@phdthesis{Goebel2011,
  author    = {G{\"o}bel, Ronald},
  title     = {Hybridmaterialien aus mesopor{\"o}sen Silica und ionischen Fl{\"u}ssigkeiten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-54022},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung mesopor{\"o}ser monolithischer Silica und deren Hybridmaterialien mit Ionischen Fl{\"u}ssigkeiten (ILs, ionic liquids). Zur Synthese der Silicaproben wurde ein Sol-Gel-Verfahren, ausgehend von einer Pr{\"a}kursorverbindung wie Tetramethylorthosilicat angewendet. Der Katalysator mit der geringsten Basizit{\"a}t f{\"u}hrte zum Material mit der kleinsten Porengr{\"o}ße und der gr{\"o}ßten spezifischen Oberfl{\"a}che. Eine Kombination von por{\"o}sen Silica mit ILs f{\"u}hrt zur Materialklasse der Silica-Ionogele. Diese Hybridmaterialien verbinden die Eigenschaften eines por{\"o}sen Festk{\"o}rpers mit denen einer IL (Leitf{\"a}higkeit, weites elektrochemisches Fenster, gute thermische Stabilit{\"a}t) und bieten vielf{\"a}ltige Einsatzm{\"o}glichkeiten z.B. in der Katalyse- Solar- und Sensortechnik. Um diese Materialien f{\"u}r ihren Verwendungszweck zu optimieren, bedarf es deren umfassenden Charakterisierung. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit das thermische Verhalten von Silica-Ionogelen unter Verwendung verschiedener 1-Ethyl-3-methylimidazolium [Emim]-basierter ILs untersucht. Interessanterweise zeigen die untersuchten ILs deutliche {\"A}nderungen in ihrem thermischen Verhalten, wenn diese in por{\"o}sen Materialien eingeschlossen werden (Confinement). W{\"a}hrend sich die untersuchten reinen ILs durch klar unterscheidbare Phasen{\"u}berg{\"a}nge auszeichnen, konnten f{\"u}r die entsprechenden Hybridmaterialien deutlich schw{\"a}cher ausgepr{\"a}gte {\"U}berg{\"a}nge beobachtet werden. Einzelne Phasen{\"u}berg{\"a}nge wurden unterdr{\"u}ckt (Glas- und Kristallisations{\"u}berg{\"a}nge), w{\"a}hrend z.B. Schmelz{\"u}berg{\"a}nge in verbreiterten Temperaturbereichen, zum Teil als einzeln getrennte Schmelzpeaks beobachtet wurden. Diese Untersuchungen belegen deutliche Eigenschafts{\"a}nderungen der ILs in eingeschr{\"a}nkten Geometrien. {\"U}ber Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie konnte außerdem gezeigt werden, daß die ILs in den mesopor{\"o}sen Silicamaterialien eine unerwartet hohe Mobilit{\"a}t aufweisen. Die ILs k{\"o}nnen als quasi-fl{\"u}ssig bezeichnet werden und zeigen die nach bestem Wissen h{\"o}chste Mobilit{\"a}t, die bisher f{\"u}r vergleichbare Hybridmaterialien beobachtet wurde. Durch Verwendung von funktionalisierten Pr{\"a}kursoren, sowie der Wahl der Reaktionsbedingungen, kann die Oberfl{\"a}che der Silicamaterialien chemisch funktionalisiert werden und damit die Materialeigenschaften in der gew{\"u}nschten Weise beeinflußt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß der Oberfl{\"a}chenfunktionalit{\"a}t auf das thermische Verhalten hin untersucht. Dazu wurden zwei verschiedene M{\"o}glichkeiten der Funktionalisierung angewendet und miteinander verglichen. Bei der in-situ-Funktionalisierung wird die chemische Funktionalit{\"a}t w{\"a}hrend der Sol-Gel-Synthese {\"u}ber ein entsprechend funktionalisiertes Silan mit in das Silicamaterial einkondensiert. Eine postsynthetische Funktionalisierung erfolgt durch Reaktion der Endgruppen eines Silicamaterials mit geeigneten Reaktionspartnern. Um den Einfluß der physikalischen Eigenschaften der Probe auf die Reaktion zu untersuchen, wurden pulverisierte und monolithische Silicamaterialien miteinander verglichen. Im letzten Teil der Arbeit wurde die Vielf{\"a}ltigkeit, mit der Silicamaterialien postsynthetisch funktionalisiert werden k{\"o}nnen demonstriert. Durch die Kenntnis von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen k{\"o}nnen die Eigenschaften von Silica-Ionogelen durch die geeignete Kombination von fester und mobiler Phase in der gew{\"u}nschten Weise ver{\"a}ndert werden. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Untersuchung dieser Beziehungen leisten, um das Potential dieser interessanten Materialien f{\"u}r Anwendungen nutzen zu k{\"o}nnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Giordano2014,
  author    = {Giordano, Cristina},
  title     = {A neglected world: transition metal nitride and metal carbide based nanostructures},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-75375},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {191},
  year      = {2014},
  abstract  = {Potentiality of nanosized materials has been largely proved but a closer look shows that a significant percentage of this research is related to oxides and metals, while the number drastically drops for metallic ceramics, namely transition metal nitrides and metal carbides. The lack of related publications do not reflect their potential but rather the difficulties related to their synthesis as dense and defect-free structures, fundamental prerequisites for advanced mechanical applications. The present habilitation work aims to close the gap between preparation and processing, indicating novel synthetic pathways for a simpler and sustainable synthesis of transition metal nitride (MN) and carbide (MC) based nanostructures and easier processing thereafter. In spite of simplicity and reliability, the designed synthetic processes allow the production of functional materials, with the demanded size and morphology. The goal was achieved exploiting classical and less-classical precursors, ranging from common metal salts and molecules (e.g. urea, gelatin, agar, etc), to more exotic materials, such as leafs, filter paper and even wood. It was found that the choice of precursors and reaction conditions makes it possible to control chemical composition (going for instance from metal oxides to metal oxy-nitrides to metal nitrides, or from metal nitrides to metal carbides, up to quaternary systems), size (from 5 to 50 nm) and morphology (going from mere spherical nanoparticles to rod-like shapes, fibers, layers, meso-porous and hierarchical structures, etc). The nature of the mixed precursors also allows the preparation of metal nitrides/carbides based nanocomposites, thus leading to multifunctional materials (e.g. MN/MC@C, MN/MC@PILs, etc) but also allowing dispersion in liquid media. Control over composition, size and morphology is obtained with simple adjustment of the main route, but also coupling it with processes such as electrospin, aerosol spray, bio-templating, etc. Last but not least, the nature of the precursor materials also allows easy processing, including printing, coating, casting, film and thin layers preparation, etc). The designed routes are, concept-wise, similar and they all start by building up a secondary metal ion-N/C precursor network, which converts, upon heat treatment, into an intermediate "glass". This glass stabilizes the nascent nanoparticles during their nucleation and impairs their uncontrolled growth during the heat treatment (scheme 1). This way, one of the main problems related to the synthesis of MN/MC, i.e. the need of very high temperature, could also be overcome (from up to 2000°C, for classical synthesis, down to 700°C in the present cases). The designed synthetic pathways are also conceived to allow usage of non-toxic compounds and to minimize (or even avoid) post-synthesis purification, still bringing to phase pure and well-defined (crystalline) nanoparticles. This research aids to simplify the preparation of MN/MC, making these systems now readily available in suitable amounts both for fundamental and applied science. The prepared systems have been tested (in some cases for the first time) in many different fields, e.g. battery (MnN0.43@C shown a capacity stabilized at a value of 230 mAh/g, with coulombic efficiencies close to 100\%), as alternative magnetic materials (Fe3C nanoparticles were prepared with different size and therefore different magnetic behavior, superparamagnetic or ferromagnetic, showing a saturation magnetization value up to 130 emu/g, i.e. similar to the value expected for the bulk material), as filters and for the degradation of organic dyes (outmatching the performance of carbon), as catalysts (both as active phase but also as active support, leading to high turnover rate and, more interesting, to tunable selectivity). Furthermore, with this route, it was possible to prepare for the first time, to the best of our knowledge, well-defined and crystalline MnN0.43, Fe3C and Zn1.7GeN1.8O nanoparticles via bottom-up approaches. Once the synthesis of these materials can be made straightforward, any further modification, combination, manipulation, is in principle possible and new systems can be purposely conceived (e.g. hybrids, nanocomposites, ferrofluids, etc).},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Garnweitner2005,
  author    = {Garnweitner, Georg},
  title     = {Nichtw{\"a}ssrige Synthese und Bildungsmechanismus von {\"U}bergangsmetalloxid-Nanopartikeln = Nonaqueous synthesis of transition-metal oxide nanoparticles and their formation mechanism},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5892},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {In this work, the nonaqueous synthesis of binary and ternary metal oxide nanoparticles is investigated for a number of technologically important materials. A strong focus was put on studying the reaction mechanisms leading to particle formation upon solvothermal treatment of the precursors, as an understanding of the formation processes is expected to be crucial for a better control of the systems, offering the potential to tailor particle size and morphology. The synthesis of BaTiO3 was achieved by solvothermal reaction of metallic barium and titanium isopropoxide in organic solvents. Phase-pure, highly crystalline particles about 6 nm in size resulted in benzyl alcohol, whereas larger particles could be obtained in ketones such as acetone or acetophenone. In benzyl alcohol, a novel mechanism was found to lead to BaTiO3, involving a C-C coupling step between the isopropoxide ligand and the benzylic carbon of the solvent. The resulting coupling product, 4-phenyl-2-butanol, is found in almost stoichiometric yield. The particle formation in ketones proceeds via a Ti-mediated aldol condensation of the solvent, involving formal elimination of water which induces formation of the oxide. These processes also occurred when reacting solely the titanium alkoxide with ketones or aldehydes, leading to highly crystalline anatase nanoparticles for all tested solvents. In ketones, also the synthesis of nanopowders of lead zirconate titanate (PZT) was achieved, which were initially amorphous but could be crystallized by calcination at moderate temperatures. Additionally, PZT films were prepared by simply casting a suspension of the powder onto Si substrates followed by calcination.Solvothermal synthesis however is not restricted to alkoxides as precursors but is also achieved from metal acetylacetonates. The use of benzylamine as solvent proved particularly versatile, making possible the synthesis of nanocrystalline In2O3, Ga2O3, ZnO and iron oxide from the respective acetylacetonates. During the synthesis, the acetylacetonate ligand undergoes a solvolysis under C-C cleavage, resulting in metal-bound enolate ligands which, in analogy to the synthesis in ketones, induce ketimine and aldol condensation reactions. In the last section of this work, surface functionalization of anatase nanoparticles is explored. The particles were first capped with various organic ligands via a facile in situ route, which resulted in altered properties such as enhanced dispersibility in various solvents. In a second step, short functional oligopeptide segments were attached to the particles by means of a catechol linker to achieve advanced self-assembly properties.},
  subject      = {Nanopartikel},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Behm2019,
  author    = {Behm, Laura Vera Johanna},
  title     = {Thermoresponsive Zellkultursubstrate f{\"u}r zeitlich-r{\"a}umlich gesteuertes Auswachsen neuronaler Zellen},
  doi       = {10.25932/publishup-43619},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-436196},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VII, 105},
  year      = {2019},
  abstract  = {Ein wichtiges Ziel der Neurowissenschaften ist das Verst{\"a}ndnis der komplexen und zugleich faszinierenden, hochgeordneten Vernetzung der Neurone im Gehirn, welche neuronalen Prozessen, wie zum Beispiel dem Wahrnehmen oder Lernen wie auch Neuropathologien zu Grunde liegt. F{\"u}r verbesserte neuronale Zellkulturmodelle zur detaillierten Untersuchung dieser Prozesse ist daher die Rekonstruktion von geordneten neuronalen Verbindungen dringend erforderlich. Mit Oberfl{\"a}chenstrukturen aus zellattraktiven und zellabweisenden Beschichtungen k{\"o}nnen neuronale Zellen und ihre Neuriten in vitro strukturiert werden. Zur Kontrolle der neuronalen Verbindungsrichtung muss das Auswachsen der Axone zu benachbarten Zellen dynamisch gesteuert werden, zum Beispiel {\"u}ber eine ver{\"a}nderliche Zug{\"a}nglichkeit der Oberfl{\"a}che. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob mit thermoresponsiven Polymeren (TRP) beschichtete Zellkultursubstrate f{\"u}r eine dynamische Kontrolle des Auswachsens neuronaler Zellen geeignet sind. TRP k{\"o}nnen {\"u}ber die Temperatur von einem zellabweisenden in einen zellattraktiven Zustand geschaltet werden, womit die Zug{\"a}nglichkeit der Oberfl{\"a}che f{\"u}r Zellen dynamisch gesteuert werden kann. Die TRP-Beschichtung wurde mikrostrukturiert, um einzelne oder wenige neuronale Zellen zun{\"a}chst auf der Oberfl{\"a}che anzuordnen und das Auswachsen der Zellen und Neuriten {\"u}ber definierte TRP-Bereiche in Abh{\"a}ngigkeit der Temperatur zeitlich und r{\"a}umlich zu kontrollieren. Das Protokoll wurde mit der neuronalen Zelllinie SH-SY5Y etabliert und auf humane induzierte Neurone {\"u}bertragen. Die Anordnung der Zellen konnte bei Kultivierung im zellabweisenden Zustand des TRPs f{\"u}r bis zu 7 Tage aufrecht erhalten werden. Durch Schalten des TRPs in den zellattraktiven Zustand konnte das Auswachsen der Neuriten und Zellen zeitlich und r{\"a}umlich induziert werden. Immunozytochemische F{\"a}rbungen und Patch-Clamp-Ableitungen der Neurone demonstrierten die einfache Anwendbarkeit und Zellkompatibilit{\"a}t der TRP-Substrate. Eine pr{\"a}zisere r{\"a}umliche Kontrolle des Auswachsens der Zellen sollte durch lokales Schalten der TRP-Beschichtung erreicht werden. Daf{\"u}r wurden Mikroheizchips mit Mikroelektroden zur lokalen Jouleschen Erw{\"a}rmung der Substratoberfl{\"a}che entwickelt. Zur Evaluierung der generierten Temperaturprofile wurde eine Temperaturmessmethode entwickelt und die erhobenen Messwerte mit numerisch simulierten Werten abgeglichen. Die Temperaturmessmethode basiert auf einfach zu applizierenden Sol-Gel-Schichten, die den temperatursensitiven Fluoreszenzfarbstoff Rhodamin B enthalten. Sie erm{\"o}glicht oberfl{\"a}chennahe Temperaturmessungen in trockener und w{\"a}ssriger Umgebung mit hoher Orts- und Temperaturaufl{\"o}sung. Numerische Simulationen der Temperaturprofile korrelierten gut mit den experimentellen Daten. Auf dieser Basis konnten Geometrie und Material der Mikroelektroden hinsichtlich einer lokal stark begrenzten Temperierung optimiert werden. Ferner wurden f{\"u}r die Kultvierung der Zellen auf den Mikroheizchips eine Zellkulturkammer und Kontaktboard f{\"u}r die elektrische Kontaktierung der Mikroelektroden geschaffen. Die vorgestellten Ergebnisse demonstrieren erstmalig das enorme Potential thermoresponsiver Zellkultursubstrate f{\"u}r die zeitlich und r{\"a}umlich gesteuerte Formation geordneter neuronaler Verbindungen in vitro. Zuk{\"u}nftig k{\"o}nnte dies detaillierte Studien zur neuronalen Informationsverarbeitung oder zu Neuropathologien an relevanten, humanen Zellmodellen erm{\"o}glichen.},
  language  = {de}
}