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Zur aktuellen Forschung regulärer Sturm-Liouville-Probleme (SLP) gehört eine durch F. Atkinson definierte Klasse von Differentialgleichungen, deren Spektraltheorie unabhängig von der Operatorentheorie entwickelt wurde.
In der vorliegenden Arbeit wählen wir einen neuen Zugang über die Theorie der unbeschränkten Hermiteschen Operatoren: Zu den SLP vom Atkinson-Typ werden äquivalente Matrix-Eigenwertprobleme AY = λY konstruiert, deren unendlich-dimensionale Matrizen A eine tridiagonale Gestalt besitzen. Die Matrizen A können aufgefasst werden als unbeschränkte Hermitesche Jacobi-Operatoren H des Hilbertschen Folgenraumes – jene Operatoren H sind mittels der Cayley-Transformation fortsetzbar zu (nicht eindeutigen) selbstadjungierten Operatoren S ⊃ H. Dabei werden die jeweiligen S durch die separierten Randbedingungen des zugrundeliegenden SLP charakterisiert.
Hinsichtlich der Spektralanalyse wird der abstrakte Spektralsatz mit einbezogen, gemäß welchem eine Stieltjes-Integraldarstellung zur Resolventen des Operators S existiert. Die Sprungstellen der Belegungsfunktion ϱ(λ) entsprechen den Eigenwerten von S; zugleich stimmen sie überein mit den Eigenwerten des SLP vom Atkinson-Typ. Jene Sprungstellen sind lokalisierbar mittels der Theorie orthogonaler Polynome. Hierbei werden spezielle Polynome des Askey-Schemas betrachtet, für welche ϱ(λ) eine orthogonalisierende Belegungsfunktion darstellt. Wesentlich sind die Polynome für die Konstruktion holomorpher Funktionen, deren Nullstellen den Eigenwerten des SLP entsprechen.
In order to create alloys with exceptional properties for orthopedic uses, this study focuses on the impact of zirconium (Zr) content on the structural, electrochemical, and tribological qualities of nanostructured Ti–25NbxZr [x = 5, 10, 15, 20, 25, and 30 atomic (at.) %] alloys. The structural evolution was investigated using XRD and SEM techniques. The mechanical characteristics of the produced alloys, including Vickers hardness and Young’s modulus, were measured. In addition, the corrosion tests were performed using the OCP, EIS, and PD methods in Ringer’s solution within the independent pH range at 37°C. A ball-on-disc tribometer was used to investigate the tribological behavior of the alloys under various loads and wet conditions using the Ringer solution. It has been verified that Zr content (at. %) in the alloys had an impact on their morphologies, structural evolution, and mechanical characteristics. According to the morphological analysis, the particle and crystallite size decreases with increasing Zr content. Young’s modulus and Vickers hardness show the same tendency. The EIS data demonstrated that a single passive film formed on the alloy surfaces, and the addition of Zr enhanced the corrosion resistance of the passive films. The polarization curves demonstrate that the alloys had low corrosion current densities and large passive areas without the passive films disintegrating. Likewise, the inclusion of Zr resulted in a reduction in the corrosion and passive current density values. All of these results suggested that the titanium alloys exhibit a more noble electrochemical activity caused by Zr. From the tribological perspective, it was found that the friction coefficient of the alloys reduced with increasing Zr content.
Infections with COVID-19 in enclosed public spaces, where virus-laden aerosol particles can accumulate over time, have significantly contributed to the rapid spread of the virus. It is therefore of great importance to understand the transport and dispersion process of aerosol particles in such spaces, especially against the background of future pandemics. In this work, we present a Lagrangian-Particle-Tracking experiment to assess the mixed convective flow in a classroom with different ventilation strategies. For this purpose, thermal plumes were created by heated dummies, and a collimated LED light-sheet with ~0.4 m thickness was used for illumination of helium filled soap bubbles (HFSB) acting as passive tracer particles. In this way, the Lagrangian trajectories of the particles were recorded at two approximately 4.2 m × 2.8 m large fields using the novel 2D-Shake-The-Box-Method. As a result, time-resolved trajectories of over 300,000 simultaneously tracked HFSB have been reconstructed, so that both small-scale and large-scale properties of the flow are visualized quantitatively across the entire cross-section of the room. The trajectories show that the thermal plumes create lengthwise circulating vortices, which cannot be destroyed across the entire cross-section of the room by opening or tilting a window. Furthermore, the mixing in the room through the operation of an air purifier is higher compared to opening a window, which suggests that this strategy in combination with its air filtering capability is the most effective strategy to prevent infections.
This publication has been written in response to the 8th Sino-German Conference held from June 15 to 17, 2023 at the Brandenburg University of Technology in Cottbus, Germany. Contextualising "SARS-CoV-2 in technology and environment in science, engineering and art", the conference sought to exchange on researching current evolving technoscientific lifeworlds, on pandemic socio-technical environments, and on relations of transcultural political economies. Drawn on the various concerns running through the conference's lively variety of topics, the essay addresses problematic ways of scientific knowledge productions through visual materials. Mostly used decoratively, rarely adequately referenced, these materials reveal risky imprints. Consequently, it is well worth taking a closer look at where, how, and for which reasons visual materials are mobilized in academia.
The accumulation of heavy metal in oil palm plantation soils is a growing concern due to its potential environmental and health implications. This study aimed to investigate the accumulation of heavy metal on oil palm plantation soil fertilized with palm oil mill effluent POME. The research appraised the extent of contamination in oil palm plantation soil in Ikpoba Okha local government area of Edo state Nigeria. Soil sample were collected from different soil depth ranges 0-15cm, 15-30cm, 30-45cm, 45-60cm and 60-70cm of POME treated soil at five locations (2-6) and the control location 1 within oil palm plantations. The concentrations of the heavy metals (Cu, Mn, Zn, Ni, Pb, Cd, Cr, As, Hg) were analyzed using the atomic absorption spectrometry (AAS). The results show that the application of POME as fertilizer led to increased concentration of heavy metals. Significant difference at (p < 0.05) level in concentration was obtained across the different depths of the treated locations for the metals compared to the background location. However, As and Hg were not significantly different between the POME treated soil and control location. The impacts of POME treatment have greater effects on the concentration of the essential metal (Cu, Mn, Zn, Ni) compare to the non-essential metal (Pb, Cr, Cd, As, Hg). The concentration of the metals was below the permissible limits of regulatory standards. The increase concentration of the essential metal could have potential implications of soil contamination due to accumulation over time. The soil had contamination factor and pollution load index of low to moderate contamination and pollution. The control location 1 had the closest similarity with the location 6. The study proposed recommendation for POME usage as organic fertilizer in agricultural soil but with close monitory.
While urban life can be characterized by endeavors to settle stable and safe environments, for many people, urban space is rarely stable or safe; it is uncertain, troubled, imbued with challenges and perpetually under pressure. As the concept of unsettled appears to define the contemporary urban experience, this multidisciplinary book investigates the conflicts and possibilities of settling and unsettling through open and speculative analysis. The analytical prism of unsettled renders urban space an indeterminate ground unfolding through routines, temporalities and contestations in constant tension between settling and unsettling. Such contrasting experiences are contingent on how urban societies confront, undergo and overcome turbulence and difficulties in time and space. Contributions drawing on theoretical reflections and empirical accounts—from Argentina, Austria, Germany, Greece, Italy, the Netherlands, the UAE, the UK, the USA and Vietnam—give insights into plural occurrences of the unsettled, which might tie down or unleash transformative, liberatory and emancipatory potentials. This book is for students, professionals and researchers interested in the uncertainties, foundations, disturbances, inconsistencies, residuals and blind fields, which constitute the urban both as lived space and as social, cultural and political ideal.
Assessing alternative agricultural water management strategies requires long-term field trials or vast data collection for model calibration and simulation. This work aims to assess whether an uncalibrated agro-hydrological model using global input datasets for climate, soil and crop information can serve as a decision support tool for crop water management under data scarcity. This study employs the Cool Farm Tool Water (CFTW) at eight eddy covariance sites of the FLUXNET2015 dataset. CFTW is tested using global (CFTWglobal) and local (CFTWlocal) input datasets under current and alternative management scenarios. Results show that the use of global datasets for estimating daily evapotranspiration had little effect on the median Root Mean Square Error (RMSE) (CFTWglobal: 1.70 mm, CFTWlocal: 1.79 mm), while, however, the median model bias is much greater (CFTWglobal: - 18.6%, CFTWlocal: - 4.3%). Furthermore, the periods of water stress were little affected by the use of local or global data (median accuracy: 0.84), whereas the use of global data inputs led to a significant overestimation of irrigation water requirements (median difference: 110 mm). The model performance improves predominantly through the use of more representative local precipitation data, followed by local reference evapotranspiration and soil for some European growing seasons. We identify model outputs that can support decision-making when relying on global data, such as periods of water stress and the daily dynamics of water use. However, our findings also emphasize the difficulty of overcoming data scarcity in decision-making in agricultural water management. Furthermore, we provide recommendations for enhancing model performance and thus may increase the accessibility of reliable decision support tools in the future.
The integration of germanium (Ge) on silicon (Si) for microelectronics applications requires strain-relaxed SiGe buffer layers (SRB) as virtual substrates. However, the presence of threading dislocations in these layers remains a challenge, as they can affect device performance. Existing methods achieve threading dislocation densities (TDD) around 1 x 10⁵ cm⁻², but a further reduction is desired for industrial applications. A SiGe backside deposition technique originally intended to compensate for wafer bowing surprisingly improves the TDD. The underlying physics remained poorly understood until now. In this work it is shown, that the SiGe backside deposition leads to a parasitic SiGe layer at the edge of the wafer. Partial relaxation of this layer generates dislocations, which fundamentally change the relaxation mechanism of subsequently deposited SiGe layers on the front side. These preexisting dislocations glide from the edge to the center of the wafer, preventing the formation of dislocation bundles and pile-ups. As a result, the TDD decreases significantly for layers with low Ge content. Adjusting the growth conditions and dislocation glide kinetics optimizes early relaxation, achieving a TDD reduction to 4x10⁴ cm⁻² for 25% Ge buffer layers. Additionally, a novel ring deposition technique provides controlled preexisting dislocations at the wafer’s edge, offering better control over the dislocation reservoir than uncontrolled parasitic deposition. Although initial results show promising results, further optimization is needed due to localized mechanical damage during processing. In summary, this research provides insights into strained SiGe layer relaxation, dislocation physics, and their impact on the TDD. By understanding these mechanisms, an enhancement of established buffer approach can be achieved and novel strategies for further TDD reduction can be developed.
In einem von erneuerbaren Energien dominierten Energiesystem spielen Speichertechnologien eine zentrale Rolle. Im Rahmen der deutschen Energiewende entstehen momentan mehrere Demonstrationsprojekte, in welchen regenerativer Strom mittels Wasserelektrolyse in Form von Wasserstoff gespeichert wird und sektorenübergreifend Anwendung findet.
Zur technischen und ökonomischen Bewertung von Szenarien, welche bereits heute von Relevanz sind, werden im Rahmen dieser Arbeit Simulationen durchgeführt. Hierfür werden mehrere auf regenerativen Energien und Wasserstoff basierende Systempfade mit den Zielapplikationen Wasserstoffbereitstellung für Industrieanwendungen, Wasserstoff-Gasnetzeinspeisung und Rückverstromung entworfen. Darüber hinaus wird auch ein zukünftiges Szenario zur saisonalen Stromspeicherung betrachtet.
Als Voraussetzung der Simulation werden die in den Systempfaden vorkommenden Komponenten in Matlab/Simulink von Grund auf abgebildet und je nach Zielstellung logisch miteinander verschalten. Die Elektrolyseanlage als zentrale Komponente verfügt hierbei über den höchsten Detailgrad. Zur Erhebung technischer Kennfelder als auch zur Charakterisierung des Betriebsverhaltens werden weitreichende Untersuchungen an einem realen Druckelektrolyseur durchgeführt, woraufhin eine Implementierung der erhobenen Daten in das Modell erfolgt. Die Energiebereitstellung in den Simulationen geschieht mittels Windkraft und Photovoltaik, welche direkt oder zur Wasserstoffherstellung genutzt wird. Der Wasserstoff wird je nach Einsatzstrategie weiter verdichtet, einer Speicherlösung zugeführt und anschließend rückverstromt. Zur Deckung des Wasserstoffbedarfs bzw. der Stromabnahmeprofile wird eine Sensitivitätsanalyse zur Dimensionierung der Systemkomponenten durchgeführt. Der Hauptfokus liegt hierbei auf der Sicherstellung der Versorgungssicherheit.
Aufgrund seines Detailgrades schließt das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Modell die Lücke zwischen der Komponenten- und der Systemmodellierung. Somit findet es in der zielgerichteten Analyse von realen Wasserstoff-Versorgungspfaden seine Anwendung.
Aufbauend auf der technischen Simulation werden die rechtlichen Rahmenbedingungen der Systempfade dargestellt und anhand eines spezifisch angepassten Kostenmodells die Wasserstoff- und Stromgestehungskosten berechnet sowie die Kostenverteilung hinsichtlich der Kostenbestandteile und Komponenten dargestellt.
Die Hauptfaktoren der Gestehungskosten liegen in der Strombereitstellung, gefolgt von der Elektrolyse. Für die Wasserstoffspeicherung und Rückverstromung fallen vergleichsweise geringe Kosten an. Der angesetzte Zinssatz und eventuelle Abgaben haben einen wesentlichen Einfluss auf die Strom- und Wasserstoffkosten. Die Höhe der anfallenden Abgaben ist stark vom Anwendungsfall abhängig und muss für jeden Einzelfall gesondert betrachtet werden. Ein maßgeblicher Entfall von Abgaben liegt bei der Eigenversorgung ohne Leitung durch ein öffentliches Netz vor.
Die stetige Verkleinerung der Strukturgrößen bei der Halbleiterfertigung ermöglicht die Herstellung von integrierten Schaltungen, die immer komplexere Aufgaben erfüllen können und dabei von Generation zu Generation kompakter, energieeffizienter und kostengünstiger werden. Ein Nachteil dieser Skalierung ist die zunehmende Anfälligkeit gegenüber verschiedenen physikalischen Effekten, die im Betrieb temporäre oder permanente Fehlern verursachen können. Dies erhöht die Notwendigkeit, Maßnahmen zu implementieren, die diese Fehler kompensieren und damit die Zuverlässigkeit der Schaltung steigern.
Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung und Implementierung von Methoden für einen gezielten Einsatz von Hardware-Redundanz beim Entwurf fehlertoleranter digitaler Schaltungen. Die entwickelten Methoden bilden die Grundlage für eine rechnergestützte Entwurfsraumexploration, bei der auf der Basis eines gegebenen Schaltungsentwurfs eine Vielzahl fehlertoleranter Entwurfskandidaten automatisiert erzeugt und evaluiert werden kann.
Zur Bewertung der Kosten der verwendeten Hardware-Redundanz werden mehrere Verfahren vorgestellt, um die Veränderung von Schaltungsfläche, Verarbeitungsleistung und Verlustleistung zu bestimmen. Dazu gehört auch die Entwicklung und Evaluierung von Methoden, die Abschätzungen auf der Grundlage struktureller Eigenschaften und vorhandener Teilergebnisse liefern. Diese erreichen eine deutliche Beschleunigung gegenüber herkömmlichen Logiksynthesen und ermöglichen so in verschiedenen Phasen der Entwurfsraumexploration einen jeweils geeigneten Kompromiss zwischen Laufzeit und Genauigkeit.
Für die Berechnung der Zuverlässigkeit und der erwarteten Lebensdauer von Entwurfskandidaten wird ein Modellierungsansatz eingeführt, der es ermöglicht, temporäre und permanente Fehler gemeinsam zu berücksichtigen. Darüber hinaus beschreibt die Dissertation einen Algorithmus zur automatischen Generierung entsprechender Modelle. Dieser wird verwendet, um für eine exemplarische Menge von Hardware-Redundanzstrategien die jeweils erreichbare Steigerung der erwarteten Lebensdauer zu berechnen. Die Ergebnisse geben Aufschluss über den Einfluss verschiedener Entwurfsentscheidungen und Randbedingungen auf die Wirksamkeit der eingesetzten Fehlertoleranzmaßnahmen.
This thesis deals with the energy system transformation of coal-dependent developing countries in the context of climate change mitigation. It departs from the hypothesis that phasing-out the unabated use of coal for power generation, while scaling up carbon-free alternatives, represents a major challenge for coal-endowed developing countries and emerging economies. This challenge is constituted in multiple economic, political and societal determinants for sustained and expanded coal-use. This thesis adopts a political economy perspective and examines those determinants in detail. It focuses on how different societal and political actors are affected the use of coal, and interprets the distributional implications of reforms away from coal as key restrictions for their political feasibility. Given the heterogeneity in the historical, socio-economic, political, and institutional characteristics that different countries exhibit, which are hypothesized to impact on the drivers behind coal-use, this thesis adopts a case-study based approach. It focuses on two large Asian economies, Indonesia and India, as coal-endowed emerging economics with a pivotal relevance in global climate protection efforts. Three main chapters represent the core of this thesis. The first main chapter of this thesis examines the political economy of the power sector and coal mining in Indonesia, focusing on the drivers for the continued use of coal for electricity generation. It presents an expert-interview case study, based on the perspective of 90 expert stakeholder in Indonesia´s energy and climate policy, at national and subnational level. The study identifies key societal and political actors behind Indonesia´s energy- and climate policies driving coal-use, spells out their objectives, and examines how these actor-specific interests’ effect on energy and climate policies. The second main chapter of this thesis studies the implications of an Indian energy transition away from coal-use along three dimensions: the distributional impacts towards households, the implications for employment, and the impact on competitiveness of industries. The input-output based, distributional- incidence case study analyses the concentration of impacts for key societal groups affected by a coal phase-out and renewable energy phase-in, and its spatial distribution across Indian states and regions. The third main chapter of this thesis studies the cost-competitiveness of renewable energy alternatives to coal in Indonesia. The energy modelling based analysis shows how the cost-optimal composition of Indonesia´s power sector in coming decades would comprise high shares of coal-fired electricity. The three main chapters of this thesis identify political economy challenges to a transition away from coal, outlining how a successful coal phase-out will require focusing on its context-dependent distributional and political implications.
Significance of storm spatiotemporal variability and movement in flood hydrodynamic modelling
(2024)
This dissertation aims to explore the impact of various storm properties on computational flood modelling and to propose a method for integrating them into flood risk assessment. It focuses on three key areas:
Firstly, it examines within-storm variability, investigating how variations in storm intensity, duration, and spatial distribution affect runoff dynamics. Through a systematic theoretical approach, the study generates synthetic rainfall signals with different hyetograph variabilities and applies them to a hydrodynamic model. The results highlight the significant influence of storm spatiotemporal variability on runoff response, affecting peak discharge, hydrograph shapes, and flooded areas. Temporal variability emerges as particularly dominant, overshadowing spatial variability and other storm properties such as return period and volume. The study emphasizes the spatial dependency of these effects within the drainage network.
Secondly, it investigates the role of storm movement in flood modelling, recognizing its potential to alter runoff dynamics and inundation patterns. By generating synthetic rain hyetographs traversing the catchment area at varying velocities and directions, the study shows that storm movement significantly impacts runoff response and flood extents. Higher storm velocities lead to more pronounced peaks and faster runoff onsets, resulting in larger flooded areas. The direction of storm movement plays a crucial role, with storms aligning with the average stream direction causing the highest peaks and flooded areas. The magnitude of this influence varies depending on the location within the catchment.
Finally, the dissertation introduces a dynamic spatiotemporal rainfall model aimed at preserving storm event properties. Using an event-based approach, dynamic precipitation events are identified and regenerated, ensuring the conservation of storm spatiotemporal variability and movement characteristics. This facilitates the generation of more physically plausible and spatiotemporally coherent precipitation time series. The model prioritizes user accessibility, offering a practical tool for integrating storm properties into flood computation modelling and risk analysis frameworks. By addressing these aspects of storm behaviour, the dissertation contributes to enhancing the accuracy and effectiveness of flood modelling, thereby improving flood risk mitigation efforts.
Reliability assessment of pipeline failure factors has become a major concern for industrial firms involved in the transmission of oil and gas, where the requirement to limit these failure factors and their consequences, such as maintenance costs, is particularly significant. Pipelines were constructed throughout time to include safety precautions in order to offer a theoretical minimal failure rate for the pipeline's whole life. This strategy also includes the management of various failure causes as well as routine-based maintenance to assure the dependability of pipelines during their service life. However, the requirement to reduce the impact of these failure factors on pipelines has bolstered the use of reliability evaluation of failure factors on petroleum pipelines. The purpose of this study is to evaluate the reliability of oil pipelines in Nigeria, with emphasis on proposing operational and technical changes to enhance their resilience against unexpected failures. The thesis uses the regular Poisson, empirical, and compound Poisson processes to describe the number of common failure causes owing to corrosion, third-party damage, mechanically induced failure, operational mistakes, and natural hazards in repairable systems. The statistical analysis results serve as the foundation for time to failure modeling of petroleum pipelines utilizing Bayesian inference of the three-parameter Exponentiated Weibull distribution. The thesis also includes reliability probabilistic methods for assessing the influence of uncertainties in pipelines by comparing the First order reliability method (FORM) with the Second order reliability method (SORM) with demonstration on five distinct petroleum pipelines. The probability of failure and the reliability index for the five pipelines were calculated, along with the target reliability. Additionally, the influence of specific pipeline design parameters on the probability of failure was analyzed through sensitivity analysis. This analysis helps identify which design factors have the most significant impact on the likelihood of pipeline failure, allowing for more informed decisions in pipeline design and maintenance practices. By understanding these influences, it is possible to enhance the overall reliability and safety of the pipeline infrastructure. The framework developed in this thesis can be applied to enhance the performance of existing pipelines and serve as a good foundation for the design and implementation of new pipelines and similar infrastructures.
Benign prostatic hyperplasia (BPH) is considered an age-related disease of men with unknown etiopathophysiology. Chronic inflammation represents one of the most important pathophysiological mechanisms in this context, and there is also evidence for the involvement of autoimmune responses in an inflammatory environment in the prostate. Conventional therapeutic approaches for BPH are limited; however, immunosuppression by TNF (tumor necrosis factor)-𝛼 blockers seems to reduce symptoms in BPH patients due to the reduction of epithelial hyperplasia and macrophage-triggered inflammation. Therefore, this cumulative dissertation addresses biomarker-based BPH diagnosis by lens epithelium-derived growth factor splice variant 75 kDa (LEDGF/p75). LEDGF/p75 is an autoantigen that is overexpressed in solid tumors and functions as a stress-related transcriptional co-activator. It also plays an important role in cancer and DNA damage repair (DDR). The generation of CRISPR/Cas9-modified HEp-2 LEDGF deficient (KO) and HEp-2 LEDGF/p75 overexpressing (OE) cell lines provided new insights for the diagnosis and therapy of cancer and genetic disorders. Herein, IgG autoantibody reactivity to LEDGF/p75 was detected in patients with prostate cancer (PCa, n=89), bladder cancer (BCa, n=116), benign prostatic hyperplasia (BPH, n=103) and blood donors (BD, n=60) by indirect immunofluorescence assay (IFA) linear immunoassay (LIA) and Chritidia luciliae immunofluorescence test (CLIFT). In addition, proliferation and migration capacity as well as chemosensitivity of genome-edited cells were determined by optimized all-in-one approach, followed by investigation of DDR signaling pathways by Western blot and immunofluorescence. Surprisingly, no increased binding of autoantibodies (autoAbs) to LEDGF/p75 was detected in cancer patients, but autoAb reactivity to LEDGF/p75 O/E cells was unexpectedly increased in approximately 50% of patients with BPH. At the molecular level, LEDGF-deficient cells exhibit decreased proliferation and migration and increased sensitivity to the chemotherapeutic agent etoposide. A significantly Decreased DNA damage response could also be visualized. New diagnostic capabilities using HEp-2 cells overexpressing LEDGF/p75 or mitochondrial DNA as autoimmune targets could be used to identify BPH patients with autoimmune responses. Furthermore, this Thesis shows that LEDGF is not only involved in the recruitment of DNA damage response proteins, but also affects the proteosomal regulation of DDR signaling molecules.
Rückwanderung in Kleinstädten : der Beitrag von Rückwanderung in ländlichen strukturschwachen Räumen
(2023)
Die Kleinstädte in ländlichen, strukturschwachen Regionen stehen vor komplexen Herausforderungen, die durch demografische Verschiebungen, wirtschaftliche Schwierigkeiten und soziale Umwälzungen geprägt sind. Die Rückwanderung, als vorherrschende Form der Zuwanderung in diesen Gebieten, (vgl. Meister et al. 2020) hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Zudem hat sich der Umgang mit dem Thema, im Speziellen in der Rückwanderungsförderung, in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. (vgl. G3 (1) 2023) Rückwanderung dient nicht mehr nur der Stabilisierung von Einwohnerzahlen, sondern birgt auch große Potentiale für die lokale und regionale Entwicklung. Diese Studie untersucht die Rolle der Rückkehrer:innen für die Entwicklung von Kleinstädten und fragt, welchen Beitrag sie leisten können. Die Forschungsarbeit basiert auf einer theoretischen Annäherung, in der Wirkungsfelder der Rückwanderung (Wirtschaft, Kultur und Soziales, Bildung und Wissenstransfer sowie Vernetzung) diskutiert und in qualitativen Interviews mit Rückkehrer:innen und Vertreter:innen verschiedener Kleinstädte überprüft werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kleinstädte trotz ähnlicher Voraussetzungen in der Rückwanderungsförderung an sehr unterschiedlichen Punkten stehen. Dabei werden die Wirkungsfelder der Rückwanderung in Bezug auf den Mehrwert für die Städte sehr unterschiedlich wahrgenommen. Hier stehen vorwiegend die kurzfristigen Effekte von Rückwanderung im Blick von Maßnahmen zur Förderung und Unterstützung. Diese lösen jedoch nicht die grundlegenden, häufig strukturellen Probleme der Kleinstädte. Das Potential der Rückwanderung zeigt sich stattdessen vor allem in langfristigen Effekten. Rückkehrer:innen präsentieren sich als engagierte Personen, die auch nach ihrem Ankommen einen Beitrag zur Stadtentwicklung leisten können. Sie tragen zudem zu einem positiven entwicklungsoffenen Umfeld bei. Dieses Potential wird von den Kleinstädten zwar ebenso wahrgenommen, jedoch ist es noch kein Teil von Maßnahmen zur Förderung und Unterstützung. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, Projekte von Engagierten zu unterstützen. Gerade wegen der immer stärkeren Einbindung in Familie und Beruf sind daran angepasste zielgruppengerechte Begegnungs- und Gemeinschaftsräume Rückkehrer:innen, aber auch Gebliebene notwendig. So können persönliche Ressourcen gebündelt und Räume für neue Innovationen entstehen. Dabei ist jedoch zu bemerken, dass die Kleinstädte hier personell und finanziell bereits jetzt an ihre Grenzen kommen. Hierbei ist noch einmal auf die Relevanz der Rückwanderung, nicht nur für die Kleinstädte, sondern auch für die umliegende Region zu betonen. Es ist demnach nicht nur Sache der Kommunen, hier aktiv zu werden. Sie sind hierbei auch auf die politische Unterstützung auf Kreis- und Landesebene angewiesen.
The hetero-integration of group IV and III-V epitaxial layers on silicon (Si) substrates enables novel devices for optoelectronic and high-power applications. However, lattice and thermal mismachtes lead to an unavoidable formation of defects in hetero-epitaxy. The consideration of these defects is important in semiconductor devices as they affect material properties and impair the device performances. Besides the structural characterization of the unintentional introduced defects and the question of it’s origin, it is essential to evaluate their electrical activity in order to describe their impact on the device performance.
This work explores the electrical activity of threading dislocations (TDs) in Ge-rich SiGe heterostructures integrated on Si substrates as well as the electrical active defects introduced by the growth of aluminium-nitride (AlN) seed layers for the integration of gallium-nitride (GaN) on Si substrates.
I demonstrated a defect-related p-type conductivity of intrinsically grown Si ₀ ̣₀₆Ge ₀ ̣₉₄/Ge that reaffirms previous work of similar intrinsic Ge-based material. Moreover, I detailed the threading dislocation related leakage currents in rectifying devices, revealing a power law dependence on the threading dislocation density (TDD). By a variation of temperature I determined the dominant mechanism of transport of this leakage currents in different temperature regimes, for which I suggested possible interactions with TD related defect states. Through the reduction of leakage currents in the fabricated MOS capacitors I was able to examine an effective carrier concentration of 5-6x10¹⁵cm⁻³ in the nominally intrinsic Si ₀ ̣₀₆Ge ₀ ̣₉₄ epitaxial layer, which decreases down to 1x10¹⁵cm⁻³in the Ge buffer underneath. By applying deep level transient spectroscopy (DLTS) I found one dominant hole trap at mid-gap position confirming the presence of an TD-related effective generation-recombination center. In addition, I investigated the hole trapping kinetics of this defect level and associated it with point defects that are trapped in the strain field around threading dislocations.
I obtained insights into defect formation in the Si substrate and at the AlN/Si interface in dependence of the AlN growth temperature. A low temperature growth step prevented a deep in-diffusion of Al atoms into the Si substrate with simultaneous increase of the maximal p-type doping in the vicinity of the AlN/Si interface. Furthermore, I found a bulk hole trap inside the Si substrate at mid-gap position that showed an increase in density by applying a low temperature growth step. In contrast, the defect states at the AlN/Si interface decreased when a low temperature growth step was applied, in comparison to AlN layers grown at continuous high temperatures.
Mit dem Begriff „weiche Materie“ wird eine Stoffklasse bezeichnet, die uns im Alltag ständig und nahezu überall begegnet. Dennoch zählt die Erforschung solcher Materialsysteme zu einer noch recht jungen Disziplin moderner Materialforschung. Dem Ziel, ein besseres Verständnis und Vorhersehbarkeit mechanischer Eigenschaften zu gewinnen, gehen Kenntnisse über die innere Dynamik voraus. Die Dynamik in solchen Systemen wird dabei von vergleichsweise geringen Kräften getrieben, die bei Untersuchungen auf der Erde von dominant erscheinenden schwerkraftgetriebenen Phänomenen wie beispielsweise der Sedimentation überlagert werden können. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung einer Anlage beschrieben, die eine modulare Experimentplattform auf einer Höhenforschungsrakete darstellt und Experimente zur Untersuchung weicher Materie unter nahezu gänzlicher Ausschaltung der Schwerkraft ermöglicht. Ein druckdichter und wiederverwendbarer Rumpf stellt den Experimenten auch während des Fluges atmosphärische Bedingungen zur Verfügung, wobei durch eine Luke nicht langzeitstabile Proben kurz vor Start der Rakete integriert werden können. Häufig genutzte Diagnostikelemente von Lichtstreuexperimenten und Servicesystemkomponenten zur Versorgung mit Energie und Informationen werden in eine Baugruppe gebündelt und über definierte Schnittstellen für Neuentwicklungen zugänglich gemacht, sodass deren Entwicklungszeiten verkürzt werden können. Exemplarisch werden zwei Lichtstreuexperimente entwickelt und in das Modul integriert: Ein kolloidaler Teil, der die Bewegung aktiver Mikroschwimmer untersucht, und einen granularen Teil, bei dem Licht an Teilchen und Gasblasen gestreut wird.
Die phototaktisch getriebenen Mikroschwimmer zeigen ohne die auf der Erde unvermeidlichen Randschichteffekte unter Mikrogravitation eine messbar verschiedene Dynamik. Mit einer kritischen Bewertung werden Verbesserungspotentiale aufgelistet, die teils im Zweitflug umgesetzt werden. Für zukünftige Anwendungen auf der Experimentplattform werden Ideen und Vorhaben im Kontext der Möglichkeiten aufgeführt, wobei der Nutzen und der Mehrwert eines wiederfliegenden Moduls an Hand von Ergebnissen aus den stattgefundenen Flügen manifestiert werden können.
By the year 2539 almost 75% of all freshwater mollusc species within Europe will be lost. The transformation of natural ecosystems, the extension of infrastructure, as well as agriculture are the main threats. The Roman snail (Helix pomatia L. 1758) has been part of human culture for centuries and is protected by law as an endangered species in several regions, and at the same time regarded and treated as a pest, making the conservation of this species difficult.
The aim of this thesis was to create a better understanding of H. pomatia and its functional role within the ecosystem. Eight subpopulations were studied regarding its role within the food web, the use of empty shells as a mircohabitat and its influence on vegetation by showing food preferences. The latter, due to the fact, that a strong predation pressure can minimize habitats, which leads to higher pressure on the local vegetation and a limited possibility of shells being used as a microhabitat.
First, the relationships between H. pomatia individuals, subpopulations and their predators were analysed. The total number and percentage of shells that showed external attack marks by predators (32%) and internal utilization marks by Diptera pupae (45%) were analysed and correlated to morphometric traits of shells. Signs of external attack and internal utilization marks were positively correlated (R = 0.79; P = 0.020). External attacks were more regular in larger shells and internal utilization was more frequent in shells with higher body density.
The second chapter focuses on the shells of H. pomatia and their value as microhabitat for shell adopters in different vegetation forms and during two sample periods. Out of 618 collected shells, 91.4 % were inhabited and the average was 1.5 time higher in summer, than in autumn. The number of shell adopters per shell was 1.5 times higher in herbaceous vegetation, than in areas dominated by trees. Shell width (P = 0.008), but not shell height (P = 0.078) had a significant higher influence.
Finally, food preferences of H. pomatia were analysed, showing a pronounced preference for Urtica dioica (35% of all 697 feeding interactions) and plant litter (44%). Only 27 out of 143 available plant species were eaten and a literature review confirmed U. dioica as a food plant for 19 other terrestrial snail species. The width and height of the snail shells were related to the feeding height as smaller, juvenile snails fed higher in vegetation (384mm ± 327mm) compared to adult individuals (68mm ± 194mm) (P<0.001).
These results highlight the importance of H. pomatia in the studied ecosystem. H. pomatia is an important food source for predators and host for parasitoids, the shells offer habitat and refuge for soil organisms and as a relatively specialized herbivore and decomposer H. pomatia contributes to herbivory and nutrient cycling in ecosystems.
Hopefully this study may help to motivate future conservation efforts.
Obwohl Andrej Tarkovskij retrospektiv als einer der bedeutendsten sowjetischen Filmemacher gehandelt wird, war sein Schaffen zu Lebzeiten von jahrelangen Grabenkämpfen mit dem Moskauer Staatskomitee für Kinematografie und dem Politbüro der KPdSU begleitet, die immer wieder zu Verzögerungen oder gar zur Zensur seiner Arbeiten geführt hatten.
Vor dem Hintergrund der Anerkennung, die den Filmen vornehmlich im Ausland zuteil wurde, deutet die ›Moskauer Aversion‹ gegenüber seinem Werk, offiziell der mangelnden Allgemeinverständlichkeit der Filme geschuldet, auch auf ideologische Differenzen hin, insbesondere hinsichtlich des in Tarkovskijs Filmen vermittelten Menschenbildes, das in der Dissertation durch eine umfassende anthropologische, ästhetische und ethische Analyse und Interpretation rekurrenter Motive, Formen und Strukturen sowie intermedialer Referenzen und deren komparatistische Rückbindung an entsprechenden Parallelnarrative der kulturpolitischen nachgerade anthropopolitischen Leitlinien abstrahiert und diskursiv untersucht wird.
Diese Arbeit befasst sich mit systematischen Untersuchungen zur Entwicklung einer Methode zur Festigkeitssortierung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen. Deren Notwendigkeit ergibt sich aus der bauaufsichtlichen Forderung, die für die Errichtung von Neubauten geltenden Normen auch im Zuge der Instandsetzung bestehender Konstruktionen anzuwenden. Dazu ist auch Kenntnis über die vorhandene Materialqualität erforderlich. Diese wird in der Praxis meist nur abgeschätzt, da bis dato keine konkreten normativen Regelungen für die Bewertung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen existieren. Tragfähigkeitsreserven und -defizite können so nicht erfasst werden. Dies kann zu unwirtschaftlichen, unverhältnismäßigen und nicht fachgerechten Eingriffen in die Bausubstanz führen. Das ist aus ökonomischer, ökologischer und denkmalpflegerischer Sicht nicht vertretbar.
Das Ziel der Arbeit war die Adaption der in Deutschland geltenden normativen Regeln für die Festigkeitssortierung von neuem Bauholz zur Anwendung in Bestandsbauten. Hauptaugenmerk lag auf der Kombination visueller und zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Deren zuverlässige Anwendung erfordert ein statistisch abgesichertes Auswertungsmodell. Dahin-gehend wurde eine ausführliche Literaturstudie zur Festigkeitssortierung von Bauholz, zur Bauzustandsbewertung von Bestandsbauten und der zerstörungsfreien/-armen Prüfung von Holz geführt. Darauf aufbauend erfolgten umfangreiche Materialversuche an Proben in Bauholzdimension zur Anwendbarkeit ausgewählter zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Die auf dieser Grundlage entwickelte Festigkeitssortiermethode wurde in zusätzlichen Versuchen an altem Bauholz und in bestehenden Konstruktionen erprobt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die visuelle Sortierung für die Erfassung der Holzqualität in-situ nicht zuverlässig genug ist. Gleiches gilt für eine alleinige Anwendung zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Die Kombination beider Methoden mit Hilfe eines statistisch abgesicherten Auswertungsmodells führt zu einer wesentlich zuverlässigeren Abschätzung der Materialqualität. Die entwickelte Festigkeitssortiermethode ermöglicht darüber hinaus die Anpassung des Untersuchungsumfangs auf die jeweilige Konstruktion und deren spezifischen An-forderungen. Die Erprobung zeigt, dass Tragfähigkeitsreserven und -defizite zuverlässig er-mittelt werden können. In den durchgeführten Fallstudien an historischen Holzkonstruktionen ergaben sich Reserven von (17 … 67) % der Festigkeit sowie von (7 … 27) % der Steifigkeit. Gleichzeitig konnten einzelnen, auf Grundlage der visuellen Sortierung nicht als Bauholz verwendbare Bauteile einer Festigkeitsklasse nach EN 338 zugeordnet werden.
Die Anwendung der entwickelten Methodik zur in-situ Festigkeitssortierung ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der aktuellen Praxis bei der Bewertung bestehender Holzkonstruktionen. Sie eröffnet die Möglichkeit, Instandsetzungsmaßnahmen substanzschonender und wirtschaftlicher zu planen.