@phdthesis{Schulze2018,
  author    = {Schulze, Sven},
  title     = {Entwicklung und Charakterisierung optischer Biosensorplattformen basierend auf photonischen Kristallen und Faser-Bragg-Gitter},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-422139},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xviii, 149, A-23, B-2, C-8},
  year      = {2018},
  abstract  = {In dieser Arbeit steht die Entwicklung einer Sensorplattform f{\"u}r biochemische Anwendungen, welche auf einem optischen Detektionsprinzips beruht, im Vordergrund. W{\"a}hrend der Entwicklung wurden zwei komplement{\"a}re Konzeptideen behandelt, zum einen ein Sensor, der auf photonischen Kristallen und Wellenleiterstrukturen basiert und zum anderen einen faserbasierten Sensor, der chemisch modifizierte Faser-Bragg-Gitter enth{\"a}lt. Das optische Detektionsprinzip in beiden Sensorideen ist die resultierende Brechungsindex{\"a}nderung als messbare physikochemische Kenngr{\"o}ße. Das aus der Natur bekannte Ph{\"a}nomen der photonischen Kristalle, das u. a. bei Opalen und bei Schmetterlingen zu finden ist, wurde bereits 1887 von Lord Rayleigh beschrieben. Er beschrieb die optischen Eigenschaften von periodischen mehrschichtigen Filmen, welche als vereinfachtes Modell eines eindimensionalen photonischen Kristalls verstanden werden k{\"o}nnen. Die Periodizit{\"a}t der Brechungsindex{\"a}nderung resultiert in einem optischen Filter f{\"u}r Frequenzen in einem bestimmten spektralen Bereich, weshalb dann dort keine Lichtausbreitung mehr m{\"o}glich ist. Wird dieses System aber durch eine Defektstelle in der Brechungsindexperiodizit{\"a}t gest{\"o}rt, sodass daraus zwei perfekt periodische Systeme entstehen, ist die Lichtausbreitung f{\"u}r eine bestimmte Frequenz dennoch m{\"o}glich. In der Folge resultiert daraus ein schmalbandiges Signal im Transmissionsspektrum. Die erlaubte Frequenz ist dabei u. a. abh{\"a}ngig vom Brechungsindexunterschied des periodischen Systems, d.h. Ver{\"a}nderung des Brechungsindexes einer Schicht f{\"u}hrt zu einer spektralen Verschiebung der erlaubten Frequenz, dadurch kann dieses Sensorkonzept f{\"u}r biochemische Sensorik ausgenutzt werden [1]. Diese Entwicklung des auf photonischen Kristallen basierenden Sensors war eine Kooperation mit dem Industriepartner „Nanoplus GmbH". In der Doktorarbeit wurden Simulationen und praktischen Arbeiten zur Designentwicklung des Sensors und die Arbeiten an einem ersten Modellaufbau f{\"u}r die biochemischen Anwendungen durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r den faserbasierten Sensor wurden Faser-Bragg-Gitter in den Faserkern hineingeschrieben. Hill et al. entdeckten 1978, dass solche Gitterstrukturen genau wie photonische Kristalle als optische Filter fungieren [2]. Die Gitter bestehen dabei aus {\"A}nderungen des Brechungsindexes im Faserkern. Im Laufe der n{\"a}chsten vierzig Jahren wurden verschiedene Einschreibetechniken und Gitterstrukturen entwickelt, weshalb die Eigenschaften der jeweiligen Gitterstrukturen variieren. Eine solche Gitterstruktur sind u. a. die Faser-Bragg-Gitter, deren Gitterperiode, d. h. die Abst{\"a}nde der Brechungsindexmodifikationen, sich im Nanometer- bis Mikrometerbereich befinden. Aufgrund der kleinen Gitterperiode wird eine r{\"u}ckw{\"a}rtsf{\"u}hrende Welle im Kern f{\"u}r eine bestimmte Frequenz bzw. Wellenl{\"a}nge, der Bragg-Wellenl{\"a}nge, erzeugt. Im Endeffekt resultiert daraus ein schmalbandiges Signal sowohl im Transmissionsspektrum, als auch im Reflexionsspektrum. Die Resonanzwellenl{\"a}nge ist dabei proportional zu der Gitterperiode und dem effektiven Brechungsindex, welcher vom Brechungsindex des Kerns und des kernumgebenen Materials abh{\"a}ngig ist. Letztlich eignet sich diese Technik f{\"u}r physikochemische Sensorik. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Gitter mit Hilfe einer relativen neuen Herstellungsmethode in die Fasern geschrieben [3]. Anschließend stand die Entwicklung eines Biosensors im Vordergrund, wobei zun{\"a}chst ein Protokoll zum {\"A}tzen der Faser mit Flusss{\"a}ure entwickelt worden ist, dass das System sensitiv zum umgebenen Brechungsindex macht. Am Ende wurde ein Modellaufbau realisiert, indem ein Modellsystem, hier die Detektion vom C-reaktiven Protein mittels spezifischen einzelstr{\"a}ngigen DNS-Aptameren, erfolgreich getestet und quantifiziert worden ist. 1 Mandal, S.; Erickson, D. Nanoscale Optofluidic Sensor Arrays. Opt. Express 2008, 16 (3), 1623-1631. 2 Hill, K. O.; Fujii, Y.; Johnson, D. C.; Kawasaki, B. S. Photosensitivity in Optical Fiber Waveguides: Application to Reflection Filter Fabrication. Appl. Phys. Lett. 1978, 32 (10), 647-649. 3 Mart{\´i}nez, A.; Dubov, M.; Khrushchev, I.; Bennion, I. Direct Writing of Fibre Bragg Gratings by Femtosecond Laser. Electron. Lett. 2004, 40 (19), 1170.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Genderjahn2018,
  author    = {Genderjahn, Steffi},
  title     = {Biosignatures of Present and Past Microbial Life in Southern African Geoarchives},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-410110},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 166, xxii},
  year      = {2018},
  abstract  = {Global climate change is one of the greatest challenges of the 21st century, with influence on the environment, societies, politics and economies. The (semi-)arid areas of Southern Africa already suffer from water scarcity. There is a great variety of ongoing research related to global climate history but important questions on regional differences still exist. In southern African regions terrestrial climate archives are rare, which makes paleoclimate studies challenging. Based on the assumption that continental pans (sabkhas) represent a suitable geo-archive for the climate history, two different pans were studied in the southern and western Kalahari Desert. A combined approach of molecular biological and biogeochemical analyses is utilized to investigate the diversity and abundance of microorganisms and to trace temporal and spatial changes in paleoprecipitation in arid environments. The present PhD thesis demonstrates the applicability of pan sediments as a late Quaternary geo-archive based on microbial signature lipid biomarkers, such as archaeol, branched and isoprenoid glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs) as well as phospholipid fatty acids (PLFA). The microbial signatures contained in the sediment provide information on the current or past microbial community from the Last Glacial Maximum to the recent epoch, the Holocene. The results are discussed in the context of regional climate evolution in southwestern Africa. The seasonal shift of the Innertropical Convergence Zone (ITCZ) along the equator influences the distribution of precipitation- and climate zones. The different expansion of the winter- and summer rainfall zones in southern Africa was confirmed by the frequency of certain microbial biomarkers. A period of increased precipitation in the south-western Kalahari could be described as a result of the extension of the winter rainfall zone during the last glacial maximum (21 ± 2 ka). Instead a period of increased paleoprecipitation in the western Kalahari was indicated during the Late Glacial to Holocene transition. This was possibly caused by a southwestern shift in the position of the summer rainfall zone associated to the southward movement of the ITCZ. Furthermore, for the first time this study characterizes the bacterial and archaeal life based on 16S rRNA gene high-throughput sequencing in continental pan sediments and provides an insight into the recent microbial community structure. Near-surface processes play an important role for the modern microbial ecosystem in the pans. Water availability as well as salinity might determine the abundance and composition of the microbial communities. The microbial community of pan sediments is dominated by halophilic and dry-adapted archaea and bacteria. Frequently occurring microorganisms such as, Halobacteriaceae, Bacillus and Gemmatimonadetes are described in more detail in this study.},
  language  = {en}
}