synergies among individual ecosystem services across forest types (Chapter VI). Chapter I provides an introduction to deforestation, and further highlights global and national initiatives, including active forest restoration, to reverse or minimize the impacts of tropical deforestation. Chapter II details the methodological approaches applied for sampling. Chapter III focussed on soil properties in addition to below and above-ground biomass of trees. The characteristic soil attributes for the restored forest were not significantly different from those in the reference forest, except for bulk density and base saturation, but differed significantly from attributes in all other land-use types. Chapter IV focussed on how the functional structure of tree communities affects the provision of ecosystem services. For functional composition, both the leaf economic spectrum and the seed mass dimensions separated different land-use types. Chapter V addresses the research question on how post-mining restoration affects arthropod communities. Communities of ground-active arthropods differed significantly between land-use types depending on the season. By quantifying the various ecosystem attributes in the field and transforming them into ecosystem service proxies, l could primarily identify synergies with no apparent trade-off between ecosystem services across the forest land-use types (Chapter VI).
Cloud computing is an essential part of the digital transformation journey. It offers many benefits to organisations, including the advantages of scalability and agility. Cloud customers see cloud computing as a moving train that every organisation needs to catch. This means that adoption decisions are made quickly in order to keep up with the new trend. Such quick decisions have led to many disappointments for cloud customers and have questioned the cost of the cloud. This is also because there is a lack of criteria or guidelines to help cloud customers get a complete picture of what is required of them before they go to the cloud. From another perspective, as new technologies force changes to the organizational structure and business processes, it is important to understand how cloud computing changes the IT and non-IT departments and how can this be translated into costs.
Accordingly, this research uses the total cost of ownership approach and transaction cost theory to develop a customer-centric model to estimate the cost of cloud computing. The Research methodology used the Design Science Research approach. Expert interviews were used to develop the model. The model was then validated using four case studies. The model, named Sunny, identifies many costs that need to be estimated, which will help to make the cloud-based digital transformation journey less cloudy. The costs include Meta Services, Continuous Contract management, Monitoring and ITSM Adjustment. From an academic perspective, this research highlights the management efforts required for cloud computing and how misleading the rapid provision potential of the cloud resources can be. From a business perspective, proper estimation of these costs would help customers make informed decisions and vendors make realistic promises.
In wire-arc additive manufacturing, a wire is molten by an electrical or laser arc and deposited droplet-by-droplet to construct the desired workpiece, given as a set of two-dimensional layers. The weld source can move freely over a substrate plate, processing each layer, but there is also the possibility of moving without welding. A primary reason for stress inside the material is the large thermal gradient caused by the weld source, resulting in lower product quality. Thus, it is desirable to control the temperature of the workpiece during the process. One way of its optimization is the trajectory of the weld source. We consider the problem of finding a trajectory of the moving weld source for a single layer of an arbitrary workpiece that maximizes the quality of the part and derive a novel mixed-integer PDE-constrained model, including the calculation of a detailed temperature distribution measuring the overall quality. The resulting optimization problem is linearized and solved using the state-of-the-art numerical solver IBM CPLEX. Its performance is examined by several computational studies.
Sowohl in Anlagen mit Hochgeschwindigkeitsrechensystemen als auch in der Industrie in so genannten smarten Problemlösungen spielen Rechenbeschleuniger eine immer bedeutendere Rolle. Diese wissenschaftliche Arbeit befasst mich mit der Untersuchung anwendungsorientierter FPGA-Architekturen, um die Lücke zwischen Performanz und Energieverbrauch zu verkleinern oder gar zu schließen. Sie untersucht zunächst die optimale Granularität einer Architektur für einen Algorithmus. Anhand der Auswertung einer umfangreichen Versuchsreihe mit ca. 650 Simulationen und etwa 200 verschiedenen Architekturen wird versucht einen FPGA mit optimalen Eigenschaften für eine Beschleunigerhardware abzuleiten. Für die Untersuchung wird das Evaluationswerkzeugs Verilog-To-Routing genutzt, dessen Steuerung nebst dem Parsen der Ergebnisse mittels Python automatisiert wird. Basierend auf den Ergebnissen dieser Granularitätsuntersuchung wird die Einführung einer parameterisierbaren CGRA-Architektur beschrieben, welche als Overlay auf einer beliebigen FPGA-Architektur aufgebracht werden kann. Die ersten Ergebnisse einer Evaluation mit einem Faltungsalgorithmus weisen auf Probleme beim Datentransfer zwischen einem Prozessorsystem und dem VCGRA als Beschleuniger hin, weshalb in zusätzliche Module für eine Entspannung dieses Flaschenhalses investiert wird. Aus Überlegungen entstehen so genannte Pre-Fetcher und Datenpuffer, eine Memory Management Unit und eine zentrale Steuerstelle, die Central Control Unit, welche das VCGRA zu einer Gesamtarchitektur ergänzen. Die Entwicklungsschritte und Evaluation dieser zusätzlichen Module erfolgt nun in SystemC, statt in VHDL, um den Zyklus von Design und Evaluation zu verkürzen. Im Zusammenhang mit der Central Control Unit wird ein Maschinencode im Binärformat und ein passender Assemblerbefehlssatz entworfen, um das VCGRA autark zu steuern. Alle Werkzeuge und die Architektur stehen unter Open-Source- Lizenzen der wissenschaftlichen Community zur Verfügung.
Historically, Ge is one of the oldest materials in the semiconductor industry and its (001) surface has been the subject of extensive investigations by photoelectron spectroscopy. I am going to challenge the predominant attribution of a semi-conducting nature of the Ge(001) surface in this thesis. My investigations reveal the presence of a Ge(001) surface state above the Fermi-level, occupied at room temperature. Employing time- and temperature-dependent angle-resolved photoelectron spectroscopy, I will demonstrate that the presence of this surface state is evidence for the conducting nature of the surface at room temperature.
Sparked by the remarkable properties of the GeSn-alloy and a trend towards Ge-Sn-related multiquantum well fabrication, I investigate the surface electronic structure of Ge(001) after adsorption and incorporation of Sn. With an in-depth analysis of surface core-level shifts, I will extend the growth model of the Sn wetting layer formation by also detailing structural changes in the subsurface region. At the same time, the modifications of the electronic structure will be detailed, observing the removal of the Ge(001) surface states, the creation of a new, Sn-related surface state and the initial stages of the Schottky barrier formation.
β-Ga₂O₃ a transparent semi-conducting oxide that has sparked a lot of interest over the last decade, because it offers an ultra-wide band gap and high break down voltage. However, due to its monoclinic crystal structure, device fabrication is rather challenging and researchers are already looking into alternative materials. One of these candidates is ϵ-Ga₂O₃ and this work presents a combined study by photoelectron spectroscopy and ab initio calculations of its electronic structure. (Hard) X-rays reveal the impact of photoelectron recoil and the absence of a band bending to the surface, while the dispersion of experimentally determined valence states compares favorably with the calculations based on hybrid density-functional theory.
Another alternative to β-Ga₂O₃ be ZnGa₂O₄ and I will present an investigation on the electronic structure of its (100) surface. Due to the novelty of ZnGa₂O₄ single-crystals, I am first going to explore the preparation of a clean and well-ordered surface by standard in-situ sputtering and annealing. I will show that already low annealing temperatures induce Zn-deficiency, leading to non-stoichiometric surfaces, further exacerbated by sputtering. By changing the sputtering parameters and the annealing conditions, the preparation of a surface with sufficient quality for subsequent investigations will be demonstrated. The results by photoemission techniques compare favorably with the expectations from theory and allowing the first fundamental insights into the surface electronic structure.
In-situ study of crack propagation in patterned structures of microchips using X-ray microscopy
(2023)
The motivation of this thesis was to control crack steering into regions of engineered 3D-nanopatterned structures with high fracture toughness and to determine the local critical energy release rate for crack propagation in 3D-nanopatterned systems. On-chip copper interconnect structures of advanced microchips, insulated by organosilicate glasses, were chosen as an example system to study fracture on small scale, since this is a well-defined 3D- nanopatterned system and since a high mechanical robustness is requested for microchips. An experiment for in-situ high-resolution 3D imaging of the fracture behavior of 3D-nanopatterned structures and of the kinetics of microcrack propagation in solids was designed and applied, combining a miniaturized micromechanical test and high-resolution X-ray imaging. Particularly, a miniaturized piezo-driven double cantilever beam test set-up (micro- DCB) was integrated in a laboratory X-ray microscope, and nano X-ray computed tomography was applied for high-resolution 3D imaging of the microcrack evolution in the on-chip interconnect stack of microchips manufactured in the 14 nm technology node. The measured geometry of the microcrack at several loading steps during the micro-DCB test and the subsequent data analysis based on linear elastic fracture mechanics and the Euler-Bernoulli beam model were the basis for the development and application of a new methodology to determine the critical energy release rate for crack propagation in sub- 100 nm regions of a processed wafer quantitatively. It was experimentally proven that specially designed metallic guard ring structures at the rim of the microchips dissipate energy in such a way that the microcrack propagation is efficiently slowed down and eventually stopped, i.e. they are effective to prevent mechanical damage of microchips. It was demonstrated that it is possible to steer the microcrack in a controlled way by tuning the fracture mode mixity locally at the crack tip. The established concept for a controlled crack propagation provides the basis for further fundamental studies of the fracture behavior of nanoscale materials and structures. The results have significant effects for the understanding of fracture mechanics at small scales, e.g. in microchips, but also in other nanopatterned materials, e.g. in bio-inspired, hierarchically structured engineered materials. The experimental results gathered at realistic microelectronic products provide valuable information to control the crack path in on-chip interconnect stacks for design-for-reliability in semiconductor industry and to manufacture mechanically robust microchips in leading-edge technology nodes. The experimental study of controlled microcrack steering into regions with high fracture toughness provides knowledge for the design of guard ring structures in microchips to stop the propagation of microcracks, e.g. generated during the wafer dicing process.