TY  - THES
A1  - Abouelmaati, Sherif Abdelfattah Abdelaziz
T1  - Intellektuellen-Rolle in Günter Grass Werken
T1  - The role of intellectuals in Günter Grass works
BT  - „Die Plebejer proben den Aufstand“(1966), „Örtlich betäubt“(1969), „Aus dem Tagebuch einer Schnecke“(1972), und „Ein weites Feld“(1995)
BT  - „The plebeians rehearse the uprising“(1966), „locally dazes“ 1969), „from the diary of a snail“(1972) and „a wide field“( 1995)
N2  - Die vorliegende Arbeit trägt den Titel: Intellektuellen-Rolle in Günter Grass Werken : „Die Plebejer proben den Aufstand“(1966), „Örtlich betäubt“(1969), „Aus dem Tagebuch einer Schnecke“(1972), und „Ein weites Feld“(1995).                                                                   
Das erste Kapitel befasst sich insgesamt mit drei Haupttiteln
II. Der Intellektuelle
II.1 Das allgemeine Umfeld
In diesem Teil der Dissertation sollen Aussagen getroffen werden, die auf folgende und  weitere Fragen eine Antwort geben: Was ist ein Intellektueller? Wie kam der Begriff zustande?  Gibt es Unterschiede zwischen den Intellektuellen  und wie werden sie eingeteilt?  
II.2  Das deutsche Umfeld
Die Behandlung des Nazisystems und dessen historische Hintergründe vermittelt bedeutsame Lehren. Aber wozu braucht man diese Lehren? Gibt es Spuren von Nationalsozialismus heutzutage? Wo waren die Intellektuellen bei der Bildung des Nationalsozialismus? Ist der Nationalsozialismus erst mit Hitler aufgetaucht? Wenn zuvor, in welcher Phase hat er sich im Bewusstsein der Deutschen verankert? Ob theoretische bzw. geistige Tendenzen dazu beigetragen haben?                                                                               
II.3 Das Bild von Grass als Intellektueller
II.3.1 Positionierung
Eine Hauptthese  für Grass intellektuelle Positionierung wird durch die Verbindung zwischen Grass’ Grundkonzeption der gesellschaftspolitischen Intellektualität und der Gruppe 47 ermittelt. Dann bezweckt die Behandlung von Grass Bild nach Erscheinen seines autobiographischen Werks: „Beim Häuten der Zwiebel“ (2006), dass seine Intellektualität nicht nur aus dem positiven, sondern auch aus dem negativen Profil beleuchtet wird.                
Aus der Darstellung zahlreicher Ansichten von Günter Grass werden fünf thematische Kernpunkte als Konzepte behandelt. Unter jedem Konzept sollen spezifische Vorschläge zur gesellschaftlichen Positionierung aufgezeigt werden.                                                                  
II.3.2 Grass’ politische Merkmale
Es handelt sich hier um die intellektuellen Charaktereigenschaften. Dadurch kommen manche Fragen zu Wort: Hat Günter Grass gesellschaftliche  Aktivitäten? Hat er die Voraussetzungen dafür? Wie ist der Umfang seiner Aktivitäten? Hat die Gruppe 47 Einfluss auf Grass intellektuelle Merkmale? Steht bei Grass eine Methode der gesellschaftspolitischen Arbeit zur Verfügung?                                                                                                                                                                                                                                                                        
Dann wird die politische Sprache von Günter Grass und ihre Wirkung auf den Rezipienten untersucht. Danach wird nach Grass’ Auffassung von der Revision gefragt und ob sie mit seiner Auffassung der Aufklärung zusammenpasst. Darauf wird die Funktion der Revision in seinem literarischen Werk und in seiner gesellschaftspolitischen Aktivität gezeigt.                   

Abschließend werden die Argumente seiner Intellektualität untersucht:
Wie hat Grass’ gesellschaftspolitische Aktivität den konkreten politischen Rahmen berücksichtigt? Um diese Frage zu beantworten, muss der Zusammenhang zwischen Politik und Moral verdeutlicht werden.                                                                                                    
III. Historischer Kontext und Inhalt der Werke
Unter diesem Titel wird erstens der historische Zusammenhang der untersuchten Werke skizziert. Dann werden meistens durch Argumente aus jedem Werk selbst nicht nur der Kern des Werkes und sein Handlungsverlauf, sondern auch die dafür angewandte Methode dargestellt.                                                                             
		IV. Bezug der untersuchten Werke zu konkreten gesellschaftspolitischen Fragen
 IV.1 Interaktionswege des Intellektuellen mit der Gesellschaft, vor allem beim Wandel            gesellschaftspolitischer Prozesse
Zentralkonzepte des ersten Werkes sind: Vermittlung, Engagement, Solidarität und die Aktualität als Maßstab. Diese werden durch zwei Konzepte des zweiten Werkes: Appell an Generationen beim Wechsel und Zusammenhaltsprinzip an Revision gebunden, sowie durch die Behandlung vom Prozess der Meinungsbildung im vierten Werk ausgearbeitet.                  
IV.2 Thematische Aspekte zur Vermeidung eines Naziregimes                                     
Aus den thematischen Perspektiven der drei letzten Werke geht eine bunte Sammlung intellektueller Konzepte aus, die zur Bekämpfung von Nazivorsprünge verwendet werden können.                                                                                                                                          
V. Pädagogische Strategien der untersuchten Werke 
Die pädagogischen Aspekte der untersuchten Werke sollen intellektuelle Werte vermitteln, die einen bedeutenden Beitrag zur Lösung gesellschaftspolitischer Probleme und Konflikte leisten.                                                                                                                                           
VI. Entwicklung der literarischen und gesellschaftspolitischen Vision
Hier wird die Entwicklungslinie der gesellschaftspolitischen Vision in den untersuchten Werken verfolgt.                                                                                                                            
VII. Zur Rezeption der vier Werke
Durch die Auseinandersetzung mit der negativen Kritik wird angestrebt, ihre Subjektivität darzulegen, damit der gesellschaftspolitische Wert  der vier Werke enthüllt wird.
N2  - The present work carries the title:
The role of intellectuals in Günter Grass works: 
„The plebeians rehearse the uprising“(1966), „locally dazes“(1969), „from the diary of a snail“(1972) and „a wide field“( 1995).                                                                                   
The first chapter deals all together with three full titles 
II. The intellectual
II.1 The general sphere
In this part of the dissertation the statements which give an answer on the following and other questions should be met: what is an intellectual? How did the concept come about? Are there differences between the intellectuals and how are they divided?                                                 
II.2 The German Sphere
The treatment of the Nazi system and his historical backgrounds provides significant apprenticeships. For what does one need these apprenticeships? Are there tracks of national socialism nowadays? Where were the intellectuals during the forming of the national socialism? Has national socialism appeared only with Hitler? If before in which phase it has anchored itself in the consciousness of the Germans? Whether have theoretical or intellectually trends contributed it towards?                                                                                 
II.3 The picture of Grass as an intellectual
II.3.1 positioning
A main thesis for Grass intellectual positioning is determined by the connection between Grass’ basic concept of the society-political intellectuality and the group 47. Then the treatment of Grass picture after appearance of his autobiographical work: „with the skin of the onion“(2006) aims, that his intellectuality not only from the positive, but also from the negative profile is lighted up. From the representation of numerous views of Günter Grass are five thematic quintessential points treated as concepts. Under every concept should specific proposals be indicated to the social positioning.                                                                           
II.3.2 Grass’ political signs
It concerns here around the intellectual traits. Some questions thereby get a chance to speak:
Does Günter Grass have social activities? Does he have the conditions for it? How is the extent of his activities? Does the group 47 have influence on Grass’ intellectual signs? Is a method of the society-political work available with Grass?                                                         
Then the political language is examined by Günter Grass and its effect on the recipient. Then Grass’ view of Revision is asked and whether it fits with his view of the clarification. The function of the Revision is consequently offered in his literary work and in his society-political activity. Finally, the arguments of his intellectuality are examined.                              How has Grass’ society-political activity considered the concrete political frame?                    To answer this question, the connection must be made clear between politic and morality.      III. Historical context and contents of the works                                                                     
Under this title the historical connection of the examined works is outlined first. Then are mostly shown with arguments from every work not only the core of the work and its action course, but also the method applied for it.                                                                                    
IV. Relation of the examined works to concrete society-political questions
IV.1 Interaction ways of the intellectual with the society, above all with the change of 
         Society-political processes
Central concepts of the first work are: Mediation, engagement, solidarity and the actuality as a graduation. These become by two concepts of the second work: Appeal at generations in case of change and cohesion principle engaged in the revision, as well as by the treatment of the education of opinion in the fourth work worked out.                                                                   

IV.2 Thematic aspects for the avoidance of a Nazi regime  
From the subject of the three last works goes a coloured collection of intellectual concepts out, which can be used to the fight against Nazi projections.
V. Educational strategies of the examined works
The educational strategies of the examined works should provide intellectual values, which make an important contribution to solve society-political problems and conflicts.                     
VI. Development of the literary and society-political vision
Here the line of development of the society-political vision is pursed in the examined works.
VII. To the reception of the four works
The discussion with the negative criticism aims to clear the subjectivity, so that the society-political value of the four works is revealed.
KW  - Intellektuellen-Rolle
KW  - gesellschaftspolitische Konzepte
KW  - gesellschaftspolitische Rolle der Intellektuellen
KW  - role of intellect
KW  - society-political concepts
KW  - society-political role of intellectuals
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-396736
ER  - 
TY  - THES
A1  - Al-Areqi, Samih Taha Mohammed
T1  - Semantics-based automatic geospatial service composition
T1  - Semantikbasierte automatische Komposition von GIS-Diensten
N2  - Although it has become common practice to build applications based on the reuse of existing components or services, technical complexity and semantic challenges constitute barriers to ensuring a successful and wide reuse of components and services. In the geospatial application domain, the barriers are self-evident due to heterogeneous geographic data, a lack of interoperability and complex analysis processes.
Constructing workflows manually and discovering proper services and data that match user intents and preferences is difficult and time-consuming especially for users who are not trained in software development. Furthermore, considering the multi-objective nature of environmental modeling for the assessment of climate change impacts and the various types of geospatial data (e.g., formats, scales, and georeferencing systems) increases the complexity challenges.
Automatic service composition approaches that provide semantics-based assistance in the process of workflow design have proven to be a solution to overcome these challenges and have become a frequent demand especially by end users who are not IT experts. In this light, the major contributions of this thesis are:
(i) Simplification of service reuse and workflow design of applications for climate impact analysis by following the eXtreme Model-Driven Development (XMDD) paradigm.
(ii) Design of a semantic domain model for climate impact analysis applications that comprises specifically designed services, ontologies that provide domain-specific vocabulary for referring to types and services, and the input/output annotation of the services using the terms defined in the ontologies.
(iii) Application of a constraint-driven method for the automatic composition of workflows for analyzing the impacts of sea-level rise. The application scenario demonstrates the impact of domain modeling decisions on the results and the performance of the synthesis algorithm.
N2  - Obwohl es gängige Praxis geworden ist, Anwendungen basierend auf der Wiederverwendung von existierenden Komponenten oder Diensten zu bauen, stellen technische Komplexität und semantische Herausforderungen Hindernisse beim Sicherstellen einer erfolgreichen und breiten Wiederverwendungen von Komponenten und Diensten. In der geowissenschaftlichen Anwendungsdomäne sind die Hindernisse durch heterogene geografische Daten, fehlende Interoperabilität und komplexe Analyseprozessen besonders offensichtlich.
Workflows manuell zu konstruieren und passende Dienste und Daten zu finden, welche die Nutzerabsichten und -präferenzen abdecken, ist schwierig und zeitaufwändig besonders für Nutzer, die nicht in der Softwareentwicklung ausgebildet sind. Zudem erhöhen die verschiedenen Zielrichtungen der Umweltmodellierung für die Bewertung der Auswirkungen von Klimaänderungen und die unterschiedlichen Typen geografischer Daten (z.B. Formate, Skalierungen, und Georeferenzsysteme) die Komplexität.
Automatische Dienstkompositionsansätze, die Semantik-basierte Unterstützung im Prozess des Workflowdesigns zur Verfügung stellen, haben bewiesen eine Lösung zur Bewältigung dieser Herausforderungen zu sein und sind besonders von Endnutzern, die keine IT-Experten sind, eine häufige Forderung geworden. Unter diesem Gesichtspunkt sind die Hauptbeiträge dieser Doktorarbeit:
I. Vereinfachung der Wiederverwendung von Diensten und des Workflowdesigns von Klimafolgenanalysen durch Anwendung des Paradigma des eXtreme Model-Driven Development (XMDD)
II. Design eines semantischen Domänenmodells für Anwendungen der Klimafolgenanalysen, welches speziell entwickelte Dienste, Ontologien (die domänen-spezifisches Vokabular zur Verfügung stellen, um Typen und Dienste zu beschreiben), und Eingabe-/Ausgabe-Annotationen der Dienste (unter Verwendung von Begriffen, die in den Ontologien definiert sind) enthält.
III. Anwendungen einer Constraint-getriebenen Methode für die automatische Komposition von Workflows zum Analysieren der Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs. Das Anwendungsszenario demonstriert die Auswirkung von Domänenmodellierungsentscheidungen auf die Ergebnisse und die Laufzeit des Synthesealgorithmus.
KW  - geospatial services
KW  - service composition
KW  - scientific workflows
KW  - semantic domain modeling
KW  - ontologies
KW  - climate impact analysis
KW  - GIS-Dienstkomposition
KW  - Wissenschaftlichesworkflows
KW  - semantische Domänenmodellierung
KW  - Ontologien
KW  - Klimafolgenanalyse
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-402616
ER  - 
TY  - THES
A1  - Altman Doron, Ilana
T1  - שאלת ההזרעה המלאכותית בספרות השו"ת
T1  - Artificial Insemination in the Rabbinic Discussion
T1  - Künstliche Befruchtung in der rabbinischen Diskussion
N2  - This research concentrates on the investigation of the Responsa literature and the examination of attitudes of Jewish religious decisors towards artificial insemination (AI), as well as other reproductive technologies such as in-vitro fertilization (IVF), surrogacy and egg donation. The study attempts to elucidate the formation of Halacha on this question according to the Responsa literature starting from the Rishonim (the early authorities) period (11th till 15th centuries) and up to the Acharonim (the later authorities) period (from the 16th century and onwards), and concentrating primarily on the modern era and last century. The aim of this research is to examine the process of reasoning and decision making of religious authorities, dealing with the penetration of technological and scientific advancements into a closed and conservative society. Our analysis shows how rabbis are facing the conflict between medical and social necessity to access advanced medical treatments and fear of social transitions and religious implications, caused by such technologies. In addition to analysis of the Orthodox Responsa, this study surveys also the opinion of rabbis in Reform and Conservative Judaism.
N2  - תקציר

מצוות הפריון הינה אחת מן המצוות החשובות ביהדות ומגדירה במובנים רבים את מהות קיומו של האדם היהודי הדתי. זוגות דתיים אשר סובלים מבעיית פריון נקרעים לא פעם בין מחוייבותם הדתית והלחץ החברתי בקהילתם לבין אי יכולתם להביא ילדים לעולם בדרך טבעית. החל מאמצע המאה ה 20- הפכו טכנולוגיות פריון רפואיות לנגישות לציבור הרחב בישראל ובעולם והובילו למהפכה חברתית אשר אפשרה לזוגות חשוכי ילדים להגשים את חלומם בפעם הראשונה ולהפוך להורים. פריצת דרך רפואית זו לא נעלמה מעיני הציבור הדתי על זרמיו השונים וגרמה לטלטלה בתפיסת עולמם של מנהיגיהם, אשר נדרשו לתת מענה הלכתי הולם המאזן בין רווחת קהילותיהם לבין שמירה על ערכי ומצוות הדת היהודית. על רקע תמורות אלו התפתח שיח הלכתי ואקדמי חשוב ומעניין באשר למקומה של טכנולוגיה מודרנית בחברה המתנהלת על פי קודים מסורתיים. עם זאת, הדיאלוג החי המתקיים בין מנהיגי היהדות לבין קהילותיהם, אשר מתועד כאוסף שאלות ותשובות (שו"ת) לבעיות הלכתיות אקטואליות בתחום הפריון, לא נחקר דיו.
עבודתנו עוסקת במחקר ספרות השו"ת ובגישת פוסקי ההלכה להסתייעות בטכנולוגיית ההזרעה המלאכותית ובטיפולי פוריות חדשניים נוספים שהתפתחו בעקבותיה כגון הפריה חוץ גופית, פונדקאות ותרומת ביציות. העבודה סוקרת את התגבשות ועיצוב ההלכה בשאלה זו, כפי שעולה מספרות השו"ת החל מתקופת הראשונים (המאות ה 11- עד ה- 16 ) ועד לפוסקים מתקופת האחרונים (המאה ה- 16 ואילך), ומתמקדת בעיקר בתקופה המודרנית של המאה האחרונה. במרכז העבודה יעמדו מעמדם ההלכתי של האם והוולד בעקבות שימוש בהזרעה והפריה מלאכותית וכן השלכותיהן ההלכתיות של השימוש הרפואי בזרע.
תרומתו של מחקר זה הינה בהצגת וניתוח התמודדות הפוסקים עם העימות הערכי וההלכתי שמעוררות תמורות במבנה המשפחה ובדפוסי הורות מסורתיים כתוצאה משימוש הולך וגובר בטכנולוגיות פריון מתקדמות בחברה המודרנית. יתר על כן, מחקר זה מרחיב את הדיון ההלכתי אל מעבר לעמדות הפוסקים ביהדות האורתודוקסית, הנצמדים לעקרונות ההלכה ההיסטורית, ומציג לראשונה אף את קשת הדעות של רבנים המשתייכים לזרמי היהדות המתקדמת והקונסרבטיבית, הדוגלים בפיתוח ההלכה והתאמתה למציאות החיים המשתנה. כך, מעניקה עבודת מחקר זו תמונה שלמה ומקיפה יותר באשר להתמודדות הרבנים עם שאלת ההזרעה המלאכותית ומציגה את רב גוניותה של ההלכה כפי שמשתקפת בזרמי היהדות השונים בישראל ובתפוצות.
העבודה מחולקת לשישה חלקים אשר יפורטו בקצרה להלן.

חלק ראשון - מבוא לשאלת ההזרעה המלאכותית בספרות השו"ת

חלק זה מהווה מבוא והקדמה תיאורטית ומחקרית לשאלת ההזרעה המלאכותית ומטרתו לצייד את הקורא ברקע ההיסטורי ובכלים המחקריים הדרושים להמשך העבודה. הפרק הראשון סוקר מצוות דתיות והשקפות תרבותיות בנוגע לילודה בחברה היהודית ואילו הפרק השני מניח יסודות מתודולוגיים והיסטוריים הנחוצים לחקר שאלת ההזרעה המלאכותית בספרות השו"ת. 

פרק ראשון - מצוות דתיות והשקפות תרבותיות בנוגע לילודה בחברה היהודית

פרק זה מציג את המשנה האידיאולוגית העומדת בבסיס ההצדקה ההלכתית להתרתם של טיפולי הפוריות. הפרק דן בחשיבות מצוות הפריון כפי שעולה ממקורות הלכתיים קדומים וברקע ההיסטורי והתרבותי למרכזיותה של מצווה זו ומצוות נלוות לה בדת היהודית. הפרק מדגים כיצד עיצבה חשיבות המצווה את דפוס המשפחה היהודית לאורך ההיסטוריה ועד לימינו ומסתיים בדיון קצר בשאלות רפואיות מוסריות העולות מהנגשת טכנולוגיות פריון מתקדמות במדינת ישראל המודרנית.

פרק שני - יסודות מתודולוגיים והיסטוריים בחקר שאלת ההזרעה המלאכותית בספרות השו"ת

בפרק זה מוצגים תחילה מטרות ושיטות המחקר אשר נבחרו לשם ניתוח הפסיקה בשאלת ההזרעה המלאכותית. מכיוון שהעבודה עוסקת בשאלה רפואית חדשנית והשפעתה על העולם הדתי, יערך מחקר זה תוך שימוש בניתוח רב מימדי המשלב מספר שיטות מחקר ובראשן השיטה הדוגמטית-היסטורית, כמו גם בניתוח ביקורתי של שיקולי המדיניות העומדים בבסיס שיקולי הפוסקים לפי אסוכלת הריאליזים ההלכתי. לאחר מכן נסקרים ונידונים המקורות ההיסטוריים העיקריים אשר עוסקים בהתעברות על טבעית באמבט או באמצעות שכיבה על סדינים והעומדים בבסיס הכרעות הפוסקים בהשלכות הזרעה מלאכותית על מעמדם ההלכתי של האישה והילוד.

חלק שני- ספרות השו"ת האורתודוקסית בשאלת הזרעה מלאכותית מן הבעל

חלקו שני של המחקר עוסק בניתוח ספרות השו"ת האורתודוקסית בשאלת הזרעה מלאכותית מן הבעל ובוחן את התפתחותו הרעיונית של איסור השחתת זרע ואת עמדות הפוסקים בשאלת הזרעה מלאכותית מן הבעל כפי שנידונה בספרות השו"ת.

פרק ראשון - התפתחותו הרעיונית של איסור השחתת זרע

בפרק זה נסקרים מקורותיו ההיסטוריים של האיסור להשחתת זרע. איסור זה נושק לכל תחומי חייו של הזוג הדתי ובעיקר לתחום המיניות והפריון ובעל השפעה מהותית על מגבלות הצניעות שהוחלו בעקבותיו על המיניות הגברית. קיים ויכוח בין החוקרים האם נובע האיסור מן המקורות העתיקים כגון התלמוד או לחילופין התעצם בעקבות החמרות הרבנים. מחקרינו מציע כי האפשרות השניה היא הסבירה יותר. חכמי התלמוד מפגינים גישה מקלה כלפי האיסור אך מביעים סלידה מהוצאת זרע לבטלה מתוך חשיבה חסידית או אמונה כי עיסוק בעינוג מיני עצמי עלול להסיט את האדם מקיום מצוות הפריון. לעומת זאת, בספרות הקבלה ובמיוחד בזוהר ניכרת החמרה במימדי האיסור החודרת מאוחר יותר אל עולם ההלכה.

פרק שני - דיון בהזרעה מן הבעל בספרות השו"ת

הפרק דן בפסיקותיהם של רבנים בולטים בזרם האורתודוקסי בשאלת ההזרעה מן הבעל. בספרות השו"ת האורתודוקסית ניכרת השפעתו של איסור הוצאת זרע לבטלה על שיקולי הפוסקים באם להתיר את הטיפול בהזרעה מלאכותית מן הבעל. פוסקים מקלים כגון הרבנים פיינשטיין, נבנצל ויוסף מייחסים משקל רב יותר לחשיבות מצוות הפריון ומצמצמים בשל כך את תחולת האיסור. לעומתם, פוסקים מחמירים ובראשם הרבנים טננבוים, קוק, עוזיאל, הדאיה ולדנברג מתנגדים לטיפולי פוריות מחשש השחתת זרע ובשל השלכותיה הרוחניות של העבירה על האיסור. שאלה מהותית נוספת בשיח ההלכתי בה נחלקו הרבנים הינה באשר לאפשרות קיומה של מצוות הפריה והרביה באמצעות הריון שהושג בסיוע רפואי. פוסקים מדור האחרונים, כגון הרבנים טננבוים, סגל ואזולאי (החיד"א), ובעקבותיהם פוסקים בולטים במאה ה- 20 וה- 21 כמו הרבנים עוזיאל, הדאיה, ולדנברג וקניבסקי סברו כי ניתן לקיים את המצווה באופן טבעי בלבד. לעומת זאת, הרבנים נבנצל, יוסף, וינברג ואוירבך ייחסו חשיבות רבה יותר לכוונת העושה ולתוצאה המיוחלת של ההריון אשר מגשימה לדעתם את הרציונל העומד בבסיס מצוות הפרייה הרבייה ובמצוות ישוב העולם.
שאלה נוספת המתעוררת בעניין הזרעה מן הבעל ונידונה בפרק זה עוסקת בבעיית העקרות ההלכתית. התעקשות הרבנים לשמור על הלכות הנידה במתכונתן המסורתית חושפת נשים דתיות לאי ודאות באשר לטהרתן ומכפיפה את חיי המין והפריון של משפחות שלמות למרות הסמכות הרבנית.

חלק שלישי- ספרות השו"ת האורתודוקסית בשאלת הזרעה מלאכותית מתורם

חלקו השלישי של המחקר עוסק בדיון ההלכתי האורתודוקסי בשאלת ההזרעה המלאכותית מתורם יהודי או נוכרי לאישה נשואה. מרבית הפוסקים הסתייגו מתרומת זרע לאישה נשואה מתורם יהודי כמו גם מנוכרי משיקולים הלכתיים ואידיאולוגיים.

פרק ראשון - שאלת ההזרעה המלאכותית מתורם יהודי

תרומת זרע מתורם יהודי זר מעלה חששות הלכתיים רבים לגבי מעמדה ההלכתי של האישה כגון ניאוף וקיום מצוות הייבום והחליצה. כמו כן הועלו חששות לגבי יחוסו וכשרותו ההלכתית של הקטין כגון חשש ממזרות, גילוי עריות בין ילדי התורם, פגיעה במעמד הכהונה ובעיות בתחום המעמד האישי בשל אי ודאות לגבי זהות התורם. בנוסף, משליכה הכרעה בשאלות אלה על זכאות הקטין לזכויות סוציאליות המגיעות לו מאביו, כגון הזכות למזונות ולירושה. פסיקת ההלכה במאה האחרונה אימצה את עמדתו של הרב פיינשטיין, לפיה רק הריון הנובע ממגע מיני ישיר בין אישה נשואה לגבר זר, בניגוד להזרעה מלאכותית, יכול לפגוע במעמד האישה והילוד. עם זאת, פוסקים רבים אסרו לבצע הזרעה מלאכותית מגבר יהודי מטעמי זהירות, בגין חששות אלו.

פרק שני - הזרעה מלאכותית מתורם לא יהודי לאישה נשואה

על אף שבמקרה של תרומת זרע מנוכרי נעדר הילוד יחוס לאביו הנוכרי וכשרותו נקבעת על פי מעמד האם בלבד, מסתייגים פוסקים רבים מן הפעולה. הפוסקים מונים טיעונים רבים לאיסור תרומת זרע מגבר נוכרי וביניהם חילול השם, פגיעה בביצוע מנהג הייבום והחליצה, ספקות לגבי זכויות הירושה, עידוד ההפקרות המינית ופגיעה ביציבות התא המשפחתי המסורתי. בנוסף חוששים הם מבלבול לגבי זהות אבי הילוד ופגיעה במעמד הכהונה. במהלך המאה ה- 20 ניכרת מגמה בקרב פוסקים העוסקים בקבלה לייחוס תכונות שליליות לזרע נוכרי, אשר עוברות לילוד ובאופן זה פוגעות בקדושת העם היהודי. מעבר לשאלות ההלכתיות מועלים בפרק זה קשיים אתיים אשר מעוררת תרומת זרע אנונימית, המונעת מן הילוד לברר את שורשיו הביולוגיים.

חלק רביעי- יחס הפסיקה האורתודוקסית לשינויים במבנה המשפחה המסורתית

בעקבות שימוש בטכנולוגיות פריון חלק זה מנתח את יחס הפסיקה האורתודוקסית לשינויים במבנה המשפחה המסורתית בעקבות שימוש בטכנולוגיות פריון ומורכב משלושה פרקים: הזרעה מלאכותית לאישה פנויה, הפריה חוץ גופית והקמת משפחה אלטרנטיבית בפרספקטיבה הלכתית אורתודוקסית.

פרק ראשון - הזרעה מלאכותית לאישה פנויה

המוסכמה ההלכתית הינה כי ילדה של אישה פנויה לא ייחשב לממזר, אפילו אם אביו הביולוגי הוא יהודי. למרות זאת אסרו פוסקים מסויימים על הזרעה מלאכותית במקרה זה בגין חששות לייחוס הילוד, גילוי עריות וגזילת ירושת שאר האחים. חלק מן הפוסקים קוראים לאסור הזרעה מלאכותית לאישה פנויה בשם טובת הילד ולא מסיבות הלכתיות. אפשרות נוספת אשר השלכותיה ההלכתיות נידונות בפרק זה הינה ביצוע הזרעה מלאכותית באישה רווקה או אלמנה באמצעות שימוש בזרעו של אדם שנפטר. חשוב לציין כי השימוש בטכנולוגיה זו שנוי במחלוקת בקרב הרבנים בגין החשיבות אותה מייחסת היהדות לערך כבוד המת.

פרק שני - הפריה חוץ גופית

הפריית מבחנה יכולה להתבצע בין בני זוג נשואים בסיוע או ללא היזקקות לתרומת ביצית או זרע. פוסקים אשר התירו את השימוש בטכנולוגיה זו הביעו את חששותיהם בנוגע להשלכותיה ההלכתיות של הפריה החוץ גופית בשל הקושי לפקח על התהליך, הנעשה מחוץ לגוף האדם. מתנגדי הפריית המבחנה סברו כי היא מתערבת במלאכת הבריאה האלוהית ועשויה לדרדר את האנושות מבחינה מוסרית לתכנון ולשיבוט בני אדם.
הפריה חוץ גופית מעוררות שאלות הלכתיות חדשניות ובראשן שאלת הגדרת האמהות, כגון במקרי פונדקאות ותרומת ביציות, מהן הסתייגו מרבית פוסקי הדור במאה ה 20- . הקביעה שאומצה בשיח ההלכתי העכשווי גורסת כי אמו של התינוק תהיה האישה שילדה אותו, גם אם נולד מתרומת ביצית. הכרעה זו מובלעת ברציונל החוקים המסדירים את הפונדקאות במדינת ישראל ואשר מטילים מגבלות הלכתיות על בחירת הפונדקאית לשם מניעת חשש ממזרות או שאלה לגבי יהדותו של הילוד.

פרק שלישי - הקמת משפחה אלטרנטיבית בפרספקטיבה הלכתית אורתודוקסית

קיימת בעיה הלכתית מהותית במיסוד הקשר החד-מיני ביהדות האורתודוקסית. ספרות השו"ת האורתודוקסית אינה עוסקת במפורש בשאלת השימוש בהזרעה מלאכותית לצורך הקמת המשפחה החד- מינית. עם זאת, ניתן ללמוד רבות על גישת האורתודוקסיה משו"תים עכשוויים העוסקים בתופעת ההומוסקסואליות ובקיום מצוות הפריון במקרה זה. הדעה הרווחת היום בקרב הפוסקים הינה כי קשר חד- מיני אסור, כמו גם מיסודו וקיום מצוות פרו ורבו במסגרת זו. בשל כך ניתן להסיק כי הרבנים לא יתירו שימוש בהזרעה מלאכותית לצורך קיום מצוות הפריון במשפחה חד-מינית.

חלק חמישי- עמדת רבני הזרם רפורמי והקונסרבטיבי בשאלת ההזרעה המלאכותית

חלק זה מתמקד בזרמי היהדות הרפורמית והקונסרבטיבית ומציג את עמדות רבני זרמים אלו בעניין ההזרעה המלאכותית תוך עימותן עם עמדות פוסקים אורתודוקסיים.

פרק ראשון - עמדת הרבנות הרפורמית בשאלת ההזרעה המלאכותית

חשיבות מצוות הפריון מודגשת בספרות השו"ת הרפורמית, אולם טיפולי פוריות אינם מתפרשים כדרך היחידה לקיומה. על מנת שלא לפגוע במרקם החיים המשפחתי מוצעת לא אחת חלופת האימוץ לטיפולי פוריות מייגעים, תרומת זרע והיזקקות לפונדקאות ותרומת ביציות. שאלת השחתת הזרע, המעסיקה רבות את רבני הזרם האורתודוקסי, כמעט שאינה נידונה על ידי רבני הזרם הרפורמי. באשר לשאלות של כשרות וייחוס, רווחת הדעה בקרב רבנים רפורמיים בולטים כגון הרב הומולקה ורומיין, כי מעמד הממזרות איננו רלוונטי עוד בימינו ולכן ממילא לא נשקפת לילד הסכנה שזכויותיו הדתיות ייפגעו.
ועד הרבנים הרפורמיים התיר לחבריו לפעול לפי שיקול דעתם בעניין עריכת טקס נישואין דתי בין בני זוג בני אותו המין, תוך הדגשת הויכוח הפנימי בתנועה ומורת הרוח הקיימת מצד הזרמים האחרים ביהדות.

פרק שני - עמדת הרבנות הקונסרבטיבית בשאלת ההזרעה המלאכותית

עמדת רבני היהדות הקונסרבטיבית גורסת כי טיפולי פוריות מהווים רשות, אך אינם בגדר חובה עבור זוגות הרוצים לקיים את מצוות הפריה והרבייה ומתקשים בכך. בדומה לביטולה של גזירת הממזרות בזרם הרפורמי, בוטל מעמד זה לאחרונה גם ביהדות הקונסרבטיבית. אוננות במסגרת טיפולי פוריות הינה מותרת ואיננה מוגדרת כהשחתת זרע לבטלה ואף מותרת גם לשם תרומת זרע של יהודי לאישה לא יהודיה. כמו בזרם הרפורמי גם כאן מונחת אופציית האימוץ על סדר היום.
כנסת הרבנים הקונסרבטיבים בארצות הברית קיבלה החלטה ברוב זעום להכרה אזרחית בהומוסקסואלים, אך עם זאת השאירה על כנו את האיסור לקדש זוגות אלה. אין בהחלטה זו הכרה הלכתית בזוגיות החד-מינית אלא קבלתם החברתית של זוגות אלה ועידודם להשתלב בקהילות הקונסרבטיביות.

חלק שישי - סיכום ודיון בהשלכות המחקר

בחלקו השישי והאחרון בעבודת מחקר זו נסכם ונדון בהשלכותיה האתיות והגלובליולת של הפסיקה ההלכית בשאלה הנידונה.
כפי שניתן לראות מעבודת מחקר זו, הרבנים האורתודוקסיים מסתמכים בהכרעותיהם בעיקר על שיקולים הלכתיים ופחות על שיקולים אתיים ואוניברסליים. מחד, מסתייגים פוסקים אורתודוקסיים מסויימים משימוש לרעה בטיפולי פוריות, אך מאידך מוכנים הם בשם עקרונות דתיים להתיר שימוש בטכנולוגיות אלו במקרים שאינם מצריכים זאת משיקולים רפואיים. במיוחד בולט העדר התייחסותם של הפוסקים האורתודוקסיים לשיקולים מוסריים חברתיים, כמו גם לרצונה ולרווחתה של האישה העוברת טיפולי פוריות. לעומתם מביעים רבני הזרם הרפורמי והקונסרבטיבי את דאגתם להשלכותיהם של טיפולים אלו על נשים הנזקקות להתערבות רפואית מעין זו לשם התעברות ואלו העובדות בתעשיית הפריון. יש לציין כי הדיון ההלכתי עוסק בהיבט צר בלבד של שאלת ההזרעה המלאכותית ואינו נוגע ברבות מן השאלות המורכבות שמעוררות טכנולוגיות פריון מתקדמות. עם זאת הדיון ההלכתי הינו חשוב ביותר ומציף אף שאלות נוספות בדבר הסכנה הצפויה מהפיכתן של טכנולוגיות אלה לכלי שרת בידי אידאולוגיות דתיות או פוליטיות.
KW  - artificial Insemination
KW  - rabbinic discussion
KW  - reproductive technologies
KW  - responsa
KW  - פריון
KW  - ספרות השו"ת
KW  - הזרעה מלאכותית
KW  - טכנולוגיה
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-103582
ER  - 
TY  - THES
A1  - Anders, Friedrich
T1  - Disentangling the chemodynamical history of the Milky Way disc with asteroseismology and spectroscopy
T1  - Die chemodynamische Entwicklung der Milchstraßenscheibe im Lichte asteroseismischer und spektroskopischer Himmelsdurchmusterungen
N2  - Galaxies are among the most complex systems that can currently be modelled with a computer. A realistic simulation must take into account cosmology and gravitation as well as effects of plasma, nuclear, and particle physics that occur on very different time, length, and energy scales. The Milky Way is the ideal test bench for such simulations, because we can observe millions of its individual stars whose kinematics and chemical composition are records of the evolution of our Galaxy. Thanks to the advent of multi-object spectroscopic surveys, we can systematically study stellar populations in a much larger volume of the Milky Way. While the wealth of new data will certainly revolutionise our picture of the formation and evolution of our Galaxy and galaxies in general, the big-data era of Galactic astronomy also confronts us with new observational, theoretical, and computational challenges.

This thesis aims at finding new observational constraints to test Milky-Way models, primarily based on infra-red spectroscopy from the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) and asteroseismic data from the CoRoT mission. We compare our findings with chemical-evolution models and more sophisticated chemodynamical simulations. In particular we use the new powerful technique of combining asteroseismic and spectroscopic observations that allows us to test the time dimension of such models for the first time. With CoRoT and APOGEE (CoRoGEE) we can infer much more precise ages for distant field red-giant stars, opening up a new window for Galactic archaeology. 
Another important aspect of this work is the forward-simulation approach that we pursued when interpreting these complex datasets and comparing them to chemodynamical models. 

The first part of the thesis contains the first chemodynamical study conducted with the APOGEE survey. Our sample comprises more than 20,000 red-giant stars located within 6 kpc from the Sun, and thus greatly enlarges the Galactic volume covered with high-resolution spectroscopic observations. Because APOGEE is much less affected by interstellar dust extinction, the sample covers the disc regions very close to the Galactic plane that are typically avoided by optical surveys. This allows us to investigate the chemo-kinematic properties of the Milky Way's thin disc outside the solar vicinity. We measure, for the first time with high-resolution data, the radial metallicity gradient of the disc as a function of distance from the Galactic plane, demonstrating that the gradient flattens and even changes its sign for mid-plane distances greater than 1 kpc.
Furthermore, we detect a gap between the high- and low-[$\alpha$/Fe] sequences in the chemical-abundance diagram (associated with the thin and thick disc) that unlike in previous surveys can hardly be explained by selection effects. Using 6D kinematic information, we also present chemical-abundance diagrams cleaned from stars on kinematically hot orbits. The data allow us to confirm without doubt that the scale length of the (chemically-defined) thick disc is significantly shorter than that of the thin disc.

In the second part, we present our results of the first combination of asteroseismic and spectroscopic data in the context of Galactic Archaeology. We analyse APOGEE follow-up observations of 606 solar-like oscillating red giants in two CoRoT fields close to the Galactic plane. These stars cover a large radial range of the Galactic disc (4.5 kpc $\lesssim R_{\rm Gal}\lesssim15$ kpc) and a large age baseline (0.5 Gyr $\lesssim \tau\lesssim$ 13 Gyr), allowing us to study the age- and radius-dependence of the [$\alpha$/Fe] vs. [Fe/H] distributions. We find that the age distribution of the high-[$\alpha$/Fe] sequence appears to be broader than expected from a monolithically-formed old thick disc that stopped to form stars 10 Gyr ago. In particular, we discover a significant population of apparently young, [$\alpha$/Fe]-rich stars in the CoRoGEE data whose existence cannot be explained by standard chemical-evolution models. These peculiar stars are much more abundant in the inner CoRoT field LRc01 than in the outer-disc field LRc01, suggesting that at least part of this population has a chemical-evolution rather than a stellar-evolution origin, possibly due to a peculiar chemical-enrichment history of the inner disc. We also find that strong radial migration is needed to explain the abundance of super-metal-rich stars in the outer disc. 

Finally, we use the CoRoGEE sample to study the time evolution of the radial metallicity gradient in the thin disc, an observable that has been the subject of observational and theoretical debate for more than 20 years. By dividing the CoRoGEE dataset into six age bins, performing a careful statistical analysis of the radial [Fe/H], [O/H], and [Mg/Fe] distributions, and accounting for the biases introduced by the observation strategy, we obtain reliable gradient measurements. The slope of the radial [Fe/H] gradient of the young red-giant population ($-0.058\pm0.008$ [stat.] $\pm0.003$ [syst.] dex/kpc) is consistent with recent Cepheid data. For the age range of $1-4$ Gyr, the gradient steepens slightly ($-0.066\pm0.007\pm0.002$ dex/kpc), before flattening again to reach a value of  $\sim-0.03$ dex/kpc for stars with ages between 6 and 10 Gyr. This age dependence of the [Fe/H] gradient can be explained by a nearly constant negative [Fe/H] gradient of $\sim-0.07$ dex/kpc in the interstellar medium over the past 10 Gyr, together with stellar heating and migration. Radial migration also offers a new explanation for the puzzling observation that intermediate-age open clusters in the solar vicinity (unlike field stars) tend to have higher metallicities than their younger counterparts. We suggest that non-migrating clusters are more likely to be kinematically disrupted, which creates a bias towards high-metallicity migrators from the inner disc and may even steepen the intermediate-age cluster abundance gradient.
N2  - Galaxien gehören zu den komplexesten physikalischen Systemen, die derzeit mit Computern modelliert werden können. Eine realistische Galaxiensimulation muss kosmologische Effekte genauso berücksichtigen wie die Gesetze der Plasma-, Kern-, und Teilchenphysik. Die Milchstraße ist ein ideales Labor für die Überprüfung solcher Simulationen, da moderne Teleskope die Kinematik und chemische Zusammensetzung von Millionen von Milchstraßensternen einzeln analysieren können und uns so einen Einblick in die Entstehungsgeschichte unserer Galaxie geben. Dank groß angelegter spektroskopischer Himmelsdurchmusterungen lassen sich seit Neuestem auch stellare Populationen in fernen Regionen der Milchstraße systematisch studieren. Dieser Datenreichtum hat das Potential, unseren Blick auf die Entstehung unserer kosmischen Heimat zu revolutionieren, konfrontiert die Forschung aber auch mit neuen beobachtungstechnischen, theoretischen und numerischen Herausforderungen.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, moderne numerische Modelle der Milchstraße mittels neuer Beobachtungen zu testen. Hierbei benutzen wir vor Allem Infrarotspektroskopiedaten des Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE), sowie asteroseismische Daten der europäischen Exoplanetenmission CoRoT. Wir vergleichen unsere Resultate mit semianalytischen chemischen Entwicklungsmodellen und komplexeren chemodynamischen Simulationen, wobei uns die Kombination von asteroseismischen und spektroskopischen Daten erlaubt, zum ersten Mal die Zeitdimension solcher Modelle zu testen. Mit den CoRoT-APOGEE-Beobachtungen (kurz: CoRoGEE) lassen sich viel präzisere Altersbestimmungen für entfernte Riesensterne berechnen. Ein weiterer wichtiger Bestandteil dieser Arbeit ist die Verwendung sogenannter Mock-Beobachtungen, bei denen ein chemodynamisches Milchstraßenmodell so ``beobachtet'' wird wie die Milchstraße selbst, unter möglichst realistischer Berücksichtigung aller Beobachtungseffekte. Dies erlaubt uns akkuratere Vergleiche von Modellen und Daten, und ermöglicht eine einfachere Interpretation.

Der erste Teil dieser Arbeit enthält eine chemodynamische Untersuchung von mehr als 20,000 roten Riesensternen, die sich bis zu 6 kpc (20,000 Lichtjahre) entfernt befinden. Diese Studie, die mit den ersten APOGEE-Daten gemacht wurde, konnte so das galaktische Volumen, das mit hochauflösender Spektroskopie je beobachtet wurde, dramatisch vergrößern. Weil die Sensitivität von APOGEE als Infrarotexperiment weit weniger durch interstellare Extinktion behindert wird, dringt unsere Stichprobe außerdem in die Regionen nahe der galaktischen Ebene vor, die typischerweise von optischen Durchmusterungen vermieden werden. Das erlaubt es uns, die chemodynamischen Eigenschaften der dünnen Milchstraßenscheibe außerhalb der unmittelbaren Sonnenumgebung zu studieren. Wir können beispielsweise zum ersten Mal mit hochauflösender Spektroskopie den radialen Metallizitätsgradienten der Scheibe als Funktion des Abstands von der Scheibenebene messen und zeigen, dass dieser Gradient oberhalb von 1 kpc positiv ist. Außerdem detektieren wir eine Lücke zwischen den Populationen I und II im chemischen [$\alpha$/Fe]-[Fe/H]-Häufigkeitsdiagramm, die im Gegensatz zur früheren Datenerhebungen schwerlich durch Selektionseffekte erklärt werden kann. Da für viele Sterne zudem 6-dimensionale Phasenrauminformationen vorliegen, können wir außerdem chemische Häufigkeitsdiagramme analysieren, in denen stellare Passanten aus anderen galaktischen Regionen ausgeblendet werden. Unsere Daten bestätigen zweifelsfrei die kurze Skalenlänge der dicken Milchstraßenscheibe (Population II).  

Im zweiten Teil der Arbeit nutzen wir zum ersten Mal kombinierte seismisch-spektroskopische Beobachtungen zum Zwecke der Galaktischen Archäologie. Wir analysieren dabei APOGEE-Beobachtungen von 606 roten Riesensternen in zwei CoRoT-Himmelsfeldern nahe der Galaktischen Ebene. Die Sterne sind über einen weiten Bereich der Galaktischen Scheibe verteilt (4.5 kpc $\lesssim R_{\rm Gal}\lesssim15$ kpc) und decken eine große Altersspanne ab (0.5 Gyr $\lesssim \tau\lesssim$ 13 Gyr), was es uns erlaubt, sowohl die Alters- als auch die radiale Abhängigkeit der [$\alpha$/Fe]-[Fe/H]-Verteilungen zu untersuchen. Dabei konstatieren wir, dass die Altersverteilung der Population-II-Sterne breiter ist als man es für ein monolithisches Kollaps-Szenario der dicken Scheibe erwarten würde. Vor Allem liegt das an einer vorher nicht bekannten, aber signifikanten Population scheinbar junger [$\alpha$/Fe]-reicher Sterne, deren Existenz mit Standardmodellen für die chemische Evolution der Galaktischen Scheibe nicht erklärbar ist. Diese eigentümlichen Objekte sind viel häufiger in der inneren Scheibe zu finden als in der äußeren, was darauf hindeutet, dass zumindest ein Teil dieser Population tatsächlich einen physikalischen Ursprung hat (etwa eine besondere chemische Entwicklung nahe des Galaktischen Balkens) und nicht etwa auf systematische Fehler in der Altersbestimmung zurückzuführen ist. Ein weiteres Resultat ergibt sich aus der Fülle von super-metallreichen Sternen in der äußeren Scheibe: der Effekt radialer Sternmigration scheint dort eine größere Rolle zu spielen als bisher angenommen.

Im letzten Teil nutzen wir die CoRoGEE-Stichprobe, um die Zeitentwicklung des radialen Metallizitätsgradienten der dünnen Scheibe zu studieren; eine Unbekannte, die sowohl unter Theoretikern als auch unter Beobachtern in den letzten zwanzig Jahren immer wieder für Diskussionen sorgte. Wir teilen dazu die CoRoGEE-Daten in sechs Altersgruppen ein und  erhalten durch eine sorgfältige statistische Analyse der radialen [Fe/H] Verteilungen unter Berücksichtigung systematischer Unsicherheiten verlässliche Werte für den Metallizitätsgradienten. Dessen Anstieg für die junge Population der roten Riesen  ($-0.058\pm0.008$ [stat.] $\pm0.003$ [syst.] dex/kpc) ist konsistent mit den neuesten Messungen an Cepheiden. Im Altersbereich $1-4$ Gyr verzeichnen wir einen leicht steileren Gradienten ($-0.066\pm0.007\pm0.002$ dex/kpc), der für ältere Sterne (6--10 Gyr) wieder flacher ausfällt ($\sim-0.03$ dex/kpc). Diese Altersabhängigkeit des Metallizitätsgradienten lässt sich unter anderem durch ein Modell erklären, in dem der Metallizitätsgradient des interstellaren Medium etwa konstant bei $~-0.07$ dex/kpc liegt und in alten stellaren Populationen durch kinematische Effekte wie stellare Migration verwaschen wird. Stellare radiale Migration eröffnet uns außerdem eine elegante Erklärung für die verwundernde Tatsche, dass Sternhaufen mittleren Alters in der Sonnenumgebung oft höhere Metallizitäten aufweisen als junge Haufen. Um das zu erklären, schlagen wir ein Szenario vor, in dem nichtmigrierende Haufen eher durch gravitative Wechselwirkungen in der Scheibe zersöort werden als migrierende, was in der Sonnenumgebung eine Verzerrung zu Gunsten metallreicherer Haufen aus der inneren Scheibe nach sich zöge und, wie ebenfalls beobachtet, zur Folge hätte, dass der Metallizitätsgradient der mittelalten Haufenpopulation viel steiler wäre als der der jungen Haufen.
KW  - galactic astronomy
KW  - Milky Way evolution
KW  - Milky Way chemodynamics
KW  - red giant stars
KW  - asteroseismology
KW  - spectroscopy
KW  - galaktische Astrophysik
KW  - Entstehung der Milchstraße
KW  - Chemodynamik der Milchstraße
KW  - rote Riesensterne
KW  - Asteroseismologie
KW  - Spektroskopie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-396681
ER  - 
TY  - THES
A1  - Baumgarten, Franz
T1  - Nahrungsergänzungsmittel im Nachwuchssport - Interventionsempfehlungen vor dem Hintergrund der Theorie der Zielsysteme
T1  - Nutritional supplements in youth sport - Recommendations for interventions using the theory of goal systems
N2  - Aufgrund verschiedener wissenschaftlicher Erkenntnisse wird jungen Sporttreibenden vom Gebrauch von Nahrungsergänzungsmitteln (NEM) abgeraten. Diese Dissertation verfolgt vor dem Hintergrund der Theorie der Zielsysteme (TDZ) das Ziel der Erstellung anwendungsorientieren Handlungswissens, anhand dessen Interventionsempfehlungen zur Reduzierung des prävalenten NEM-Konsums im Nachwuchssport ableitbar sind. Insgesamt wurden sechs Untersuchungen durchgeführt. Die Versuchsteilnehmenden absolvierten in sämtlichen Studien eine Variante der lexikalischen Entscheidungsaufgabe. Diese Aufgabe diente der Operationalisierung von automatisch aktivier- und abrufbaren nahrungsergänzungsmittelbezogenen Ziel-Mittel-Relationen.
In einer Stichprobe von Sportstudierenden zeigte sich, dass NEM mit dem Ziel Leistung assoziiert sind (Studie 1). Unter Berücksichtigung des NEM-Konsums wurde dieses Ergebnis für Nachwuchsathletinnen und -athleten aus dem Breitensport repliziert (Studie 2). Zusätzlich konnte in beiden Studien die Bedeutung dieser Ziel-Mittel-Relationen für das Verhalten nachgewiesen werden. In den nachfolgenden Untersuchungen wurden spezifische Veränderungsmechanismen der verhaltensleitenden Ziel-Mittel-Relation aus Leistung und NEM zunächst an Sportstudierenden experimentell evaluiert. Durch das Herausstellen der fehlenden leistungssteigernden Wirkung von NEM konnte diese Zielassoziation nicht modifiziert werden (Studie 3). Das Betonen gesundheitsschädigender Konsequenzen (Studie 4) und das Akzentuieren einer gesunden Ernährung (Studie 5) erwiesen sich demgegenüber als geeignet zur Veränderung der Ziel-Mittel-Relation. Das Herausstellen einer gesunden Ernährung führte deskriptiv bei Nachwuchsathletinnen und -athleten ebenfalls zur Modifikation der Zielassoziation (Studie 6). Die inferenzstatistische Bestätigung der Ergebnisse dieser Studie steht aufgrund der geringen Teststärke der Untersuchung noch aus.
Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse, dass die auf Ebene automatischer Kognitionen bestehende und verhaltensleitende Assoziation des Gebrauchs von NEM mit Leistung durch die Akzentuierung gesundheitlicher Perspektiven experimentell verändert werden kann. Abschließend wird die theoretische und praktische Bedeutung des erstellten Handlungswissen für künftige Interventionsempfehlungen zur Reduzierung des Gebrauchs von NEM diskutiert.
N2  - Various scientific findings discourage the use of nutritional supplements (NS) among young athletes. In light of the theory of goal systems (TGS) this doctoral thesis aims at the development of academically guided recommendations for intervention approaches that reduce the prevalent NS use. Within this framework, a total of six studies was conducted. In each study participants completed an adapted version of a lexical decision task. This task served to measure NS related goal-means associations that are proposed within the TGS and can be activated and retrieved automatically.
In a sample of sport and exercise students NS were associated with the goal performance (study 1). These findings were replicated in a sample of NS using young athletes from amateur sports (study 2). In addition, both studies emphasized the importance of this particular goal-means association for behaviour. The following studies evaluated potential mechanisms for the modification of the behaviour influencing goal-means association between NS and performance in samples of sport and exercise students. Highlighting the lack of performance enhancing effects of NS did not alter the goal-means association between NS and performance (study 3). Rather, the emphasis on the harmful effects of health (study 4) and on healthy diet (study 5) led to significant changes of this particular goal-means association. Highlighting the positive effects of a healthy diet for athletic performance descriptively proved to be a potential mechanism for altering goal-means associations in a sample of young athletes from competitive sports (study 6). Due to the lack of statistical power, the confirmation of this trend using inferential statistics is still pending.
Overall, the results of the completed studies illustrate that the automatic and behaviour influencing goal-means associations between NS and performance can be experimentally modified, especially by health-oriented messages. The theoretical and practical relevance of this thesis for future interventions in order to reduce the NS use among young athletes is discussed.
KW  - Nahrungsergänzungsmittel
KW  - Nachwuchssport
KW  - Theorie der Zielsysteme
KW  - automatische Prozesse
KW  - Intervention
KW  - nutritional supplements
KW  - young athletes
KW  - theory of goal systems
KW  - automatic processes
KW  - intervention
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-405652
ER  - 
TY  - THES
A1  - Behrends, Nicole
T1  - Funktionalisierte OS(T)K-Stäbe und Sensorfluorophore zur optischen Sensorik
T1  - Functionalized OS(T)K-rods and dyes for optical sensor systems
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurden zum einen erste Oligospiro(thio)ketal (OS(T)K)-basierte Modellsysteme (molekulare Sonden) für abstandsabhängige Messungen mittels Förster-Resonanz-Energietransfer (FRET) und zum anderen Sensorfluorophore, basierend auf einem DBD-Fluorophor und BAPTA, zur Messung der intrazellulären Calcium-Konzentration dargestellt.
Für die Synthese von molekularen Sonden für abstandsabhängige Messungen wurden verschiedenste einfach- und doppelt-markierte OS(T)K-Stäbe entwickelt und spektroskopisch untersucht. Die OS(T)K-Stäbe, sogenannte molekulare Stäbe, dienten als starre Abstandshalter zwischen den Fluorophoren. Als Fluorophore wurden Derivate von 6,7-Dihydroxy-4-methylcoumarin (Donor) und Acyl-DBD (Akzeptor) verwendet, die zusammen ein FRET-Paar bilden. Die Fluorophore wurden so funktionalisiert, dass sie sowohl unbeweglich bzw. „starr“, als auch beweglich bzw. „flexibel“ an den OS(T)K-Stab gebunden werden konnten. Für die Synthese der OS(T)K-Stäbe wurden ebenfalls eine Reihe an unterschiedlich langen und kurzen Stabbausteinen synthetisiert. Auf diese Weise wurden eine Vielzahl an verschiedensten einfach- und doppelt-markierten OS(T)K-Stäben dargestellt, deren Fluorophore sowohl „starr“ als auch „flexibel“ gebunden sind. Die dargestellten Stäbe wurden in verschiedensten Lösungsmitteln spektroskopisch untersucht, um anschließend das Verhalten in Vesikel, die eine biomimetische Umgebung darstellen, zu beurteilen. Es wurde festgestellt, dass sich die Stäbe erfolgreich in die Vesikelmembran einlagerten und hohe FRET-Effizienzen aufweisen. 
Des Weiteren wurde ein FRET-Paar dargestellt, das sich durch 2-Photonenabsorpion im NIR-Bereich anregen lässt. Es wurde in den lebenden Zellen mittels Fluoreszenzlebenszeitmikroskopie (FLIM) untersucht.
Zur Untersuchung von intrazellulärem Calcium wurden zwei verschiedene DBD-Fluorophore über einen kurzen Linker mit dem Calcium-Chelator BAPTA verknüpft. Die dargestellten Fluorophore wurden sowohl in vitro als auch in vivo auf ihre Calcium-Sensitivität überprüft. Mittels FLIM wurden in lebenden Zellen die Fluoreszenzlebenszeitverteilungen der Fluorophore nach Calcium-Konzentrationsänderungen detektiert.
N2  - In this work, Oligospiro(thio)ketal (OS(T)K)-based model systems (molecular probes) for distance-dependent measurements by Förster resonance energy transfer (FRET) and sensor dyes, based on [1,3]dioxolo[4,5-f][1,3]benzodioxole (DBD) dyes and BAPTA, for measuring the intracellular calcium concentration, were presented. For synthesis of molecular probes, for distance-dependent measurements, various single and double-labeled OS(T)K rods were developed and examined spectroscopically. The OS(T)K rods, called molecular rods, served as rigid spacers between the fluorophores. The FRET pairs consist of a Coumarin (Cou) dye as donor and a DBD dye as acceptor. Cou and DBD were functionalized in such a way that they could be connected both "rigid" as well as "flexible" to the OS(T)K rod. For synthesis of the OS(T)K rods, a number of different long and short rod units were synthesized. In this way, a variety of different single- and double-labeled OS(T)K rods were presented. The rods were spectroscopically analyzed in various solvents to subsequently evaluate the behavior in large unilamellar vesicles (LUVs) that represent a biomimetic system for cell membranes. It was found that the rods successfully incorporated in the vesicle membrane. Furthermore, a FRET pair was shown that can be excited by 2-photon absorption in the NIR region. It was examined in living cells by fluorescence lifetime microscopy (FLIM). To study intracellular calcium, two different DBD dyes were linked via a short linker to the calcium chelator BAPTA. The dyes were examined for their calcium sensitivity both in vitro and in vivo. Using FLIM, the fluorescence lifetime distributions of the dyes were detected in living cells after calcium concentration changes.
KW  - DBD
KW  - Coumarin
KW  - FRET
KW  - BAPTA
KW  - Calcium
KW  - 2P-FRET
KW  - OSK
KW  - OSTK
KW  - molekulare Stäbe
KW  - DBD
KW  - coumarin
KW  - FRET
KW  - BAPTA
KW  - calcium
KW  - 2P-FRET
KW  - OSK
KW  - OSTK
KW  - molecular rods
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404213
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TY  - THES
A1  - Bekeraitė, Simona
T1  - Distribution functions of rotating galaxies
T1  - Verteilungsfunktionen rotierender Galaxien
BT  - an Integral Field Spectroscopy perspective
BT  - eine Perspektive der Integrale-Feld-Spektroskopie
N2  - The work done during the PhD studies has been focused on measurements of distribution functions of rotating galaxies using integral field spectroscopy observations. 

Throughout the main body of research presented here we have been using CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area) survey stellar velocity fields to obtain robust measurements of circular velocities for rotating galaxies of all morphological types. A crucial part of the work was enabled by well-defined CALIFA sample selection criteria: it enabled reconstructing sample-independent distributions of galaxy properties.

In Chapter 2, we measure the distribution in absolute magnitude - circular velocity space for a well-defined sample of 199 rotating CALIFA galaxies using their stellar kinematics. Our aim in this analysis is to avoid subjective selection criteria and to take volume and large-scale structure factors into account. Using stellar velocity fields instead of gas emission line kinematics allows including rapidly rotating early type galaxies. Our initial sample contains 277 galaxies with available stellar velocity fields and growth curve r-band photometry. After rejecting 51 velocity fields that could not be modelled due to the low number of bins, foreground contamination or significant interaction we perform Markov Chain Monte Carlo (MCMC) modelling of the velocity fields, obtaining the rotation curve and kinematic parameters and their realistic uncertainties. We perform an extinction correction and calculate the circular velocity v_circ accounting for pressure support a given galaxy has. The resulting galaxy distribution on the M_r - v_circ plane is then modelled as a mixture of two distinct populations, allowing robust and reproducible rejection of outliers, a significant fraction of which are slow rotators. The selection effects are understood well enough that the incompleteness of the sample can be corrected and the 199 galaxies can be weighted by volume and large-scale structure factors enabling us to fit a volume-corrected Tully-Fisher relation (TFR). More importantly, we also provide the volume-corrected distribution of galaxies in the M_r - v_circ plane, which can be compared with cosmological simulations. The joint distribution of the luminosity and circular velocity space densities, representative over the range of -20 > M_r > -22 mag, can place more stringent constraints on the galaxy formation and evolution scenarios than linear TFR fit parameters or the luminosity function alone.

In Chapter 3, we measure one of the marginal distributions of the M_r - v_circ distribution: the circular velocity function of rotating galaxies. The velocity function is a fundamental observable statistic of the galaxy population, being of a similar importance as the luminosity function, but much more difficult to measure. We present the first directly measured circular velocity function that is representative between 60 < v_circ < 320 km s^-1 for galaxies of all morphological types at a given rotation velocity. For the low mass galaxy population 60 < v_circ < 170 km s^-1, we use the HIPASS velocity function. For the massive galaxy population 170 < v_circ < 320 km s^-1, we use stellar circular velocities from CALIFA. The CALIFA velocity function includes homogeneous velocity measurements of both late and early-type rotation-supported galaxies. It has the crucial advantage of not missing gas-poor massive ellipticals that HI surveys are blind to. We show that both velocity functions can be combined in a seamless manner, as their ranges of validity overlap. The resulting observed velocity function is compared to velocity functions derived from cosmological simulations of the z = 0 galaxy population. We find that dark matter-only simulations show a strong mismatch with the observed VF. Hydrodynamic Illustris simulations fare better, but still do not fully reproduce observations.

In Chapter 4, we present some other work done during the PhD studies, namely, a method that improves the precision of specific angular measurements by combining simultaneous Markov Chain Monte Carlo modelling of ionised gas 2D velocity fields and HI linewidths. To test the method we use a sample of 25 galaxies from the Sydney-AAO Multi-object Integral field (SAMI) survey that had matching ALFALFA HI linewidths. Such a method allows constraining the rotation curve both in the inner regions of a galaxy and in its outskirts, leading to increased precision of specific angular momentum measurements. It could be used to further constrain the observed relation between galaxy mass, specific angular momentum and morphology (Obreschkow & Glazebrook 2014).

Mathematical and computational methods are presented in the appendices.
N2  - Die Arbeit, die während dises Promotionsstudiums durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf die Messungen von Verteilungsfunktionen rotierender Galaxien, unter Verwendung von integralen Feldspektroskopiebeobachtungen.

Im Rahmen der hier vorgestellten Hauptforschung haben wir CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area) mit stellaren Geschwindigkeitsfeldern verwendet, um robuste Messungen von Kreisförmigen Geschwindigkeiten für rotierende Galaxien aller Morphologien zu erhalten. Der entscheidende Teil dieser Arbeit wurde durch wohl definierte CALIFA-Probenselektionskriterien ermöglicht: Es ermöglichte die Rekonstruktion von probenunabhängigen Verteilungen von Galaxieneigenschaften.

In Kapitel 2 messen wir die Verteilung in absoluten Magnituden für eine wohldefinierte Stichprobe von 199 rotierenden CALIFA-Galaxien unter Berücksichtigung ihrer stellaren Kinematik. Die Selektionseffekte sind verstanden genug damit die Unvollständigkeit der Probe korrigiert werden kann und uns ermöglichen eine volumenkorrigierte Tully-Fisher-Relation (TFR) anzupassen. Noch wichtiger ist es, dass wir auch die volumenkorrigierte Verteilung von Galaxien in der Mr -vcirc Ebene bereitstellen, die mit kosmologischen Simulationen verglichen werden können.

In Kapitel 3 messen wir die Kreisgeschwindigkeitsfunktion der rotierenden Galaxien. Die Geschwindigkeitsfunktion ist eine fundamentale, beobachtbare Messgröße der Galaxienpopulationen, welche von ähnlicher Bedeutung ist wie die Helligkeitsfunktion, aber viel schwerer zu messen ist. Wir präsentieren die erste direkt gemessene Kreisgeschwindigkeitsfunktion, die bei einer gegebenen Rotationsgeschwindigkeit zwischen 60 < vcirc < 320 km s ^-1 für Galaxien aller morphologischen Typen repräsentativ ist. Für die Galaxienpopulation mit niedrigen Massen verwenden wir die HIPASSGeschwindigkeitsfunktion. Für die massiven Galaxienpopulationen verwenden wir stellare Kreisgeschwindigkeiten von CALIFA.

Die CALIFA-Geschwindigkeitsfunktion umfasst homogene Geschwindigkeitsmessungen sowohl der späten als auch der frühen Rotations-gestützten Galaxien. Wir zeigen, dass beide Geschwindigkeitsfunktionen nahtlos kombiniert werden können, da sich ihre Gültigkeitsbereiche überschneiden. Die resultierende beobachtete Geschwindigkeitsfunktion wird mit Geschwindigkeitsfunktionen verglichen, die von kosmologischen Simulationen bei lokale Galaxien abgeleitet sind. Wir finden, dass dunkle Materie-Simulationen und hydrodynamische Illustris Simulationen reproduzieren immer noch nicht vollständig die Beobachtungen.

In Kapitel 4 stellen wir einige andere Arbeiten vor, die während der Promotion durchgeführt wurden. Mathematische und rechnerische Methoden werden in den Anhängen dargestellt.
KW  - galaxies: kinematics and dynamics
KW  - Galaxien: Kinematik und Dynamik
KW  - galaxies: statistics
KW  - galaxies: evolution
KW  - Galaxien: Statistiken
KW  - Galaxien: Evolution
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-420950
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TY  - THES
A1  - Berding, Anja
T1  - Kurz-, mittel- und langfristige Effekte einer Schulung für Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen auf krankheitsbezogene Ängste und Gesundheitskompetenzen
T1  - Beneficial short-, medium-, and long-term effects of education on disease-related worries and concerns and health competencies in patients with inflammatory bowel diseases
N2  - Menschen mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) leiden unter vielfältigen körperlichen und psychosozialen Einschränkungen. Wie auch bei anderen chronischen Erkrankungen könnten Patientenschulungen ihr psychisches Befinden verbessern (z.B. De Ridder & Schreurs, 2001; Faller, Reusch & Meng, 2011a; Küver, Becker & Ludt, 2008; Schüssler, 1998; Warsi, Wang, LaValley, Avorn & Solomon, 2004). Für CED liegen jedoch nur wenige Schulungsevaluationen vor (z.B. Bregenzer et al., 2005; Mussell, Böcker, Nagel, Olbrich & Singer, 2003; Oxelmark, Magnusson, Löfberg & Hillerås, 2007), deren Aussagekraft i.d.R. durch methodische Mängel eingeschränkt ist. Daher ist die Bedeutung von Schulungsprogrammen für CED-Betroffene weiterhin offen. Überdies gibt es für den deutschen Sprachraum noch keine Schulung, die zu psychischen Verbesserungen führt. Aus diesem Grunde wurde ein 1,5-tägiges Wochenend-Seminar mit medizinischen und psychologischen Inhalten konzeptionalisiert, manualisiert und in der vorliegenden Studie evaluiert.
Zur summativen Evaluation nahmen 181 ambulante CED-Patienten an einer prospektiven, multizentrischen, randomisierten, kontrollierten Studie mit vier Messzeitpunkten teil: vor (T1), zwei Wochen (T2) und drei Monate (T3) nach dem Seminar. Zur 12-Monatskatamnese (T4EG) wurde die Stabilität der Effekte in der Experimentalgruppe (EG; n = 86) überprüft. Die Wartekontrollgruppe (n = 95) erhielt zunächst die Standardbehandlung, also keine Patientenschulung, und konnte an dieser nach der dritten Datenerhebung ebenfalls teilnehmen. Kovarianzanalysen (ANCOVAs) mit Kontrolle für die jeweilige Ausgangslage wurden durchgeführt. Weitere Analysen legten eine Adjustierung für die Krankheitsaktivität zu T1 nahe, weshalb diese als zusätzliche Kovariate in die ANCOVAs aufgenommen wurde. Krankheitsbezogene Ängste und Sorgen (PS-CEDE Gesamtwert zu T3; Krebs, Kachel & Faller, 1998) fungierten als primärer Zielparameter. Zu den sekundären Zielkriterien gehörten Progredienzangst und Angstbewältigung (PA-F-KF und PA-F; Mehnert, Herschbach, Berg, Henrich & Koch, 2006 bzw. Dankert et al., 2003; Herschbach et al., 2005) sowie die Gesundheitskompetenzen Positive Grundhaltung, Aktive Lebensgestaltung und Erwerb von Fertigkeiten und Handlungsstrategien (heiQ; Osborne, Elsworth & Whitfield, 2007; Schuler et al., 2013). Weitere sekundäre Zielparameter waren gesundheitsbezogene Lebensqualität (SF-12; Bullinger & Kirchberger, 1998), Symptome einer Angststörung oder Depression (PHQ-4; Kroenke, Spitzer, Williams & Löwe, 2009; Löwe et al., 2010), Wissen, der Umgang mit der CED bzw. von ihr ausgelösten negativen Gefühlen sowie die Zufriedenheit der Teilnehmenden mit dem Seminar. Von Interesse war außerdem, ob Geschlecht, Alter, Art, Dauer oder Aktivität der Erkrankung vor der Schulung einen Einfluss auf die genannten Variablen hatten und ob für sie differentielle Wirksamkeitseffekte bestanden. Darüber hinaus wurden krankheitsbezogene Ängste und Sorgen von ungeschulten Studienteilnehmern untersucht.
Zwei Wochen und drei Monate nach der Schulung ließen sich im Vergleich von Experimental- und Kontrollgruppe signifikante, mittlere bis große Effekte auf krankheitsbezogene Ängste und Sorgen, Progredienzangst und deren Bewältigung sowie eine Positive Grundhaltung der CED gegenüber erzielen (stets p ≤ .001). Außerdem kam es zu beiden Messzeitpunkten zu signifikanten, großen Interventionseffekten auf den Erwerb von Fertigkeiten und Handlungsstrategien im Umgang mit der Erkrankung, das Wissen um sie und den Umgang mit ihr (stets p < .001) sowie zu moderaten Effekten auf den Umgang mit CED-bedingten negativen Gefühlen (T2: p = .001; T3: p = .008). Alle beschriebenen Effekte waren auch nach zwölf Monaten noch stabil. Für Aktive Lebensgestaltung, gesundheitsbezogene Lebensqualität sowie Angst- und Depressionssymptomatik konnten keine Schulungseffekte nachgewiesen werden.
Die zusätzliche Kontrolle für die Krankheitsaktivität zu T1 führte zu keinen wesentlichen Änderungen in den Ergebnissen. Auch bei den Subgruppenanalysen hatte die Krankheitsaktivität keinen relevanten Einfluss auf die Wirksamkeit der Schulung. Gleiches gilt für Geschlecht, Alter, Art und Dauer der CED. Mit Ausnahme der Krankheitsaktivität deuteten dies bereits die zur Baseline durchgeführten t-Tests an, bei denen insgesamt nur sehr wenige signifikante, höchstens moderate Unterschiede zwischen den einzelnen Subgruppen auftraten.
Sowohl bei der formativen als auch der summativen Evaluation zeigte sich überdies die hohe Zufriedenheit der Teilnehmenden mit der Schulung. Neben der Akzeptanz konnte außerdem die Durchführbarkeit bestätigt werden. Die Auswertung der Ängste und Sorgen der Studienteilnehmenden lieferte zudem Hinweise für die Entwicklung und Modifikation von Interventionen für CED-Betroffene.
Es lässt sich festhalten, dass für die hier evaluierte Schulung für CED-Patienten ein Wirksamkeitsnachweis erbracht werden konnte und sie sehr positiv von den Teilnehmenden bewertet wurde. Sie führte sowohl kurz-, mittel- als auch langfristig zu substantiellen Verbesserungen in psychischer Belastung, Selbstmanagement-Fähigkeiten, der Bewältigung der Erkrankung sowie im Wissen und war gleichermaßen wirksam bei Betroffenen, die sich in Geschlecht, Alter, Art, Dauer oder Aktivität ihrer CED unterschieden.
N2  - People with inflammatory bowel diseases (IBD) are affected by a wide range of somatic and psychosocial impairments. As in other chronic conditions, patient education might improve their well-being (e.g., De Ridder & Schreurs, 2001; Faller et al., 2011a; Küver et al., 2008; Schüssler, 1998; Warsi et al., 2004). In IBD only a few evaluations of education programs are available (e.g., Bregenzer et al., 2005; Mussell et al., 2003; Oxelmark et al., 2007) whose significance is limited due to several methodological flaws. The impact of education in IBD remains therefore unclear. Furthermore, there is no program contributing to psychological improvements for the German-speaking area so far. Thus, a manualized 1.5-day weekend-seminar for IBD patients, addressing medical and psychological issues, was designed. The main aim of this study was to evaluate it in a large controlled trial.
For summative evaluation, 181 outpatients participated in a prospective, multicenter, randomized, waitlist-controlled trial with assessments before (t1) as well as two weeks (t2) and three months (t3) after the seminar. Patients serving as waitlist controls (n = 95) received treatment as usual (no patient education) and were also offered to participate in the intervention after the third data collection. The intervention group (IG, n = 86) was reassessed for stability of effects at the 12-months follow-up (t4IG). Analysis of covariance (ANCOVA) with adjustment for the respective baseline score was used. Due to further analyses, which suggested a control for baseline perceived disease activity, the ANCOVAs were repeated with that additional covariate. Disease-related worries and concerns (IBDPC total score at t3, German validation by Krebs et al., 1998; original: RFIPC by Drossman et al., 1991) were the primary outcome. Secondary outcomes included fear of progression and coping with anxiety (FoP-Q-SF; Mehnert et al., 2006; FoP-Q; Dankert et al., 2003; Herschbach et al., 2005), and the following three health competencies: constructive attitudes and approaches, skill and technique acquisition as well as positive and active engagement in life (heiQ; Osborne et al., 2007; Schuler et al., 2013). Further sec¬ondary outcomes were health-related quality of life (HRQoL; SF-12; Bullinger & Kirchberger, 1998), symptoms of depression and anxiety (PHQ-4; Kroenke et al., 2009; Löwe et al., 2010), disease-related knowledge, coping, and participants’ satisfaction with the seminar. It was also of interest, if patient characteristics like sex, age, type, duration or activity of IBD influenced those variables at baseline and if differential effects of the intervention existed. Moreover, baseline disease-related worries and concerns were analyzed.
At two weeks and three months post-intervention, significant medium to large effects on disease-related worries and concerns, fear of progression, and coping with anxiety as well as constructive attitudes and approaches could be achieved (each p ≤ .001). In addition, large significant effects on skill and technique acquisition, knowledge, and coping with IBD (each p < .001) and medium effects on coping with disease-related negative emotions (t2: p = .001; t3: p = .008) were found. All aforementioned effects persisted even after one year. Effects on positive and active engagement in life, HRQoL as well as symptoms of anxiety and depression could not be observed.
Additional adjustment for perceived disease activity basically yielded similar results. Moreover, subgroup analyses did not show any relevant influence of disease activity on the effectiveness of the intervention. The same applies to participants’ sex and age as well as their type of IBD and its duration. With the exception of disease activity, this was already suggested by t-tests performed at baseline, which showed only very few significant differences of moderate size between subgroups.
Furthermore, for formative and summative evaluation the education program was rated very favorably by the attendees. In addition to its acceptance, its feasibility was confirmed. The results of the analyses of study participants’ disease-related worries and concerns can be used for the develop¬ment and modification of interventions for patients with IBD.
In conclusion, the patient education program tested in this study proved to be effective and was appreciated by the attendees. It contributed to substantial short-, medium-, and even long-term improvements in psychological distress, self-management skills, coping with IBD, and knowledge, which were independent of sex, age, type, duration, or activity of IBD.
KW  - Patientenschulung
KW  - chronisch entzündliche Darmerkrankungen
KW  - Krankheitsbewältigung
KW  - Lebensqualität
KW  - Selbstmanagement
KW  - Ängste und Sorgen
KW  - Progredienzangst
KW  - Depression
KW  - Wissen
KW  - Coping
KW  - patient education
KW  - Morbus Crohn
KW  - Colitis ulcerosa
KW  - inflammatory bowel disease
KW  - Crohn's disease
KW  - ulcerative colitis
KW  - coping
KW  - disease management
KW  - self-management
KW  - quality of life
KW  - worries and concerns
KW  - fear of progression
KW  - anxiety
KW  - depression
KW  - knowledge
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-401063
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berthold, Thomas
T1  - Tannine für nachhaltige und funktionale Kohlenstoffmaterialien
T1  - Tannins for sustainable and functional carbon materials
BT  - Synthesestrategien und mögliche Anwendungen
BT  - synthetic strategies and applications
N2  - In Zeiten eines sich schnell ändernden und vielseitigen Energiemarktes müssen Kohlenstoffmaterialien für verschiedene Anforderungen einsetzbar sein. Dies erfordert flexibel synthetisierbare Kohlenstoffmaterialien bevorzugt aus günstigen und nachhaltigen Kohlenstoffquellen. Es ist allerdings nicht leicht Vorläuferverbindungen auszumachen, welche sich einerseits für verschiedene Herstellungsverfahren eignen und deren Kohlenstoffprodukte andererseits in spezifischen Eigenschaften, wie der Struktur, des Stickstoffanteils, der Oberfläche und der Porengrößen, eingestellt werden können. In diesem Zusammenhang können natürliche Polyphenole, etwa überschüssige Tannine aus der Weinproduktion, eine neue Welt zu hoch funktionalen und vielseitig einstellbaren Kohlenstoffmaterialien mit hohen Ausbeuten öffnen.
Das Hauptziel dieser vorliegenden Thesis war es neue funktionale, einstellbare und skalierbare nanostrukturierte Kohlenstoffmaterialien aus Tanninen (insbesondere Tanninsäure) für unterschiedliche elektrochemische Zwecke zu synthetisieren und zu charakterisieren. Ermöglicht wurde dies durch unterschiedliche synthetische Herangehensweisen, wie etwa der polymeren Strukturdirektion, dem ionothermalen Templatieren und der weichen Templatierung. An Stelle des weitläufig gebräuchlichen, aber kanzerogenen Vernetzungsagens Formaldehyd wurden bei den vorgestellten Synthesen Harnstoff und Thioharnstoff gewählt, um zugleich die synthetisierten Kohlenmaterialien variabel dotieren zu können.
Daher wurden im ersten Teil der Arbeit die Wechselwirkungen, Reaktionen und thermischen Verhaltensweisen von Tanninsäure und Mixturen von Tanninsäure und Harnstoff bzw. Thioharnstoff untersucht, um daraus wichtige Erkenntnisse für die verschiedenen Kohlenstoffsynthesen zu gewinnen.
Durch die Verwendung eines polymeren Strukturierungsagenz Pluronic P123 konnten in einer ersten Kohlenstoffsynthese nachhaltige und dotierbare Kohlenstoffpartikel mit Durchmessern im Nanometerbereich aus Tanninsäure und Harnstoff hergestellt werden. Es konnte dabei gezeigt werden, dass durch die Modifikation der verschiedenen Syntheseparameter die Kohlenstoffnanopartikel gemäß ihres gemittelten Partikeldurchmessers, ihrer BET-Oberfläche, ihrer Komposition, ihrer Leitfähigkeit und ihrer chemischen Stabilität einstellbar sind. Dies eröffnete die Möglichkeit diese Kohlenstoffpartikel als alternatives und nachhaltiges Rußmaterial einzusetzen.
Weiterhin war es durch die ionothermale Templatierung möglich poröse, dotierte und kontrollierbare Kohlenstoffpartikel mit hohen spezifischen Oberflächen aus den gewählten Präkursorverbindungen zu synthetisieren, die sich für den Einsatz in Superkondensatoren eignen.
Auf diesen Erkenntnissen aufbauend konnten mittels der Rotationsbeschichtung poröse binderfreie und strukturierte Kohlenstofffilme synthetisiert werden, die eine spinodale Struktur aufwiesen. Anhand der Modifikation der Stammlösungskonzentration, der Rotationsgeschwindigkeit und der verwendeten Substrate konnten die Filmdicke (100-1000 nm), die Morphologie und Gesamtoberfläche gezielt beeinflusst werden. Die erweiterte elektrochemische Analyse zeigte außerdem ein sehr gut zugängliches Porensystem der porösen Kohlenstofffilme.
Allumfassend konnten demnach verschiedene Synthesewege für Kohlenstoffmaterialien aus Tanninen aufgezeigt werden, die verschiedenartig strukturiert und kontrolliert werden können und sich für diverse Anwendungsgebiete eignen.
N2  - In times of a fast changing and versatile energy market, carbon materials have to be applicable for various demands.1,2 This requires custom-designed carbons, preferably from cheap and renewable carbon sources. However, it is challenging to find a carbon precursor system, which can be used and tuned either in different kinds of fabrication techniques and/or in properties like structure, nitrogen content, surface area, and pore sizes for specific innovative demands. Using polyphenols such as abundant tannins as carbon-precursor open the box for highly functionalized and versatile tunable carbon materials in combination with high yields.
Hence, the main objective of this thesis was to synthesize and characterize new functional, tunable, and scalable nanostructured carbon materials from tannins (especially tannic acid) for different electrochemical purposes. This was targeted by different synthetic strategies including polymeric agent structuring, an ionothermal approach and soft templating.3-6 Moreover, instead of using the cancerogenous formaldehyde as cross-linker, urea and thiourea were used as linking and doping agents.7
In this respect, the first topic dealt with the understanding and investigation of the interactions, reactions and thermal behavior during the pyrolysis step of tannic acid/urea and tannic acid/thiourea mixtures.
In a first carbon synthesis the tri-block-polymer Pluronic P123 acted as structuring agent in combination with the natural precursors.4 This enabled the preparation of sustainable and controllable doped carbon spheres with diameters down to 20 nm. Properties, like particle size, BET-surface area, composition, conductivity, and chemical stability could be tuned by controlling synthetic parameters. In addition, specifically synthesized carbon particles from tannic acid and urea showed similar conductivity and performance compared to a commercial conductive soot in a standard Li-battery anode. Therefore, these carbon particles can be considered as an alternative and sustainable soot in the future.
Moreover, tunable and highly porous doped carbon spheres could be synthesized by an ionothermal approach. This enables the application of the porous carbon spheres in supercapacitor devices.6
The third part of the thesis benefited from the preliminary outcomes of the first structuring agent based synthesis. Hence, the precursor system composed of tannic acid, urea and Pluronic P123 was used to prepare porous carbon films with spinodal morphology via spin coating. By varying the synthetic conditions such as stock solution concentration and rotation speed, the carbon film thickness could be tuned, which in turn allowed for the control of the total surface area. The enlarged electrochemical analysis showed an accessible pore system of the porous carbon films.
In summary, different synthetic strategies for carbon materials from tannins could be shown, which were structured and controlled in various ways. The possible fields of application for these carbon materials reach from conductive soot over supercapacitors to batteries.
KW  - Tannine
KW  - Kohlenstoffsynthese
KW  - Harnstoff
KW  - Kohlenstoffpartikel
KW  - Kohlenstofffilme
KW  - Leitruss
KW  - Dotierung
KW  - Pyrolyse
KW  - tannins
KW  - carbon synthesis
KW  - urea
KW  - carbon particle
KW  - carbon films
KW  - conducting soot
KW  - doping
KW  - pyrolysis
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407564
ER  - 
TY  - THES
A1  - Beyhl, Thomas
T1  - A framework for incremental view graph maintenance
T1  - Ein Framework für die inkrementelle Wartung von Sichten auf Graphen
N2  - Nowadays, graph data models are employed, when relationships between entities have to be stored and are in the scope of queries. For each entity, this graph data model locally stores relationships to adjacent entities. Users employ graph queries to query and modify these entities and relationships. These graph queries employ graph patterns to lookup all subgraphs in the graph data that satisfy certain graph structures. These subgraphs are called graph pattern matches. However, this graph pattern matching is NP-complete for subgraph isomorphism. Thus, graph queries can suffer a long response time, when the number of entities and relationships in the graph data or the graph patterns increases.
One possibility to improve the graph query performance is to employ graph views that keep ready graph pattern matches for complex graph queries for later retrieval. However, these graph views must be maintained by means of an incremental graph pattern matching to keep them consistent with the graph data from which they are derived, when the graph data changes. This maintenance adds subgraphs that satisfy a graph pattern to the graph views and removes subgraphs that do not satisfy a graph pattern anymore from the graph views.
Current approaches for incremental graph pattern matching employ Rete networks. Rete networks are discrimination networks that enumerate and maintain all graph pattern matches of certain graph queries by employing a network of condition tests, which implement partial graph patterns that together constitute the overall graph query. Each condition test stores all subgraphs that satisfy the partial graph pattern. Thus, Rete networks suffer high memory consumptions, because they store a large number of partial graph pattern matches. But, especially these partial graph pattern matches enable Rete networks to update the stored graph pattern matches efficiently, because the network maintenance exploits the already stored partial graph pattern matches to find new graph pattern matches. However, other kinds of discrimination networks exist that can perform better in time and space than Rete networks. Currently, these other kinds of networks are not used for incremental graph pattern matching.
This thesis employs generalized discrimination networks for incremental graph pattern matching. These discrimination networks permit a generalized network structure of condition tests to enable users to steer the trade-off between memory consumption and execution time for the incremental graph pattern matching. For that purpose, this thesis contributes a modeling language for the effective definition of generalized discrimination networks. Furthermore, this thesis contributes an efficient and scalable incremental maintenance algorithm, which updates the (partial) graph pattern matches that are stored by each condition test. Moreover, this thesis provides a modeling evaluation, which shows that the proposed modeling language enables the effective modeling of generalized discrimination networks. Furthermore, this thesis provides a performance evaluation, which shows that a) the incremental maintenance algorithm scales, when the graph data becomes large, and b) the generalized discrimination network structures can outperform Rete network structures in time and space at the same time for incremental graph pattern matching.
N2  - Heutzutage werden Graphdatenmodelle verwendet um Beziehungen zwischen Entitäten zu speichern und diese Beziehungen später abzufragen. Jede Entität im Graphdatenmodell speichert lokal die Beziehungen zu anderen verknüpften Entitäten. Benutzer stellen Suchanfragen um diese Entitäten und Beziehungen abzufragen und zu modifizieren. Dafür machen Suchanfragen Gebrauch von Graphmustern um alle Teilgraphen in den Graphdaten zu finden, die über bestimmte Graphstrukturen verfügen. Diese Teilgraphen werden Graphmusterübereinstimmung (Match) genannt. Allerdings ist diese Suche nach Matches NP-vollständig für Teilgraphisomorphie. Daher können Suchanfragen einer langen Antwortzeit unterliegen, wenn die Anzahl von Entitäten und Beziehungen in den Graphdaten oder -mustern ansteigt.
Eine Möglichkeit die Antwortzeiten von Suchanfragen zu verbessern ist Matches für komplexe Suchanfragen in sogenannten Sichten über die Graphdaten für spätere Suchanfragen bereitzuhalten. Allerdings müssen diese Sichten mittels einer inkrementellen Suche nach Matches gewartete werden um sie konsistent zu den sich ändernden Graphdaten zu halten. Diese Wartung ergänzt Teilgraphen, die Graphmuster erfüllen, in den Sichten und entfernt Teilgraphen, die Graphmuster nicht mehr erfüllen, aus den Sichten.
Aktuelle Ansätze für die inkrementelle Suche nach Matches verwenden Rete Netzwerke. Rete Netzwerke sind sogenannte Discrimination Networks, die alle Matches für bestimmte Suchanfragen aufzählen und warten, indem sie ein Netzwerk aus einzelnen Teilgraphmustern anwenden, die zusammen eine vollständige Suchanfrage ergeben. Das Netzwerk speichert für jedes Teilgraphmuster welche Teilgraphen das Teilgraphmuster erfüllen. Daher haben Rete Netzwerke einen hohen Speicherverbrauch, da sie alle Zwischenergebnisse speichern müssen. Jedoch sind es gerade diese gespeicherten Zwischenergebnisse, die es dem Rete Netzwerk ermöglichen die gespeicherten Zwischenergebnisse effizient zu warten, da diese Zwischenergebnisse für das Auffinden neuer Matches ausgenutzt werden. Allerdings existieren andere Arten von Discrimination Networks, die hinsichtlich Speicher- und Zeitverbrauch effizienter sind, aber derzeit nicht für die inkrementelle Suche nach Matches verwendet werden.
Diese Doktorarbeit wendet eine verallgemeinerte Art von Discrimination Networks an. Diese verallgemeinerte Art ermöglicht es die Balance zwischen Speicher- und Zeitverbrauch für die inkrementelle Suche nach Matches zu steuern. Dafür stellt diese Arbeit eine Modellierungssprache vor, die es ermöglicht verallgemeinerte Arten von Discrimination Networks effektiv zu spezifizieren. Darauf aufbauend stellt diese Arbeit einen inkrementellen Algorithmus vor, der die gespeicherten Matches effizient und skalierbar wartet. Abschließend stellt diese Arbeit eine Evaluierung vor, die aufzeigt dass die Modellierungssprache eine effektive Spezifikation von verallgemeinerten Discrimination Networks erlaubt. Außerdem zeigt die Evaluierung, dass a) der inkrementelle Wartungsalgorithmus für große Graphdaten skaliert und b) die Netzwerkstrukturen von verallgemeinerten Discrimination Networks im Vergleich zu den Netzwerkstrukturen von Rete Netzwerken im Speicher- und Zeitverbrauch für die inkrementelle Suche nach Matches effizienter sein können.
KW  - incremental graph pattern matching
KW  - discrimination networks
KW  - Rete networks
KW  - Gator networks
KW  - model-driven software engineering
KW  - inkrementelle Graphmustersuche
KW  - Discrimination Networks
KW  - Rete Netzwerk
KW  - Gator Netzwerk
KW  - modellgetriebene Softwareentwicklung
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-405929
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bleek, Katrin
T1  - Phosphonathaltige (Co)Polymere und ihr Einfluss auf die Mineralisation von Calciumphosphat
T1  - Phosphonate containing (co)polymers and their influence on the mineralisation of calcium phosphate
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Polymere hergestellt, die bestimmte funktionelle Gruppen beinhalten. Diese Gruppen werden zum Teil durch Alkylketten geschützt, zum Teil liegen sie ungeschützt im Polymer vor. Mit diesen Polymeren wurden Untersuchungen mit knochenähnlichen Materialien sogenanntem Calciumphosphat durchgeführt. Es wurde der Einfluss der verschiedenen Polymere auf die Bildung dieser knochenähnlichen Substanzen untersucht und auch der Einfluss auf die Stabilität und das Auflösungsverhalten der Calciumphosphate. Dabei sollte ein besonderes Augenmerk auf die funktionellen Gruppen, sogenannte Phosphonsäuren und deren Ester, die die Phosphonsäuren schützen, gesetzt werden. Es stellte sich heraus, dass bei der Bildung der knochenähnlichen Materialien die Polymere mit Estergruppen eine leichte Förderung der Calciumphosphat-Bildung verursachen, während die ungeschützten Polymere die Bildung des „Knochenmaterials“ sehr stark verzögern. Dieser Effekt verstärkt sich noch, wenn eine weitere bestimmte Komponente zum Polymer hinzukommt und somit ein Copolymer gebildet wird. Diese Copolymere beschleunigen bzw. verlangsamen die Calciumphosphatbildung noch stärker. Werden Polymere mit einem anderen Polymergerüst aber den gleichen Phosphonsäuresetern in den Seitenketten verwendet, ändert sich der Einfluss der Calciumphosphat-Bildung wenig. Verglichen mit Polymeren ohne solche Phosphonsäuregruppen wird erkennbar, dass es weniger die Phosphonsäuregruppe ist, die die Mineralisation beeinflusst, sondern es eher eine Folge der Säure im Polymer ist. 
Wird die Stabilisierung und Auflösung der Knochenähnlichen Substanzen betrachtet, fällt auf, dass auch hier wieder die Säuren den größten Effekt ausüben. Die Phosphonsäuregruppen scheinen dabei jedoch tatsächlich einen besonderen Effekt auszuüben, da bei diesen die Stabilisierung und auch das Auflösungsvermögen von Calciumphospaht von allen untersuchten Polymeren am größten sind. 
In der Arbeit konnte außerdem gezeigt werden, dass die Polymere und Copolymere mit Phosphonsäuregruppen einen leicht positiven Effekt auf die Zahngesundheit zeigen. Die Zahl von Bakterien auf der Zahnoberfläche konnte reduziert werden und bei der Untersuchung der Zahnauflösung wurde eine glattere Zahnoberfläche erhalten, jedoch wurde auch mit den untersuchten Polymeren der Zahn im Inneren angegriffen.  Weitere Untersuchungen können hier noch genaueren Aufschluss geben. Außerdem sollten auch die Polymere mit dem unterschiedlichen Polymergerüst und Phosphonsäureestergruppen untersucht werden.
Letztere Polymere wurden verwendet, um festere “gelartige“ Polymernetzwerke herzustellen und deren Einfluss auf die Calciumphosphatmineralisation zu untersuchen. Es stellte sich heraus, dass ohne das Einbetten einiger Calciumphosphatteilchen keine Bildung von Calciumphospaht an den Materialien ausgelöst wurde, wurden die sogenannten Hydrogele jedoch mit Calciumphosphatpartikeln geimpft, konnte deutliches weiteres Calciumphosphatwachstum beobachtet werden. Das Material lässt sich auch in verschiedene Formen bringen. Somit könnte das System nach weiteren Untersuchungen zur Verträglichkeit mit Zellen oder Geweben ein mögliches Material für Implantate darstellen, mit denen gezielt Knochenwachstum eingeleitet werden könnte.
N2  - In the present work, various polymers containing certain functional groups have been prepared. Some of these groups are protected by alkyl chains, some of which are unprotected in the polymer. With these polymers, investigations were carried out with bone-like materials called calcium phosphate. The influence of the different polymers on the formation of these bone-like substances was investigated and also the influence on the stability and the dissolution behavior of the calcium phosphates. Particular attention should be paid to the functional groups, so-called phosphonic acids and their esters, which protect the phosphonic acids. It has been found that in the formation of the bone-like materials, the polymers with ester groups cause easy promotion of calcium phosphate formation, while the unprotected polymers greatly retard formation of the "bone material". This effect is further enhanced when a further specific component is added to the polymer and thus a copolymer is formed. These copolymers accelerate or slow calcium phosphate formation even more. If polymers with a different polymer backbone but the same phosphonic acid in the side chains used, the influence of calcium phosphate formation changes little. Compared with polymers without such phosphonic acid groups, it will be appreciated that it is less the phosphonic acid group that affects mineralization, but rather is a consequence of the acid in the polymer.
If the stabilization and dissolution of the bone-like substances is considered, it is noticeable that here too the acids exert the greatest effect. The phosphonic acid groups, however, actually seem to exert a special effect, since in these the stabilization and also the dissolving power of calcium phosphate are the greatest of all the polymers investigated.
The work also showed that the polymers and copolymers with phosphonic acid groups have a slightly positive effect on dental health. The number of bacteria on the surface of the tooth could be reduced, and in the study of tooth dissolution, a smoother tooth surface was obtained, but also with the investigated polymers the tooth was attacked inside. Further investigations can provide even more detailed information here. In addition, the polymers with the different polymer backbone and phosphonic ester groups should also be investigated.
The latter polymers were used to make firmer "gel-like" polymer networks and study their influence on calcium phosphate mineralization. It was found that without the incorporation of some calcium phosphate particles no formation of calcium phosphate on the materials was initiated, however, the so-called hydrogels were inoculated with calcium phosphate particles, and significant further calcium phosphate growth could be observed. The material can also be put into different shapes. Thus, after further studies on compatibility with cells or tissues, the system could be a potential material for implants to target bone growth.
KW  - Calciumphosphat
KW  - Calcium phosphate
KW  - polymervermittelte Biomineralisation
KW  - polymer induced Biomineralization
KW  - phosphonathaltige Polymere
KW  - phosphonate containing polymers
KW  - Calcium Bindungsstelle
KW  - Calcium binding site
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-406630
ER  - 
TY  - THES
A1  - Braun, Max
T1  - Heterogeneous Catalysis for the Conversion of Fructose to Chemicals and Fuel in a Continuous Flow Process
T1  - Umsetzung von Fruktose zu Chemikalien und Treibstoff mittels heterogener Katalysatoren in einem kontinuierlichen Prozess
N2  - Die Umsetzung von Zucker (Kohlenhydrate) in einem kontinuierlichen Prozess eröffnet Möglichkeiten der Synthese diverser Chemikalien und Treibstoff aus erneuerbaren Ressourcen, welche heute überwiegend aus fossilen Quellen stammen. Passend zum Konzept der Bioraffinerie und der „grünen Chemie“, liegt der Fokus dieser Arbeit auf der Umsetzung von in Ethanol gelöster Fruktose in einem kontinuierlichen Verfahren, mit Hilfe eigens entwickelter heterogener Katalysatoren. Die Dehydratisierung von Fruktose wird mit einem heterogenen Säurekatalysator realisiert, während die Folgeprodukte mittels einer Hydrodesoxygenierung umgesetzt werden. Für den zweiten Schritt kommen Metallkatalysatoren auf Basis von Nickel und Wolframcarbid (WC) zum Einsatz, wodurch der Einsatz teurer Edelmetalle vermieden werden kann. Hauptprodukte des zweistufigen Verfahrens sind 2,5-Dimethylfuran (DMF) und Ethyllevulinat (EL). Beide Moleküle sind vielversprechende alternative Treibstoffe, bzw. können gebräuchlichen Treibstoffen beigemischt werden, um deren Einsatz zu reduzieren und schrittweise zu substituieren. Alternativ können die Zwischenprodukte der Dehydratisierung, sowie DMF und EL weiter zu Chemikalien umgesetzt werden, welche in der Polymersynthese, als Lösungsmittel oder als Grundchemikalien eingesetzt werden können. 
Die Entwicklung der jeweiligen Katalysatoren für Dehydratisierungs- und Hydrodesoxygenierungsreaktionen erfolgt auf Basis von karbonisierter Biomasse, sowie Wolframcarbid. Die jeweiligen Reaktivitäten werden durch Standardreaktionen getestet, wobei sich Wolframcarbid in Nanopartikelform, in Kombination mit Wasserstoff als sehr aktiv erwiesen hat. Der selbst entwickelte aktivierte Kohlenstoff, das kommerzielle Amberlyst 15, sowie Wolframcarbid mit zusätzlichen Nickel-Nanopartikeln werden für weiterführende Reaktionen in einem kontinuierlichen Prozess herangezogen und kombiniert.
Um den Umsatz von Fruktose zu DMF in einer „zwei Reaktoren Anlage“ zu ermöglichen, wird eine Erweiterung eines kommerziellen Reaktorsystems um einen weiteren Reaktor vorgenommen. Die Verweilzeit in der Reaktoranlage beträgt somit ca. 14 Minuten, wobei 11 Minuten auf die erste Säule (Dehydratisierung) und 3 Minuten auf die zweite Säule (Hydrodesoxygenierung) entfallen. In diesem kontinuierlichen und zweistufigen System lassen sich Ausbeuten von 38.5 % DMF und 47 % EL erzielen. Ein kontinuierlicher Lauf von sieben Stunden zeigt die Stabilität der eingesetzten Katalysatoren, auch wenn eine geringe Deaktivierung des Dehydratisierungskatalysators beobachtet werden kann. Der Ni@WC Katalysator zeigte hingegen keine Abnahme der Nickel Konzentration und somit kommt es zu keiner Auswaschung des Metalls. Das gebildete EL wurde hingegen nicht umgesetzt und verbleibt unverändert in Lösung. 
Das zweistufige System wurde schließlich in einem Mischkatalysatorsystem kombiniert, wobei auf aktivierten und sulfonierten Kohlenstoff zurückgegriffen wurde. Dieser zeigte bereits eine Transferhydrodesoxygenierungsaktivität. Diese Beobachtung ist deshalb bemerkenswert, da erst seit kurzem bekannt ist, dass Graphenstrukturen an sich katalytisch aktiv sein können. Um diese Aktivität weiter zu steigern, wurde der aktivierte Kohlenstoff mit 10 wt% Ni@WC gemischt, sodass beide Katalysatoren in einer Säule vorliegen. Die ursprünglichen 2 % DMF Ausbeute mit reinem aktivierten Kohlenstoff können somit auf 12 % gesteigert werden, da das Folgeprodukt EL hierbei vermieden wird und das Zwischenprodukt „HMF Derivat“ direkt zu DMF weiter reagieren kann. Dieses Ergebnis zeigt das Potential der „ein Reaktor Umsetzung“, weshalb eine kontinuierliche Durchflussreaktoranlage im Litermaßstab als Scale-Up des vorhergehenden Labormaßstabs realisiert wurde. Der 800 mm x 28.5 mm Reaktor bedient eine maximale Flussrate von 50 mL min-1, Drücke von 100 bar und Temperaturen bis zu  500 °C.
N2  - The valorization of carbohydrates is one of the most promising fields in green chemistry, as it enables to produce bulk chemicals and fuels out of renewable and abundant resources, instead of further exploiting fossil feedstocks. The focus in this thesis is the conversion of fructose, using dehydration and hydrodeoxygenation reactions. The main goal is to find an easy continuous process, including the solubility of the sugar in a green solvent, the conversion over a solid acid as well as over a metal@tungsten carbide catalyst. 
At the beginning of this thesis, solid acid catalysts are synthesized by using carbohydrate material like glucose and starch at high temperatures (up to 600 °C). Additionally a third carbon is synthesized, using an activation method based on Ca(OH)2. After carbonization and further sulfonation, using fuming sulfuric acid, the three resulting catalysts are characterized together with sulfonated carbon black and Amberlyst 15 as references. In order to test all solid acid catalysts in reaction, a 250 mm x 4.6 mm stainless steel column is used as a fixed-bed continuous reactor. The temperature (110 °C to 250 °C) and residence time (2 to 30 minutes) is varied, and a direct relationship between contact time and selectivity is determined. The reaction mechanism, as well as the product distribution is showing a dehydration step of fructose towards 5-hydroxymethylfurfural (HMF). These furan-ring molecules are considered as “sleeping giants”, due to the possibility of using them as fuel, but also for upgrading them to chemicals like terephthalic acid or p-xylene. Consecutive reactions are producing levulinic acid, as well as condensation products with ethanol and formic acid. The activated carbon is additionally showing a 2 % yield of 2,5-Dimethylfuran (DMF) production, pointing towards the extraordinary properties of this catalyst. Without a metal catalyst present, what is normally necessary for hydrogenation reactions, a transferhydrogenation (with formic acid) is observed. The active catalyst was therefore carbon itself, what activated the hydrogen on its surface. This phenomenon was just very rarely observed so far. Expensive noble metals are the material of choice, when it comes to hydrogenation reactions nowadays and cheaper alternatives are necessary.
By postulating a similar electronic structure of tungsten carbide (WC) to platinum by Lewy and Boudart, research is focusing on the replacement of Pt. The production of nano-sized tungsten carbide particles (7.5 ± 2.5 nm, 70 m2 g-1) is enabled by the so called “urea glass route” and its catalytic performances are compared to commercial material. It is shown, that the activity is strongly dependent on the size of the particles as well as the surface area. Nano-sized tungsten carbide is showing activity for hydrogenation reactions under mild conditions (maximum 150 °C, 30 bar). This material therefore opens up new possibilities for replacing the rare and expensive platinum with tungsten carbide based catalysts.  
Additionally different metal nanoparticles of palladium, copper and nickel are deposited on top of WC to further promote its reactivity. The nickel nanoparticles are strongly connected to WC and showed the best activity as well as selectivity for upgrading HMF with hydrodeoxygenation. The Ni@WC is not leaching and is showing very good hydrodeoxygenation properties with DMF yields up to 90 percent. Copper@WC is not showing good activity and palladium@WC enables undesired consecutive reactions, hydrogenating the furan ring system.
In order to enable the upgrade of fructose to DMF directly in a continuous system, the current H CUBE Pro TM hydrogenation system is customized with a second reaction column. A 250 mm x 4.6 mm stainless steel reactor column is connected ahead of the hydrogen insertion, enabling the dehydration of fructose to HMF derivatives, before pumping these products into the second column for hydrogenation. The overall residence time in the two column reactor system is 14 minutes. The overall results are an almost full conversion with a yield of 38.5 % DMF and 47 % yield of EL. The main disadvantage is the formation of higher mass products, so called humins, which start depositing on top of the catalysts, blocking their active sites. 
In general it can be stated, that a two column system goes along with a higher investment as well as more maintenance costs, compared to a one column catalytic approach. To develop a catalyst, which is on the one hand able to dehydrate as well as hydrodeoxygenate the reactants, is aimed for at the last part of the thesis. The activated carbon however shows already activity for hydrodeoxygenation without any metal present and offers itself therefore as an alternative to overcome the temperature instability of Amberlyst 15 (max. 120 °C) for a combined DMF production directly from fructose. The activity for the upgrade to DMF is increased from 2 % to 12 % DMF yield in one mixed continuous column.
In order to scale up the entire one column approach, an 800 mm x 28.5 mm inner diameter column was planned and manufactured. The system is scaled up and assembled, whereas this flow reactor system is able to be run with 50 mL min-1 maximum flow rate, to stand a pressure of maximum 100 bar and be heated to around 500 °C. The tubing and connections, as well as the used devices are planned according to be safe and easy in use. The scaled-up approach offers a reaction column 120 times bigger (510 ml) then the first extension of the commercial system. This further extension offers the possibility of ranging between 1 and 1000 mL min-1, making it possible to use the approach in pilot plant applications.
KW  - Biorefinery
KW  - Catalysis
KW  - Hydroxymethylfurfural
KW  - Upgrade of Fructose
KW  - Bioraffinerie
KW  - Katalyse
KW  - Hydroxymethylfurfural
KW  - Aufarbeitung von Fruktose
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-410370
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bredow, Eva
T1  - Geodynamic models of plume-ridge interaction
T1  - Geodynamische Modelle der Interaktion von Plumes und Mittelozeanischen Rücken
BT  - case studies of the Réunion, Iceland and Kerguelen mantle plumes
BT  - Fallstudien der Réunion-, Island- und Kerguelen-Mantleplumes
N2  - According to the classical plume hypothesis, mantle plumes are localized upwellings of hot, buoyant material in the Earth’s mantle. They have a typical mushroom shape, consisting of a large plume head, which is associated with the formation of voluminous flood basalts (a Large
Igneous Province) and a narrow plume tail, which generates a linear, age-progressive chain of volcanic edifices (a hotspot track) as the tectonic plate migrates over the relatively stationary plume. Both plume heads and tails reshape large areas of the Earth’s surface over many tens of millions of years.

However, not every plume has left an exemplary record that supports the classical hypothesis. The main objective of this thesis is therefore to study how specific hotspots have created the crustal thickness pattern attributed to their volcanic activities. Using regional geodynamic
models, the main chapters of this thesis address the challenge of deciphering the three individual (and increasingly complex) Réunion, Iceland, and Kerguelen hotspot histories, especially focussing on the interactions between the respective plume and nearby spreading ridges.

For this purpose, the mantle convection code ASPECT is used to set up three-dimensional numerical models, which consider the specific local surroundings of each plume by prescribing time-dependent boundary conditions for temperature and mantle flow. Combining reconstructed plate boundaries and plate motions, large-scale global flow velocities and an inhomogeneous lithosphere thickness distribution together with a dehydration rheology represents a novel setup for regional convection models.

The model results show the crustal thickness pattern produced by the plume, which is compared to present-day topographic structures, crustal thickness estimates and age determinations of volcanic provinces associated with hotspot activity. Altogether, the model results agree well
with surface observations. Moreover, the dynamic development of the plumes in the models provide explanations for the generation of smaller, yet characteristic volcanic features that were previously unexplained. Considering the present-day state of a model as a prediction for the
current temperature distribution in the mantle, it cannot only be compared to observations on the surface, but also to structures in the Earth’s interior as imaged by seismic tomography.

More precisely, in the case of the Réunion hotspot, the model demonstrates how the distinctive gap between the Maldives and Chagos is generated due to the combination of the ridge geometry and plume-ridge interaction. Further, the Rodrigues Ridge is formed as the surface expression
of a long-distance sublithospheric flow channel between the upwelling plume and the closest ridge segment, confirming the long-standing hypothesis of Morgan (1978) for the first time in a dynamic context. The Réunion plume has been studied in connection with the seismological
RHUM-RUM project, which has recently provided new seismic tomography images that yield an excellent match with the geodynamic model.

Regarding the Iceland plume, the numerical model shows how plume material may have accumulated in an east-west trending corridor of thin lithosphere across Greenland and resulted in simultaneous melt generation west and east of Greenland. This provides an explanation for the
extremely widespread volcanic material attributed to magma production of the Iceland hotspot and demonstrates that the model setup is also able to explain more complicated hotspot histories. The Iceland model results also agree well with newly derived seismic tomographic images. 

The Kerguelen hotspot has an extremely complex history and previous studies concluded that the plume might be dismembered or influenced by solitary waves in its conduit to produce the reconstructed variable melt production rate. The geodynamic model, however, shows that a constant plume influx can result in a variable magma production rate if the plume interacts with nearby mid-ocean ridges. Moreover, the Ninetyeast Ridge in the model is created by on-ridge activities, while the Kerguelen plume was located beneath the Australian plate. This is also a contrast to earlier studies, which described the Ninetyeast Ridge as the result of the Indian plate passing over the plume. Furthermore, the Amsterdam-Saint Paul Plateau in the model is the result of plume material flowing from the upwelling toward the Southeast Indian Ridge, whereas previous geochemical studies attributed that volcanic province to a separate deep plume.

In summary, the three case studies presented in this thesis consistently highlight the importance of plume-ridge interaction in order to reconstruct the overall volcanic hotspot record as well as specific smaller features attributed to a certain hotspot. They also demonstrate that it is not necessary to attribute highly complicated properties to a specific plume in order to account for complex observations. Thus, this thesis contributes to the general understanding of plume dynamics and extends the very specific knowledge about the Réunion, Iceland, and Kerguelen mantle plumes.
N2  - Nach der klassischen Plume-Hypothese sind Mantelplumes lokalisierte Aufströme aus heißem, aufsteigenden Material im Erdmantel und haben eine typische pilzförmige Struktur. Sie bestehen aus einem großen Plume-Kopf, der mit der Bildung von voluminösen Flutbasalten (einer Magmatischen Großprovinz) assoziiert wird und einem engen Plume-Schlauch, der eine lineare Kette von Vulkanen mit aufsteigendem Alter (einen Hotspot-Track) erzeugt, indem die tektonische Platte über den relativ stationären Plume wandert. Sowohl Plume-Köpfe als auch Plume-Schläuche formen große Gebiete der Erdoberfläche über viele zehn Millionen Jahre um.

Allerdings hat nicht jeder Plume mustergültige Spuren hinterlassen, die die klassische Hypothese unterstützen. Das Hauptziel dieser Arbeit ist daher zu untersuchen, wie ein spezifischer Hotspot den ihm zugeordneten Hotspot-Track erzeugt hat. Mit Hilfe regionaler geodynamischer Modelle stellen sich die Hauptkapitel dieser Arbeit der Herausforderung, die drei individuellen (und zunehmend komplexen) Geschichten des Réunion-, Island- und Kerguelen-Hotspots zu
entschlüsseln, wobei insbesondere die Wechselwirkungen zwischen dem jeweiligen Plume und nahegelegenen Mittelozeanischen Rücken im Mittelpunkt stehen.

Zu diesem Zweck wird der Mantelkonvektions-Code ASPECT verwendet, um dreidimensionale numerische Modelle zu erstellen, die die spezielle lokale Umgebung jedes Plumes berücksichtigen, indem zeitabhängige Randbedingungen für Temperatur und Mantelströmung vorgeschrieben werden. Die Kombination von rekonstruierten Plattengrenzen und Plattenbewegungen, großräumigen globalen Strömungsgeschwindigkeiten und einer inhomogenen Lithosphärendickenverteilung zusammen mit einer Dehydrierungs-Rheologie stellt eine neue Konfiguration für regionale Konvektionsmodelle dar.

Die Modellergebnisse zeigen die vom Plume produzierte Verteilung von vulkanischem Material, die mit heutigen topographischen Strukturen, Schätzungen der Krustendicke und Altersbestimmungen vulkanischer Provinzen verglichen wird. Insgesamt stimmen die Modellergebnisse gut mit den Oberflächenbeobachtungen überein. Darüber hinaus liefert die dynamische Entwicklung der Plumes in den Modellen Erklärungen für die Erzeugung kleinerer, aber charakteristischer vulkanischer Strukturen, deren Herkunft bisher unerklärt war. Betrachtet man den heutigen Zustand eines Modells als Vorhersage für die aktuelle Temperaturverteilung im Mantel, kann man ihn nicht nur mit Beobachtungen an der Oberfläche vergleichen, sondern auch mit Strukturen im Erdinneren, wie sie durch seismische Tomographie abgebildet werden.

Genauer gesagt zeigt das Modell im Falle des Réunion-Hotspots, wie die charakteristische Lücke zwischen den Malediven und Chagos aufgrund der Kombination der Geometrie des Mittelozeanischen Rückens und der Interaktion zwischen Plume und Rücken erzeugt wird. Des Weiteren wird der Rodrigues-Rücken als Oberflächenerscheinung eines sublithosphärischen Strömungskanals zwischen dem aufsteigenden Plume und dem nächstgelegenen Segment des Mittelozeanischen Rückens gebildet, was die langjährige Hypothese von Morgan (1978) zum ersten Mal in einem dynamischen Kontext bestätigt. Der Réunion-Plume wurde im Rahmen des seismo-
logischen RHUM-RUM-Projektes untersucht, das kürzlich neue seismische Tomographiebilder ergeben hat, die eine exzellente Übereinstimmung mit dem geodynamischen Modell aufweisen.

Was den Island-Plume betrifft, so zeigt das numerische Modell, wie sich Plume-Material in einem von Ost nach West verlaufenden Korridor dünner Lithosphäre in Grönland angesammelt haben könnte und zu einer gleichzeitigen Schmelzerzeugung westlich und östlich von Grönland geführt hat. Dies erklärt das extrem weit verbreitete vulkanische Material, das der Magmaproduktion des Island-Hotspots zugeschrieben wird, und demonstriert, dass der Modell-Aufbau auch kompliziertere Hotspot-Geschichten erklären kann. Die Ergebnisse des Island-Modells stimmen ebenfalls gut mit neu erzeugten seismischen Tomographiebildern überein.

Der Kerguelen-Hotspot hat eine äußerst komplexe Geschichte und frühere Studien kamen zu dem Schluss, dass der Plume eine zerrissene Struktur oder durch einzelne Wellen im Schlauch beeinflusst sein könnte, um die rekonstruierte variable Schmelzproduktionsrate zu erzeugen. Das geodynamische Modell zeigt jedoch, dass ein konstanter Plume-Einstrom zu einer variablen Magmaproduktionsrate führen kann, wenn der Plume mit nahegelegenen mittelozeanischen Rücken interagiert. Darüber hinaus wird der Neunzig-Grad-Ost-Rücken im Modell am Mittelozeanischen Rücken erschaffen, während der Kerguelen-Plume unter der australischen Platte lag. Dies steht auch im Gegensatz zu früheren Studien, die den Neunzig-Grad-Ost-Rücken als Ergebnis der über den Plume wandernden indischen Platte beschrieben haben. Darüber hinaus ist das Amsterdam-Saint Paul-Plateau im Modell das Ergebnis von Plume-Material, das von der Aufstiegsregion in Richtung des Südostindischen Rückens fließt, wohingegen frühere geochemische Studien diese vulkanische Provinz einem separaten tiefen Plume zugeschrieben haben.

Zusammenfassend verdeutlichen die drei in dieser Arbeit präsentierten Fallstudien die Bedeutung der Interaktion zwischen Plume und Mittelozeanischen Rücken für die Rekonstruktion der Verteilung des gesamten vom Hotspot erzeugten vulkanischen Materials sowie von spezifischen kleineren Strukturen, die einem bestimmten Hotspot zugeordnet sind. Es wird auch gezeigt, dass es nicht notwendig ist, einem bestimmten Plume hochkomplizierte Eigenschaften zuzuschreiben, um komplexe Beobachtungen zu erklären. Somit trägt diese Arbeit zum allgemeinen Verständnis der Dynamik von Plumes bei und erweitert das sehr spezifische Wissen über die Réunion-, Island-, und Kerguelen-Mantelplumes.
KW  - geodynamic models
KW  - plume-ridge interaction
KW  - Réunion
KW  - Iceland
KW  - Kerguelen
KW  - mantle plumes
KW  - geodynamische Modelle
KW  - Plume-Rücken Interaktion
KW  - Réunion
KW  - Island
KW  - Kerguelen
KW  - Mantleplumes
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-411732
ER  - 
TY  - THES
A1  - Carus, Jana
T1  - Plant-habitat interactions in brackish marshes
T1  - Pflanzen-Habitat Interaktionen in Tidemarschen
BT  - coping with, adapting to and modifying the environment
N2  - Estuarine marshes are ecosystems that are situated at the transition zone between land and water and are thus controlled by physical and biological interactions. Marsh vegetation offers important ecosystem services by filtrating solid and dissolved substances from the water  and providing habitat. By buffering a large part of the arriving flow velocity, attenuating wave energy and serving as erosion control for riverbanks, tidal marshes furthermore reduce the destructive effects of storm surges and storm waves and thus contribute to ecosystem-based shore protection. However, in many estuaries, extensive embankments, artificial bank protection, river dredging and agriculture threaten tidal marshes. Global warming might entail additional risks, such as changes in water levels, an increase of the tidal amplitude and a resulting shift of the salinity zones. This can affect the dynamics of the shore and foreland vegetation, and vegetation belts can be narrowed or fragmented. Against this background, it is crucial to gain a better understanding of the processes underlying the spatio temporal vegetation dynamics in brackish marshes. Furthermore, a better understanding of how plant-habitat relationships generate patterns in tidal marsh vegetation is vital to maintain ecosystem functions and assess the response of marshes to environmental change as well as the success of engineering and restoration projects. 
For this purpose, three research objectives were addressed within this thesis: (1) to explore the possibility of vegetation serving as self-adaptive shore protection by quantifying the reduction of current velocity in the vegetation belt and the morphologic plasticity of a brackish marsh pioneer, (2) to disentangle the roles of abiotic factors and interspecific competition on species distribution and stand characteristics in brackish marshes, and (3) to develop a mechanistic vegetation model that helps analysing the influence of habitat conditions on the spatio-temporal dynamic of tidal marsh vegetation. These aspects were investigated using a combination of field studies and statistical as well as process-based modelling. 
To explore the possibility of vegetation serving as self-adaptive coastal protection, in the first study, we measured current velocity with and without living vegetation, recorded ramet density and plant thickness during two growing periods at two locations in the Elbe estuary and assessed the adaptive value of a larger stem diameter of plants at locations with higher mechanical stress by biomechanical measurements. The results of this study show that under non-storm conditions, the vegetation belt of the marsh pioneer Bolboschoenus maritimus is able to buffer a large proportion of the flow velocity. We were furthermore able to show that morphological traits of plant species are adapted to hydrodynamic forces by demonstrating a positive correlation between ramet thickness and cross-shore current. In addition, our measurements revealed that thicker ramets growing at the front of the vegetation belt have a significantly higher stability than ramets inside the vegetation belt. This self-adaptive effect improves the ability of B. maritimus to grow and persist in the pioneer zone and could provide an adaptive value in habitats with high mechanical stress.
In the second study, we assessed the distribution of the two marsh species and a set of stand characteristics, namely aboveground and belowground biomass, ramet density, ramet height and the percentage of flowering ramets. Furthermore, we collected information on several abiotic habitat factors to test their effect on plant growth and zonation with generalised linear models (GLMs). Our results demonstrate that flow velocity is the main factor controlling the distribution of Bolboschoenus maritimus and Phragmites australis. Additionally, inundation height and duration, as well as intraspecific competition affect distribution patterns. This study furthermore shows that cross-shore flow velocity does not only directly influence the distribution of the two marsh species, but also alters the plants’ occurrence relative to inun-dation height and duration. This suggests an effect of cross-shore flow velocity on their tolerance to inundation. The analysis of the measured stand characteristics revealed a negative effect of total flow velocity on all measured parameters of B. maritimus and thus confirmed our expectation that flow velocity is a decisive stressor which influences the growth of this species. 
To gain a better understanding of the processes and habitat factors influencing the spatio-temporal vegetation dynamics in brackish marshes, I built a spatially explicit, mechanistic model applying a pattern-oriented modelling approach. A sensitivity analysis of the para-meters of this dynamic habitat-macrophyte model HaMac suggests that rhizome growth is the key process for the lateral dynamics of brackish marshes. From the analysed habitat factors, P. australis patterns were mainly influenced by flow velocity. The competition with P. australis was of key importance for the belowground biomass of B. maritimus. Concerning vegetation dynamics, the model results emphasise that without the effect of flow velocity the B. maritimus vegetation belt would expand into the tidal flat at locations with present vegetation recession, suggesting that flow velocity is the main reason for vegetation recession at exposed locations.
Overall, the results of this thesis demonstrate that brackish marsh vegetation considerably contributes to flow reduction under average flow conditions and can hence be a valuable component of shore-protection schemes. At the same time, the distribution, growth and expansion of tidal marsh vegetation is substantially influenced by flow. Altogether, this thesis provides a clear step forward in understanding plant-habitat interactions in tidal marshes. Future research should integrate studies of vertical marsh accretion with research on the factors that control the lateral position of marshes.
N2  - Tidemarschen sind Ökosysteme, die sich am Übergang zwischen Land und Wasser befinden und deshalb von Wechselwirkungen zwischen physikalischen und biologischen Prozessen beherrscht werden. Marschvegetation bietet wichtige Ökosystemleistungen, wie das Filtern von festen und gelösten Stoffen aus dem Wasser und die Bereitstellung von Lebensraum für Tiere. Außerdem verringern Marschen die zerstörerische Wirkung von Sturmfluten und Sturmwellen und tragen so zu einem ökosystembasierten Uferschutz bei. Doch in vielen Fluss­mündungen bedrohen umfangreiche Eindeichungen, künstlicher Uferschutz, Fluss­ver­tiefun­gen und die Landwirtschaft die Tidemarschen. Die globale Erwärmung könnte zusätz­liche Risiken, wie etwa Änderungen der Wasserstände, eine weitere Erhöhung der Gezeiten­amplitude und eine daraus resultierende Verschiebung der Salinitätszonen mit sich bringen. Dies kann die Dynamik der Ufer- und Vorlandvegetation beeinflussen und die Vegetations­gürtel verschmälern oder fragmentieren. Vor diesem Hintergrund ist es entscheidend, ein besseres Verständnis der Prozesse zu erlangen, die der raum-zeitlichen Vegetationsdynamik in Tidemarschen zugrunde liegen. Darüber hinaus ist sind zusätzliche Erkenntnisse darüber, wie Pflanzen-Umwelt-Beziehungen die Muster in Marschen beeinflussen, von entscheidender Bedeutung um Ökosystemfunktionen aufrechtzuerhalten und die Reaktion von Marschen auf Umweltveränderungen sowie den Erfolg von Ingenieur- und Restaurierungsprojekten zu bewerten.
Zu diesem Zweck wurden in dieser Arbeit drei Forschungsziele gesetzt: (1) das Erforschen der Möglichkeit der Vegetation als selbstanpassender Uferschutz zu dienen, (2) das Ermitteln der Rolle verschiedener Faktoren auf die Artenverbreitung und verschiedene Pflanzen­merk­male in Tidemarschen und (3) die Entwicklung eines prozess-basierten Vegetations­modells, das die Analyse des Einflusses von Lebensraumbedingungen auf die raum-zeitliche Dynamik der Marschvegetation unterstützt. Diese Aspekte wurden anhand einer Kombination von Feld­studien und statistischer sowie prozessbasierter Modellierung untersucht.
Ins­gesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die Marschvegetation erheblich zur Strömungsreduktion unter durchschnittlichen Strömungsverhältnissen beiträgt und somit ein wertvoller Bestandteil von Uferschutzsystemen sein kann. Darüber hinaus konnte Strömung als Hauptfaktor für die Verbreitung, das Wachstum und die Expansion von Marschvegetation identifiziert werden. Diese Arbeit trägt maßgeblich zur Verbesserung des Verständnisses von Pflanzen-Habitat Interaktionen in Tidemarschen bei. Zukünftige Forschung sollte Studien des vertikalen Marschwachstums mit der Analyse der Faktoren, die die laterale Position der Marschen kontrollieren verknüpfen.
KW  - plant-habitat interactions
KW  - estuary
KW  - ecological modelling
KW  - Pflanzen-Habitat Interaktionen
KW  - Ästuar
KW  - ökologische Modellierung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404966
ER  - 
TY  - THES
A1  - Charan, Himanshu
T1  - Self assembled transmembrane protein polymer conjugates for the generation of nano thin membranes and micro compartments
T1  - Selbstassemblierte Transmembranprotein-Polymer Konjugate für die Herstellung von nanodünnen Membranen und Mikrokompartimenten
N2  - This project was focused on generating ultra thin stimuli responsive membranes with an embedded transmembrane protein to act as the pore. The membranes were formed by crosslinking of transmembrane protein polymer conjugates. The conjugates were self assembled on air water interface and the polymer chains crosslinked using a UV crosslinkable comonomer to engender the membrane. The protein used for the studies reported herein was one of the largest transmembrane channel proteins, ferric hydroxamate uptake protein component A (FhuA), found in the outer membrane of Escherichia coli (E. coli). The wild type protein and three genetic variants of FhuA were provided by the group of Prof. Schwaneberg in Aachen. The well known thermo responsive poly(N isopropylacrylamide) (PNIPAAm) and the pH and thermo responsive polymer poly((2-dimethylamino)ethyl methacrylate) (PDMAEMA) were conjugated to FhuA and the genetic variants via controlled radical polymerization (CRP) using grafting from technique. These polymers were chosen because they would provide stimuli handles in the resulting membranes. The reported polymerization was the first ever attempt to attach polymer chains onto a membrane protein using site specific modification.

The conjugate synthesis was carried out in two steps – a) FhuA was first converted into a macroinitiator by covalently linking a water soluble functional CRP initiator to the lysine residues. b) Copper mediated CRP was then carried out in pure buffer conditions with and without sacrificial initiator to generate the conjugates.

The challenge was carrying out the modifications on FhuA without denaturing it. FhuA, being a transmembrane protein, requires amphiphilic species to stabilize its highly hydrophobic transmembrane region. For the experiments reported in this thesis, the stabilizing agent was 2 methyl 2,4-pentanediol (MPD). Since the buffer containing MPD cannot be considered a purely aqueous system, and also because MPD might interfere with the polymerization procedure, the reaction conditions were first optimized using a model globular protein, bovine serum albumin (BSA). The optimum conditions were then used for the generation of conjugates with FhuA.

The generated conjugates were shown to be highly interfacially active and this property was exploited to let them self assemble onto polar apolar interfaces. The emulsions stabilized by particles or conjugates are referred to as Pickering emulsions. Crosslinking conjugates with a UV crosslinkable co monomer afforded nano thin micro compartments. Interfacial self assembly at the air water interface and subsequent UV crosslinking also yielded nano thin, stimuli responsive membranes which were shown to be mechanically robust. Initial characterization of the flux and permeation of water through these membranes is also reported herein. The generated nano thin membranes with PNIPAAm showed reduced permeation at elevated temperatures owing to the resistance by the hydrophobic and thus water-impermeable polymer matrix, hence confirming the stimulus responsivity.

Additionally, as a part of collaborative work with Dr. Changzhu Wu, TU Dresden, conjugates of three enzymes with current/potential industrial relevance (candida antarctica lipase B, benzaldehyde lyase and glucose oxidase) with stimuli responsive polymers were synthesized. This work aims at carrying out cascade reactions in the Pickering emulsions generated by self assembled enzyme polymer conjugate.
N2  - Im Rahmen dieses Projekts wurden ultradünne Stimuli responsive Membranen hergestellt, in die ein Transmembranprotein als Pore eingebettet ist. Die Membranen wurden durch das Verlinken von Transmembranprotein-Polymer Konjugaten an Grenzflächen hergestellt. Dazu wurden Konjugate an der Luft-Wasser-Grenzfläche selbstassembliert und die Polymerketten unter Verwendung eines UV-vernetzbaren Comonomers vernetzt. Als Protein wurde einer der größten Transmembran-Proteinkanäle, welcher sich in der Natur in der äußeren Membran von Escherichia coli (E. coli) findet, verwendet, nämlich ferric hydroxamate uptake protein component A (FhuA). Das Wildtyp-Protein und drei genetische Varianten von FhuA wurden von der Gruppe von Prof. Schwaneberg in Aachen zur Verfügung gestellt. Das bekannte thermo responsive Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAAm) und das pH- und thermo responsive Polymer Poly((2-dimethylamino) ethylmethacrylat) (PDMAEMA) wurden über kontrollierte radikalische Polymerisationen (CRP) via der grafting-from Technik an FhuA und die genetischen Varianten konjugiert. Diese responsiven Polymere wurden ausgewählt, weil die Eigenschaften der resultierenden Membranen folglich durch äußere Einflusse verändert werden können. Dabei handelt es sich um das erste Beispiel, Polymerketten von einem Membranprotein ortsspezifisch zu synthetisieren.
Die Konjugatsynthese wurde in zwei Schritten durchgeführt - a) zuerst wurde ein FhuA Makroinitiator durch Anbinden funktioneller CRP Initiatoren an die Lysinreste des Proteins dargestellt. B) durch Kupfer-vermittelte CRP wurden dann in Pufferlösung sowohl mit als auch ohne Opferinitiator die Konjugate synthetisiert.
Die Herausforderung bestand darin, FhuA zu modifizieren ohne das Protein dabei zu denaturieren. Als Transmembranprotein benötigt FhuA amphiphile Agentien, um seine hydrophobe Transmembran Region zu stabilisieren. Für die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Experimente war das stabilisierende Agens 2-Methyl-2,4-pentandiol (MPD). Da der MPD-Puffer  nicht als rein wässriges Medium betrachtet werden kann, und auch, weil MPD das Polymerisationsverfahren beeinflussen könnte, wurden die Reaktionsbedingungen zunächst unter Verwendung eines globulären Modellproteins, nämlich Rinderserumalbumin (BSA), optimiert. Die optimalen Bedingungen wurden dann für die Erzeugung von Konjugaten mit FhuA verwendet.
Die Konjugate zeigten eine hohe Grenzflächenaktivität und diese Eigenschaft wurde für die Selbstassemblierung an polaren/apolaren Grenzflächen ausgenutzt. Wurden Emulsionen durch die Konjugate stabilisiert, so bezeichnet man dies als Pickering-Emulsionen. Das Vernetzen von Konjugaten mit einem UV-vernetzbaren Co-Monomer führt zu nano-dünnen Mikrokompartimenten. Die Selbstassemblierung an der Luft-Wasser-Grenzfläche und anschließende UV-Vernetzung ergaben nano-dünne, Stimuli-responsive Membranen, die sich als mechanisch robust erwiesen. Eine erste Charakterisierung des Flusses und der Permeation von Wasser durch die Membranen wird ebenfalls in dieser Arbeit beschrieben. Die erzeugten nano dünnen Membranen mit PNIPAAm zeigten eine verminderte Permeation bei erhöhten Temperaturen aufgrund der nun hydrophoben und damit wasserundurchlässigen Polymermatrix.
Darüber hinaus wurden für eine Kooperation mit Dr. Changzhu Wu, TU Dresden, Konjugate von drei Enzymen mit industrieller Relevanz (Candida antarctica Lipase B, Benzaldehydlyase und Glucose-Oxidase) synthetisiert. Diese Arbeit zielt auf Kaskadenreaktionen in Pickering-Emulsionen, die durch selbstassemblierte Enzym-Polymer Konjugate katalysiert werden.
KW  - FhuA
KW  - transmembrane protein
KW  - protein-polymer conjugate
KW  - controlled radical polymerization
KW  - ultra-thin membrane
KW  - FhuA
KW  - Transmembranprotein
KW  - Protein-Polymer Konjugaten
KW  - kontrollierte radikalische Polymerisationen
KW  - ultradünne Membranen
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-402060
SP  - xii, 138
ER  - 
TY  - THES
A1  - Che, Xiaoyin
T1  - E-lecture material enhancement based on automatic multimedia analysis
T1  - Online-Vorlesung Materialverbesserung basierend auf automatischer Multimedia-Analyse
N2  - In this era of high-speed informatization and globalization, online education is no longer an exquisite concept in the ivory tower, but a rapidly developing industry closely relevant to people's daily lives. Numerous lectures are recorded in form of multimedia data, uploaded to the Internet and made publicly accessible from anywhere in this world. These lectures are generally addressed as e-lectures. In recent year, a new popular form of e-lectures, the Massive Open Online Courses (MOOCs), boosts the growth of online education industry and somehow turns "learning online" into a fashion.

As an e-learning provider, besides to keep improving the quality of e-lecture content, to provide better learning environment for online learners is also a highly important task. This task can be preceded in various ways, and one of them is to enhance and upgrade the learning materials provided: e-lectures could be more than videos. Moreover, this process of enhancement or upgrading should be done automatically, without giving extra burdens to the lecturers or teaching teams, and this is the aim of this thesis.
The first part of this thesis is an integrated framework of multi-lingual subtitles production, which can help online learners penetrate the language barrier. The framework consists of Automatic Speech Recognition (ASR), Sentence Boundary Detection (SBD) and Machine Translation (MT), among which the proposed SBD solution is major technical contribution, building on Deep Neural Network (DNN) and Word Vector (WV) and achieving state-of-the-art performance. Besides, a quantitative evaluation with dozens of volunteers is also introduced to measure how these auto-generated subtitles could actually help in context of e-lectures.

Secondly, a technical solution "TOG" (Tree-Structure Outline Generation) is proposed to extract textual content from the displaying slides recorded in video and re-organize them into a hierarchical lecture outline, which may serve in multiple functions, such like preview, navigation and retrieval. TOG runs adaptively and can be roughly divided into intra-slide and inter-slides phases. Table detection and lecture video segmentation can be implemented as sub- or post-application in these two phases respectively. Evaluation on diverse e-lectures shows that all the outlines, tables and segments achieved are trustworthily accurate.

Based on the subtitles and outlines previously created, lecture videos can be further split into sentence units and slide-based segment units. A lecture highlighting process is further applied on these units, in order to capture and mark the most important parts within the corresponding lecture, just as what people do with a pen when reading paper books. Sentence-level highlighting depends on the acoustic analysis on the audio track, while segment-level highlighting focuses on exploring clues from the statistical information of related transcripts and slide content. Both objective and subjective evaluations prove that the proposed lecture highlighting solution is with decent precision and welcomed by users.

All above enhanced e-lecture materials have been already implemented in actual use or made available for implementation by convenient interfaces.
N2  - In der Ära der mit Hochgeschwindigkeit digitalisierten und globalisierten Welt ist die Online-Bildung nicht mehr ein kunstvoller Begriff im Elfenbeinturm, sondern eine sich schnell entwickelnde Industrie, die für den Alltag der Menschen eine wichtige Rolle spielt. Zahlreiche Vorlesungen werden digital aufgezeichnet und im Internet Online zur Verfügung gestellt, so dass sie vom überall auf der Welt erreichbar und zugänglich sind. Sie werden als e-Vorlesungen bezeichnet. Eine neue Form der Online-Bildung namens „Massive Open Online Courses“ (MOOCs), welche zum Trend seit dem letzten Jahr geworden ist, verstärket und beschleunigt die Entwicklung des Online-Lernens.

Ein Online-Lernen Anbieter hat nicht nur die Qualität des Lerninhaltes sondern auch die Lernumgebung und die Lerntools ständig zu verbessern. Eine diese Verbesserungen ist die Form, in der das Lernmaterial aktualisiert und angeboten wird. Das Ziel dieser Dissertation ist die Untersuchung und die Entwicklung von Tools, die der Prozess der Verbesserung und Aktualisierung des Lernmaterials automatisch durchführen. Die entwickelten Tools sollen das Lehrerteam entlasten und seine Arbeit beschleunigen.

Der erste Teil der Dissertation besteht aus einem integrierten Framework für die Generierung von mehrsprachigen Untertiteln. Dies kann den Online-Lernern ermöglichen, die Sprachbarriere beim Lernen zu überwinden. Das Framework besteht aus „Automatic Speech Recognition“ (ASR), „Sentence Boundary Detection“ (SBD), und „Machine Translation“ (MT). SBD ist realisiert durch die Anwendung von „Deep Neural Network“ (DNN) und „Word Vector“ (WV), wodurch die Genauigkeit der Stand der Technik erreicht ist. Außerdem quantitative Bewertung durch Dutzende von Freiwilligen ist also eingesetzt, um zu evaluieren, wie diese automaisch generierten Untertiteln in den E-Vorlesungen helfen können.

Im zweiten Teil ist eine technische Lösung namens „Tree-Structure Outline Generation“ (TOG) für die Extraktion des textuellen Inhalts aus den Folien präsentiert. Der extrahierten Informationen werden dann in strukturierter Form dargestellt, welche die Outline der Vorlesung wiederspiegelt. Diese Darstellung kann verschiedenen Funktionen dienen, wie dem Vorschau, der Navigation, und dem Abfragen des Inhaltes. TOG ist adaptiv und kann grob in Intra-Folie und Inter-Folien Phasen unterteilt werden. Für diese Phasen, Tabellenerkennung und die Segmentierung von Vorlesungsvideo können als Sub- oder Post-Applikation jeweils implementiert werden. Die höhere Genauigkeit der extrahierten Outline, der Tabellen, und der Segmenten wird experimentell durch die Anwendung auf verschieden e-Vorlesungen gezeigt. 

Basierend auf den Untertiteln und dem Outline, die in vorher generiert wurden, Vorlesungsvideos können weiter in Satzeinheiten und Folien-basierten Segmenteinheiten gesplittet werden. Ein Hervorhebungsprozess wird weiter auf diese Einheiten angewendet, um die wichtigsten Teile innerhalb der entsprechenden Vorlesung zu erfassen und zu markieren. Dies entspricht genau, was die Lerner mit einem Stift beim Lesen von Büchern machen. Die Satz-Level-Hervorhebung hängt von der akustischen Analyse auf der Audiospur ab, während die Segment-Level-Hervorhebung auf die Erforschung von Hinweisen aus den statistischen Informationen der verwandten Transkripte und des Folieninhalts fokussiert. Die objektiven und subjektiven Auswertungen zeigen, dass die vorgeschlagene Vorlesungsvorhebungslösung mit anständiger Präzision und von den Benutzern akzeptiert wird. 

All diese Methoden für die Verbesserung der Online-Materialien wurden bereits für den Einsatz implementiert und durch komfortable Schnittstellen zur Verfügung gestellt.
KW  - E-Learning
KW  - deep learning
KW  - NLP
KW  - document analysis
KW  - E-Learning
KW  - Deep Learning
KW  - natürliche Sprachverarbeitung
KW  - Dokument Analyse
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-408224
ER  - 
TY  - THES
A1  - Christgau, Steffen
T1  - One-sided communication on a non-cache-coherent many-core architecture
T1  - Einseitige Kommunikation auf einer nicht-cache-kohärenten Vielkern-Prozessorarchitektur
N2  - Aktuelle Mehrkernprozessoren stellen parallele Systeme dar, die den darauf ausgeführten Programmen gemeinsamen Speicher zur Verfügung stellen. Sowohl die ansteigende Kernanzahlen in sogenannten Vielkernprozessoren (many-core processors) als auch die weiterhin steigende Leistungsfähigkeit der einzelnen Kerne erfordert hohe Bandbreiten, die das Speichersystem des Prozessors liefern muss. Hardware-basierte Cache-Kohärenz stößt in aktuellen Vielkernprozessoren an Grenzen des praktisch Machbaren. Dementsprechend müssen alternative Architekturen und entsprechend geeignete Programmiermodelle untersucht werden.

In dieser Arbeit wird der Single-Chip Cloud Computer (SCC), ein nicht-cachekohärenter Vielkernprozessor betrachtet, der aus 48, über ein Gitternetzwerk verbundenen Kernen besteht. Obwohl der Prozessor für nachrichten-basierte Kommunikation entwickelt worden ist, zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass einseitige Kommunikation auf Basis gemeinsamen Speichers effizient auf diesem Architekturtyp realisiert werden kann. Einseitige Kommunikation ermöglicht Datenaustausch zwischen Prozessen, bei der der Empfänger keine Details über die stattfindende Kommunikation besitzen muss. Im Sinne des MPI-Standards ist so ein Zugriff auf Speicher entfernter Prozesse möglich. Zur Umsetzung dieses Konzepts auf nicht-kohärenten Architekturen werden in dieser Arbeit sowohl eine effiziente Prozesssynchronisation als auch ein Kommunikationsschema auf Basis von software-basierter Cache-Kohärenz erarbeitet und untersucht.

Die Prozesssynchronisation setzt das Konzept der general active target synchronization aus dem MPI-Standard um. Ein existierendes Klassifikationsschema für dessen Implementierungen wird erweitert und zur Identifikation einer geeigneten Klasse für die nicht-kohärente Plattform des SCC verwendet. Auf Grundlage der Klassifikation werden existierende Implementierungen analysiert, daraus geeignete Konzepte extrahiert und ein leichtgewichtiges Synchronisationsprotokoll für den SCC entwickelt, das sowohl gemeinsamen Speicher als auch ungecachete Speicherzugriffe verwendet. Das vorgestellte Schema ist nicht anfällig für Verzögerungen zwischen Prozessen und erlaubt
direkte Kommunikation sobald beide Kommunikationspartner dafür bereit sind. Die experimentellen Ergebnisse zeigen ein sehr gutes Skaliserungsverhalten und eine fünffach geringere Latenz für die Prozesssynchronisation im Vergleich zu einer auf Nachrichten basierenden MPI-Implementierung des SCC.

Für die Kommunikation wird mit SCOSCo ein auf gemeinsamen Speicher und software-basierter Cache-Kohärenz basierenden Konzept vorgestellt. Entsprechende Anforderungen an die Kohärenz, die dem MPI-Standard entsprechen, werden aufgestellt und eine schlanke Implementierung auf Basis der Hard- und Software-Funktionalitäten des SCCs entwickelt. Trotz einer aufgedecktem Fehlfunktion im Speichersubsystem des SCC kann in den experimentellen Auswertungen von Mikrobenchmarks eine fünffach verbesserte Bandbreite und eine nahezu vierfach verringerte Latenz beobachtet werden. In Anwendungsexperimenten, wie einer dreidimensionalen schnellen Fourier-Transformation, kann der Anteil der Kommunikation an der Laufzeit um den Faktor fünf reduziert werden. In Ergänzung dazu werden in dieser Arbeit Konzepte aufgestellt, die in zukünftigen Architekturen, die Cache-Kohärenz nicht auf einer globalen Ebene des Prozessors liefern können, für die Umsetzung von Software-basierter Kohärenz für einseitige Kommunikation hilfreich sind.
N2  - Contemporary multi-core processors are parallel systems that also provide shared memory for programs running on them.  Both the increasing number of cores in so-called many-core systems and the still growing computational power of the cores demand for memory systems that are able to deliver high bandwidths. Caches are essential components to satisfy this requirement. Nevertheless, hardware-based cache coherence in many-core chips faces practical limits to provide both coherence and high memory bandwidths. In addition, a shift away from global coherence can be observed. As a result, alternative architectures and suitable programming models need to be investigated.

This thesis focuses on fast communication for non-cache-coherent many-core architectures. Experiments are conducted on the Single-Chip Cloud Computer (SCC), a non-cache-coherent many-core processor with 48 mesh-connected cores. Although originally designed for message passing, the results of this thesis show that shared memory can be efficiently used for one-sided communication on this kind of architecture. One-sided communication enables data exchanges between processes where the receiver is not required to know the details of the performed communication. In the notion of the Message Passing Interface (MPI) standard, this type of communication allows to access memory of remote processes. In order to support this communication scheme on non-cache-coherent architectures, both an efficient process synchronization and a communication scheme with software-managed cache coherence are designed and investigated.

The process synchronization realizes the concept of the general active target synchronization scheme from the MPI standard. An existing classification of implementation approaches is extended and used to identify an appropriate class for the non-cache-coherent shared memory platform. Based on this classification, existing implementations are surveyed in order to find beneficial concepts, which are then used to design a lightweight synchronization protocol for the SCC that uses shared memory and uncached memory accesses. The proposed scheme is not prone to process skew and also enables direct communication as soon as both communication partners are ready.  Experimental results show very good scaling properties and up to five times lower synchronization latency compared to a tuned message-based MPI implementation for the SCC.

For the communication, SCOSCo, a shared memory approach with software-managed cache coherence, is presented. According requirements for the coherence that fulfill MPI's separate memory model are formulated, and a lightweight implementation exploiting SCC hard- and software features is developed. Despite a discovered malfunction in the SCC's memory subsystem, the experimental evaluation of the design reveals up to five times better bandwidths and nearly four times lower latencies in micro-benchmarks compared to the SCC-tuned but message-based MPI library. For application benchmarks, like a parallel 3D fast Fourier transform, the runtime share of communication can be reduced by a factor of up to five. In addition, this thesis postulates beneficial hardware concepts that would support software-managed coherence for one-sided communication on future non-cache-coherent architectures where coherence might be only available in local subdomains but not on a global processor level.
KW  - parallel programming
KW  - middleware
KW  - Message Passing Interface
KW  - one-sided communication
KW  - software-based cache coherence
KW  - process synchronization
KW  - parallele Programmierung
KW  - einseitige Kommunikation
KW  - Software-basierte Cache-Kohärenz
KW  - Prozesssynchronisierung
KW  - Message Passing Interface
KW  - Middleware
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403100
ER  - 
TY  - THES
A1  - Danken, Thomas
T1  - Coordination of wicked problems
T1  - Koordination vertrackter Probleme
BT  - comparing inter-departmental coordination of demographic change policies in five German states
BT  - Vergleich interministerieller Koordination der Demografiepolitik in fünf ostdeutschen Ländern
N2  - The thesis focuses on the inter-departmental coordination of adaptation and mitigation of demographic change in East Germany. All Eastern German States (Länder) have set up inter-departmental committees (IDCs) that are expected to deliver joint strategies to tackle demographic change. IDCs provide an organizational setting for potential positive coordination, i.e. a joint approach to problem solving that pools and utilizes the expertise of many departments in a constructive manner from the very beginning. Whether they actually achieve positive coordination is contested within the academic debate. This motivates the first research question of this thesis: Do IDCs achieve positive coordination?
Interdepartmental committees and their role in horizontal coordination within the core executive triggered interest among scholars already more than fifty years ago. However, we don’t know much about their actual importance for the inter-departmental preparation of cross-cutting policies. Until now, few studies can be found that analyzes inter-departmental committees in a comparative way trying to identify whether they achieve positive coordination and what factors shape the coordination process and output of IDCs. 
Each IDC has a chair organization that is responsible for managing the interactions within the IDCs. The chair organization is important, because it organizes and structures the overall process of coordination in the IDC. Consequently, the chair of an IDC serves as the main boundary-spanner and therefore has remarkable influence by arranging meetings and the work schedule or by distributing internal roles. Interestingly, in the German context we find two organizational approaches: while some states decided to put a line department (e.g. Department of Infrastructure) in charge of managing the IDC, others rely on the State Chancelleries, i.e. the center of government.
This situation allows for comparative research design that can address the role of the State Chancellery in inter-departmental coordination of cross-cutting policies. This is relevant, because the role of the center is crucial when studying coordination within central government. The academic debate on the center of government in the German politico-administrative system is essentially divided into two camps. One camp claims that the center can improve horizontal coordination and steer cross-cutting policy-making more effectively, while the other camp points to limits to central coordination due to departmental autonomy. This debate motivates the second research question of this thesis: Does the State Chancellery as chair organization achieve positive coordination in IDCs?
The center of government and its role in the German politic-administrative system has attracted academic attention already in the 1960s and 1970s. There is a research desiderate regarding the center’s role during the inter-departmental coordination process. There are only few studies that explicitly analyze centers of government and their role in coordination of cross-cutting policies, although some single case studies have been published. This gap in the academic debate will be addressed by the answer to the second research question.
The dependent variable of this study is the chair organization of IDCs. The value of this variable is dichotomous: either an IDC is chaired by a Line department or by a State Chancellery. We are interested whether this variable has an effect on two dependent variables. First, we will analyze the coordination process, i.e. interaction among bureaucrats within the IDC. Second, the focus of this thesis will be on the coordination result, i.e. the demography strategies that are produced by the respective IDCs.
In terms of the methodological approach, this thesis applies a comparative case study design based on a most-similar-systems logic. The German Federalism is quite suitable for such designs. Since the institutional framework largely is the same across all states, individual variables and their effect can be isolated and plausibly analyzed. To further control for potential intervening variables, we will limit our case selection to states located in East Germany, because the demographic situation is most problematic in the Eastern part of Germany, i.e. there is a equal problem pressure. Consequently, we will analyze five cases: Thuringia, Saxony-Anhalt (line department) and Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern and Saxony (State Chancellery).
There is no grand coordination theory that is ready to be applied to our case studies. Therefore, we need to tailor our own approach. Our assumption is that the individual chair organization has an effect on the coordination process and output of IDCs, although all cases are embedded in the same institutional setting, i.e. the German politico-administrative system. Therefore, we need an analytical approach than incorporates institutionalist and agency-based arguments. Therefore, this thesis will utilize Actor-Centered Institutionalism (ACI). Broadly speaking, ACI conceptualizes actors’ behavior as influenced - but not fully determined - by institutions. Since ACI is rather abstract we need to adapt it for the purpose of this thesis. Line Departments and State Chancelleries will be modeled as distinct actors with different action orientations and capabilities to steer the coordination process. However, their action is embedded within the institutional context of governments, which we will conceptualize as being comprised of regulative (formal rules) and normative (social norms) elements.
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit interministerieller Koordination der Demografiepolitik in ostdeutschen Ländern. Alle ostdeutschen Länder haben interministerielle Arbeitsgruppen (IMAGs) eingerichtet, die von der jeweiligen Landesregierung beauftragt wurden, ressortübergreifende Strategien zur Bewältigung der Folgen des demografischen Wandels zu erarbeiten. IMAGs bieten potentiell einen organisatorischen Rahmen für das Gelingen positiver Koordination, also der ressortübergreifenden Bearbeitung interdependenter Problemstellungen. Ob sie jedoch tatsächlich positive Koordination herbeiführen, ist innerhalb der akademischen Debatte umstritten, was die Motivation für die erste Forschungsfrage darstellt: Führen IMAGs zu positiver Koordination? IMAGs haben bereits vor fünfzig Jahren akademische Aufmerksamkeit erregt. Dennoch ist über ihren Beitrag zur Vorbereitung ressortübergreifender Programme kaum etwas bekannt. Bislang haben nur wenige Arbeiten IMAGs in vergleichender Perspektive behandelt. Somit fehlt es an Wissen zu Determinanten des Koordinationsprozesses und –ergebnisses interministerieller Arbeitsgruppen.
Jeweils einer Organisation obliegt die Federführung für die jeweilige IMAG. Die federführende Einheit kann erheblichen Einfluss ausüben, da sie den Koordinationsprozess strukturiert und organisiert. Interessanterweise haben die ostdeutschen Bundesländer zwei unterschiedliche organisatorische Modelle gewählt: Entweder obliegt die Federführung der entsprechenden IMAG einem Fachministerien oder der Staatskanzlei des entsprechenden Landes.
Diese Situation erlaubt ein vergleichendes Untersuchungsdesign, das die Rolle von Staatskanzleien im Prozess ressortübergreifender Politikformulierung im politisch-administrativen System Deutschlands zu untersuchen erlaubt. Die akademische Debatte im Hinblick darauf lässt sich etwas zugespitzt in zwei Lager teilen: Während das erste Lager argumentiert, die Regierungszentrale könne horizontale Koordination verbessern und zur effektiveren Steuerung ressortübergreifenden Politikformulierung beitragen, rekurriert das zweite Lager auf die Dominanz des verfassungsrechtlichen Ressortprinzip und geht von einer klaren Begrenzung der Steuerungskapazität von Regierungszentralen aus. Dies motiviert die zweite Forschungsfrage der vorliegenden Arbeit: Erreicht Federführung durch Staatskanzleien positive Koordination in IMAGs? Obwohl die Regierungszentrale schon frühzeitig Gegenstand verwaltungs- und politikwissenschaftlicher Forschung war, finden sich kaum Arbeiten, die explizit die Rolle von Staatskanzlei im Prozess der Formulierung ressortübergreifender Programme thematisieren.
Die unabhängige Variable dieser Untersuchung ist die federführende Organisation einer IMAG (Staatskanzlei oder Fachministerium). Die abhängigen Variablen sind einerseits der Koordinationsprozess innerhalb von IMAGs als auch das entsprechende Koordinationsergebnis in Form ressortübergreifender Strategien zur Bewältigung des demografischen Wandels. Das Untersuchungsdesign entspricht einem most-similar-systems Ansatz. So finden sich in allen untersuchten Fällen Koalitionsregierungen, ein ähnlicher Problemdruck in Hinblick auf demografische Entwicklungen sowie ein nahezu identischer institutionelle Rahmen für Koordination. Der Einfluss der unabhängigen auf die abhängigen Variablen kann damit plausiblen isoliert werden. Die Studie untersucht IMAGs in den Ländern Thüringen, Sachsen-Anhalt (Federführung bei einem Fachministerium), Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen (Federführung bei der Staatskanzlei).
Die Arbeit nutzt den akteurszentrierten Institutionalismus als analytischen Rahmen. Dieser erlaubt Koordinationsprozesse sowohl in Hinblick auf ihre institutionelle Einbettung zu untersuchen, die Rolle intentional handelnder Akteure mit unterschiedlichen Handlungsorientierungen und -möglichkeiten aus dem Blick zu verlieren.
KW  - coordination
KW  - wicked problems
KW  - demographic change
KW  - interdepartmental committee
KW  - Germany
KW  - Koordination
KW  - vertrackte Probleme
KW  - demografischer Wandel
KW  - interministerielle Arbeitsgruppe
KW  - Deutschland
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-396766
ER  - 
TY  - THES
A1  - de Souza Silveira, Raul
T1  - Human substrate metabolism at upper oxidative capacities
T1  - Substrat-Metabolismus bei oberen oxidativen Kapazitäten
BT  - how intensity and pre-exercise nutrition affect the oxidative regulation of carbohydrate and fat during metabolic targeted running
BT  - wie Intensität und Ernährung vor dem Sport die oxidative Regulierung von Kohlenhydraten und Fett auf metabolisch gezielte Laufeinheiten wirken
N2  - Introduction: Carbohydrate (CHO) and fat are the main substrates to fuel prolonged endurance exercise, each having its oxidation patterns regulated by several factors such as intensity, duration and mode of the activity, dietary intake pattern, muscle glycogen concentrations, gender and training status. Exercising at intensities where fat oxidation rates are high has been shown to induce metabolic benefits in recreational and health-oriented sportsmen. The exercise intensity (Fatpeak) eliciting peak fat oxidation rates is therefore of particular interest when aiming to prescribe exercise for the purpose of fat oxidation and related metabolic effects. Although running and walking are feasible and popular among the target population, no reliable protocols are available to assess Fatpeak as well as its actual velocity (VPFO) during treadmill ergometry. Moreover, to date, it remains unclear how pre-exercise CHO availability modulates the oxidative regulation of substrates when exercise is conducted at the intensity where the individual anaerobic threshold (IAT) is located (VIAT). That is, a metabolic marker representing the upper border where constant load endurance exercise can be sustained, being commonly used to guide athletic training or in performance diagnostics. The research objectives of the current thesis were therefore, 1) to assess the reliability and day-to-day variability of VPFO and Fatpeak during treadmill ergometry running; 2) to assess the impact of high CHO (HC) vs. low CHO (LC) diets (where on the LC day a combination of low CHO diet and a glycogen depleting exercise was implemented) on the oxidative regulation of CHOs and fat while exercise is conducted at VIAT. Methods: Research objective 1: Sixteen recreational athletes (f=7, m=9; 25 ± 3 y; 1.76 ± 0.09 m; 68.3 ± 13.7 kg; 23.1 ± 2.9 kg/m²) performed 2 different running protocols on 3 different days with standardized nutrition the day before testing. At day 1, peak oxygen uptake (VO2peak) and the velocities at the aerobic threshold (VLT) and respiratory exchange ratio (RER) of 1.00 (VRER) were assessed. At days 2 and 3, subjects ran an identical submaximal incremental test (Fat-peak test) composed of a 10 min warm-up (70% VLT) followed by 5 stages of 6 min with equal increments (stage 1 = VLT, stage 5 = VRER). Breath-by-breath gas exchange data was measured continuously and used to determine fat oxidation rates. A third order polynomial function was used to identify VPFO and subsequently Fatpeak. The reproducibility and variability of variables was verified with an intraclass correlation coefficient (ICC), Pearson’s correlation coefficient, coefficient of variation (CV) and the mean differences (bias) ± 95% limits of agreement (LoA). Research objective 2: Sixteen recreational runners (m=8, f=8; 28 ± 3 y; 1.76 ± 0.09 m; 72 ± 13 kg; 23 ± 2 kg/m²) performed 3 different running protocols, each allocated on a different day. At day 1, a maximal stepwise incremental test was implemented to assess the IAT and VIAT. During days 2 and 3, participants ran a constant-pace bout (30 min) at VIAT that was combined with randomly assigned HC (7g/kg/d) or LC (3g/kg/d) diets for the 24 h before testing. Breath-by-breath gas exchange data was measured continuously and used to determine substrate oxidation. Dietary data and differences in substrate oxidation were analyzed with a paired t-test. A two-way ANOVA tested the diet X gender interaction (α = 0.05). Results: Research objective 1: ICC, Pearson’s correlation and CV for VPFO and Fatpeak were 0.98, 0.97, 5.0%; and 0.90, 0.81, 7.0%, respectively. Bias ± 95% LoA was -0.3 ± 0.9 km/h for VPFO and -2 ± 8% of VO2peak for Fatpeak. Research objective 2: Overall, the IAT and VIAT were 2.74 ± 0.39 mmol/l and 11.1 ± 1.4 km/h, respectively. CHO oxidation was 3.45 ± 0.08 and 2.90 ± 0.07 g/min during HC and LC bouts respectively (P < 0.05). Likewise, fat oxidation was 0.13 ± 0.03 and 0.36 ± 0.03 g/min (P < 0.05). Females had 14% (P < 0.05) and 12% (P > 0.05) greater fat oxidation compared to males during HC and LC bouts, respectively. Conclusions: Research objective 1: In summary, relative and absolute reliability indicators for VPFO and Fatpeak were found to be excellent. The observed LoA may now serve as a basis for future training prescriptions, although fat oxidation rates at prolonged exercise bouts at this intensity still need to be investigated. Research objective 2: Twenty-four hours of high CHO consumption results in concurrent higher CHO oxidation rates and overall utilization, whereas maintaining a low systemic CHO availability significantly increases the contribution of fat to the overall energy metabolism. The observed gender differences underline the necessity of individualized dietary planning before exerting at intensities associated with performance exercise. Ultimately, future research should establish how these findings can be extrapolated to training and competitive situations and with that provide trainers and nutritionists with improved data to derive training prescriptions.
N2  - Einleitung: Kohlenhydrate (CHO) und Fett sind die bedeutendsten Energieträger bei anhaltender Ausdauerbelastung. Diese Substrate haben individuelle Oxidationsmuster, die von Intensität, Dauer und Art der Aktivität, sowie Nahrungszufuhr, Muskelglykogen-konzentration, Geschlecht und Trainingsstatus abhängen. Es ist bekannt, dass körperliche Aktivität unter hohen Fettverbrennungsraten, vorteilhafte metabolische Effekte bei freizeitaktiven und gesundheitsorientierten Sportlern hervorrufen. Die durch Belastungsintensität (Fatpeak) hervorgerufene höchste Fettoxidationsrate ist daher von besonderer Bedeutung für Empfehlungen von Fettverbrennungsaktivitäten und hierzu gehörigen metabolischen Effekten. Obgleich Joggen und Laufen als praktikabel und verbreitet in entsprechenden Zielgruppen angesehen wird, existieren keine reliablen Protokolle um Fatpeak und die hierzu spezifische Geschwindigkeit (VPFO) bei einer Laufbandergometrie zu bestimmen. Darüberhinaus, ist bis heute ungeklärt, inwiefern die Verfügbarkeit von CHO vor körperlicher Belastung, die oxidative Regulation von Substraten beeinflusst, wenn die Belastungsintensität bei der individuelle anaeroben Schwelle (IAT) durchgeführt wird (VIAT). Die IAT beschreibt hierbei einen metabolischen Schwellenwert, bis zu welchem eine konstante Ausdauerleistung aufrecht erhalten werden kann. Dieser Schwellenwert wird üblicherweise zur Trainingssteuerung oder Leistungsdiagnostik herangezogen. Die Forschungsziele der hier vorgelegten Thesis sind daher: 1) Die Überprüfung der Reliabilität und Variabilität von VPFO und Fatpeak während einer Laufbandergometrie; 2) Die Überprüfung des Einflusses von kohlenhydratreicher (HC) im Vergleich zu kohlenhydratarmer (LC) Nahrungszufuhr auf die Regulierung der Oxidation von Kohlenhydraten und Fetten während körperlicher Aktivität bei VIAT. Hierbei wurde am LC Tag eine Kombination von geringer CHO Zufuhr und einer Glykogen verarmenden Belastung implementiert. Methoden: Forschungsziel 1: Sechszehn Freizeitsportler (f=7, m=9; 25 ± 3 y; 1.76 ± 0.09 m; 68.3 ± 13.7 kg; 23.1 ± 2.9 kg/m²) durchliefen 2 verschiedene Laufprotokolle an drei verschiedenen Tagen unter standardisierter Nahrungszufuhr vor den Untersuchungen. Am Tag 1 wurden die höchste Sauerstoffaufnahme (VO2peak) und die Geschwindigkeiten bei der aeroben Schwelle (VLT), sowie beim respiratorische Quotient (RER) von 1.00 (VRER) erfasst. Am Tag 2 und 3 absolvierten die Probanden einen identischen submaximalen Stufentest (Fat-peak test), welcher aus einer 10 min Erwärmungsphase (70% VLT) gefolgt von 5 gleichmäßig ansteigenden Stufen à 6 min (Stufe 1 = VLT, Stufe 5 = VRER) bestand. Atemgasdaten wurden durch „Breath-by-breath“-Analyse kontinuierlich gemessen und herangezogen um Fettoxidationsraten zu bestimmen. Aus diesen Daten wurde über eine Polynomfunktion dritter Ordnung VPFO und folglich Fatpeak identifiziert. Die Reproduzierbarkeit und Variabilität dieser Parameter wurde mittels des Intraklassen-Korrelationskoeffizient (ICC), des Pearson’s Korrelationskoeffizient, des Variabilitätskoeffizient (CV) und der mittleren Differenz (bias) ± 95% „limits of agreement“ (LoA) überprüft. Forschungsziel 2: Sechzehn Freizeitläufer (m=8, f=8; 28 ± 3 y; 1.76 ± 0.09 m; 72 ± 13 kg; 23 ± 2 kg/m²) durchliefen 3 verschiedene Laufprotokolle an jeweils unterschiedlichen Tagen. Am Tag 1 wurde ein maximaler Stufentest durchgeführt, um die IAT und VIAT zu erfassen. Am zweiten und dritten Tag absolvierten die Probanden eine Laufeinheit (30 min) in konstanter Geschwindigkeit bei VIAT, unter Berücksichtigung einer 24 h zuvor durchgeführten und zufällig zugewiesenen Diät mit entweder HC (7g/kg/d) oder LC (3g/kg/d). „Breath-by-breath“-Atemgasdaten wurden kontinuierlich erfasst und für die Bestimmung der Substratoxidation herangezogen. Ernährungsdaten und Unterschiede in Substratoxidation wurden mittels t-test für abhängige Probanden analysiert. Interaktionseffekte zwischen Diät und Geschlecht wurden mittels einer Zwei-Wege ANOVA getestet (α = 0.05). Ergebnisse: Forschungsziel 1: ICC, Pearson’s Korrelationskoeffizient und CV von VPFO und Fatpeak waren 0.98, 0.97, 5.0%; und respektive 0.90, 0.81, 7.0%. Bias ± 95% LoA betrug -0.3 ± 0.9 km/h für VPFO und -2 ± 8% von VO2peak für Fatpeak. Forschungsziel 2: Insgesamt waren IAT 2.74 ± 0.39 mmol/l und VIAT 11.1 ± 1.4 km/h. CHO Oxidation war 3.45 ± 0.08 g/min während HC und respektive 2.90 ± 0.07 g/min während LC Laufeinheiten (P < 0.05). Gleichermaßen war Fettoxidation 0.13 ± 0.03 und 0.36 ± 0.03 g/min (P < 0.05). Frauen hatten im Vergleich zu Männern 14% (P < 0.05) und 12% (P > 0.05) größere Fettoxidation in HC und respektive LC Laufeinheiten. Schlussfolgerungen: Forschungsziel 1: Zusammenfassend wurde eine exzellente relative und absolute Reliabilität für VPFO und Fatpeak gezeigt. Die gefundenen LoA könnten als Basis für zukünftige Trainingssteuerungsempfehlungen genutzt werden, obwohl Fettoxidationsraten bei anhaltenden Ausdauertrainingseinheiten bei dieser Intensität noch untersucht werden müssen. Forschungsziel 2: Hohe CHO-Zufuhr 24 h vor Belastung führt zu einhergehenden höheren CHO-Oxidationsraten und -verwertung, wobei eine niedrige systemische CHO-Verfügbarkeit den Anteil an Fettoxidation im gesamten Energiemetabolismus signifikant erhöht. Die beobachteten Geschlechtsunterschiede unterstreichen die Notwendigkeit einer individualisierten Ernährungsplanung im Vorfeld einer Belastung unter leistungsorientierten Intensitäten. Schlussendlich sollte zukünftige Forschung feststellen, wie hiesige Ergebnisse in Training und Wettkampfsituationen umgesetzt werden können, um somit Trainern und Ernährungswissenschaftlern verbesserte Daten für Trainingsempfehlungen bereitzustellen.
KW  - fat oxidation
KW  - carbohydrate oxidation
KW  - individual anaerobic threshold
KW  - Fettoxidation
KW  - Kohlenhydratoxidation
KW  - individuelle anaerobe Schwelle
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-423338
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dippel, Sandor
T1  - Development of functional hydrogels for sensor applications
T1  - Entwicklung funktionalisierter Hydrogele für Sensor Anwendungen
N2  - In this work, a sensor system based on thermoresponsive materials is developed by utilizing a modular approach. By synthesizing three different key monomers containing either a carboxyl, alkene or alkyne end group connected with a spacer to the methacrylic polymerizable unit, a flexible copolymerization strategy has been set up with oligo ethylene glycol methacrylates. This allows to tune the lower critical solution temperature  (LCST) of the polymers in aqueous media. The molar masses are variable thanks to the excurse taken in polymerization in ionic liquids thus stretching molar masses from 25 to over 1000 kDa. The systems that were shown shown to be effective in aqueous solution could be immobilized on surfaces by  copolymerizing photo crosslinkable units. The immobilized systems were formulated to give different layer thicknesses, swelling ratios and mesh sizes depending on the demand of the coupling reaction.

The coupling of detector units or model molecules is approached via reactions of the click chemistry pool, and the reactions are evaluated on their efficiency under those aspects, too. These coupling reactions are followed by surface plasmon resonance spectroscopy  (SPR)  to  judge  efficiency.  With these tools at hand, Salmonella saccharides could be selectively detected by SPR. Influenza viruses were detected in solution by turbidimetry in solution as well as by a copolymerized solvatochromic dye to track binding via the changes of the polymers’ fluorescence by said binding event. This effect could also be achieved by utilizing the thermoresponsive behavior. Another demonstrator consists of the detection system bound to a quartz surface, thus allowing the virus detection on a solid carrier.

The experiments show the great potential of combining the concepts of thermoresponsive materials and click chemistry to develop technically simple sensors for large biomolecules and viruses.
N2  - Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Sensorsystemen für biologische Analyten wie Bakterien und Viren. Die Sensoren beruhen auf  thermoresponsiven Polymeren und die Entwicklung wird Schritt für Schritt ausgehend von der Monomersynthese dargelegt. Die Grundidee ist es alle Einzelschritte so modular wie möglich zu halten. Die Kopplungseinheiten für die späteren Erkennungsgruppen bestehen aus Carboxyl, Alken und  Alkinfunktionalitäten, die zuerst mit einem Ethylenglycolspacer mit variabler Länge verknüpft werden und dann mit der polymerisierbaren  Methylmethacrylatgruppe versehen werden. Diese koppelbaren Monomere werden mit Di- oder (Oligoethylenglycol)methacrylaten copolymerisiert. Je nach  Verhältnis ist so auch die untere kritische Entmischungstemperatur (LCST) einstellbar. Mit der Erweiterung der Polymerisationstechnik um ionische Flüssigkeiten als Lösemittel lassen sich Molmassen von 25 bis über 1000 kDa einstellen. Um die Polymere funktionell zu erweitern, lassen sich auch benzophenonhaltige Monomere zur  Vernetzung oder Immobilisierung copolymerisieren. Naphthalsäureimidhaltige Monomere wiederum dienen als Signaleinheit, da sie durch Verändern der Polarität ihrer Umgebung solvatochrom reagieren. Durch Aufschleudern und UV-Vernetzen lassen sich Gelschichten mit guter Schichtdickenkontrolle herstellen. Dabei sind die Substrate nur auf den jeweiligen Zweck beschränkt. Dank des Baukastenprinzips kann auch die Maschenweite oder der Quellgrad der Gele eingestellt werden.

Die Polymere oder Hydrogele werden mit Hilfe von effizienten Reaktionen swe sogenannten „Click Chemie“ umgesetzt und die Reaktionen werden durchleuchtet, ob sie diesen Ansprüchen gerecht werden. Je nach Möglichkeit wird das Anknüpfen mittels  Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie(SPR) verfolgt, so wie zum Beispiel die Kopplung eines Phagen-Oberflächenproteins und das selektive Binden eines Membransaccharids des Salmonellen  Bakteriums. Influenza Viren werden selektiv mit Hilfe eines Erkennungspeptids gebunden und mit Hilfe von Trübungsspektroskopie bzw. dem thermoresponsiven Verhalten des Trägerpolymers nachgewiesen. Ein weiterer dargelegter Ansatz ist das Nachweisen von geringen Virenkonzentrationen mit Hilfe eines Hydrogels oder von Polymeren in Lösung, die jeweils mit einem solvatochromen Farbstoff ausgestattet sind, der auf die Umgebungsänderung durch den Virus reagiert.
Die Experimente zeigen das große Potential von geschickt kombinierten thermoresponsiven Materialien, die mittels Funktionalisierung durch Click-Chemie zu technisch einfachen Nachweissystemen für Biomoleküle und sogar ganze Zellen entwickelt werden können.
KW  - biosensors
KW  - polymer synthesis
KW  - lower critical solution temperature
KW  - surface modification
KW  - smart materials
KW  - Biosensoren
KW  - Polymersynthese
KW  - untere kritische Entmischungstemperatur
KW  - schaltbare Materialien
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-398252
ER  -