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In diesem Jahr feiert die Bundesrepublik fünfundzwanzig Jahre Deutsche Einheit. Ein vereintes Deutschland ist für jüngere Generationen bereits selbstverständlich und selbst bei vielen Älteren sind die brisanten Entwicklungen und historischen wie geopolitischen Veränderungen dieser Zeit bereits in Vergessenheit geraten. Die meisten Deutschen nehmen ein Leben in einem geeinten Deutschland als selbstverständlich hin! Wenn man sich jedoch mit den Umbrüchen im Herbst 1989 beschäftigt und die damalige Situation analysiert, wird einem schnell bewusst, dass es sich bei dem friedlichen Mauerfall und der anschließenden Vereinigung der beiden deutschen Staaten um ein einschneidendes, ja epochales Ereignis handelt. Nichts von dem, was heute als selbstverständlich und gegeben angesehen wird, war damals absehbar noch zu erwarten. Erst ein politischer Dreiklang – bestehend aus den vier Siegermächten sowie der Bundesregierung und den Resten der politischen Klasse der DDR unter Einflussnahme der dortigen Friedensbewegung – ermöglichte die Umsetzung der damaligen „Road-Map“. Der von Helmut Kohl präsentierte Zehn-Punkte-Plan muss im Nachhinein als vorentscheidender Schritt hin zur Wiedervereinigung betrachtet werden. Das Programm symbolisierte in gewisser Weise auch das Ende der bisherigen Bonner Deutschlandpolitik. Zudem lieferte es, so scheint es zumindest im Nachhinein, die politische Blau-Pause für einen geordneten Zusammenschluss zwischen Ost und West und trug somit de facto zur friedlichen Abwicklung der implodierten DDR bei. Im Zentrum meiner Dissertation stehen nicht die einzelnen Schritte hin zur Wiedervereinigung am 3. Oktober 1990 oder der Weg dorthin – dies ist in vielen Darstellungen bereits erörtert worden. Mein Interesse gilt der Beurteilung der Deutschlandpolitik der Regierung Kohl in ausgewählten Printmedien, um so zu zeigen, wie die öffentliche Resonanz auf einzelne deutschlandpolitische Schritte des neuen Kanzlers war und wie sein Vorgehen in dieser Frage beurteilt wurde. Hiermit soll nicht nur das Meinungsspektrum zu diesem Thema abgesteckt, sondern auch danach gefragt werden, wieweit sich die Beurteilung Kohls im Untersuchungszeitraum verändert hat. Herangezogen wurden 5 Leitmedien im Printbereich: 1. Die Welt 2. Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ) 3. Süddeutsche Zeitung (SZ) 4. Die Zeit 5. Der Spiegel Wert gelegt wurde darauf, ein breites Meinungsspektrum zu repräsentieren. Bei allen Vorbehalten gegen derartige Etikettierungen können die herangezogenen Printmedien als national-konservativ (Die Welt), bürgerlich-konservativ (FAZ), sozial-liberal (SZ), bürgerlich-liberal (Die Zeit) bis links-alternativ (Der Spiegel) bezeichnet werden. Damals wie heute gelten sie als Leitmedien, was sich nicht nur in ihrer Auflage und Verbreitung, sondern auch in der Qualität und Differenziertheit ihrer Berichterstattung festmachen lässt. Als Untersuchungszeitraum habe ich die Zeit vom Amtsantritt des neuen Kanzlers am 1. Oktober 1982 bis zum Zehn-Punkte-Plan am 28. November 1989 definiert. Nach Kohls Auftritt im Deutschen Bundestag an diesem Tag traten die konkreten Schritte hin zur deutschen Einheit in den Vordergrund, was dann doch eine strategische und inhaltliche Veränderung bedeutete. Deshalb wird der weitere Weg hin zum 3. Oktober 1990 aus der Untersuchung ausgeklammert. Um das Thema wissenschaftlich handhabbar zu machen, habe ich fünf Ereignisse in den Fokus meiner Untersuchung gestellt: 1. Der Kanzlerwechsel von Helmut Schmidt zu Helmut Kohl am 1. Oktober 1982 durch ein konstruktives Misstrauensvotum. Wie beurteilten die fünf Printmedien diesen Schritt und wie schätzten sie Kohls deutschlandpolitische Agenda ein? 2. Der Milliardenkredit der BRD an die DDR, der der Stabilisierung der maroden DDR-Wirtschaft dienen sollte und von Franz-Josef Strauß eingefädelt wurde. Wie wurde diese spektakuläre Aktion in den untersuchten Zeitungen eingeschätzt, insbesondere die Rolle des bayerischen Ministerpräsidenten, der ein scharfer Kritiker der sozialliberalen Deutschlandpolitik gewesen war? 3. Helmut Kohls Besuch in Moskau vom 4. Juli bis zum 7. Juli 1983, also der offizielle Antrittsbesuch des neuen Kanzlers in der Sowjetunion. Wie sah man sein Auftreten dort? 4. Der Besuch von Erich Honecker in der BRD vom 7. September bis zum 11. September 1987, ein Höhepunkt der bisherigen Deutschlandpolitik – und zugleich ein Wendepunkt. Wie wurde die Tatsache dieses Staatsbesuchs beurteilt, aber auch das Agieren des Kanzlers bei dieser Visite? 5. Der Zehn-Punkte-Plan, der am 28. November 1989 im Deutschen Bundestag in Bonn von Helmut Kohl verkündigt wurde.
Diese Dissertation befasst sich mit den Auswirkungen von nicht letalen Dosen von Neonikotinoiden auf Bienen. Neonikotinoide stellen eine Klasse von Insektiziden dar, die auf den nikotinischen Acetylcholin Rezeptor wirken. In dieser Dissertation wurden die Neonikotinoide Imidacloprid, Clothianidin und Thiacloprid benutzt. Die beiden erst genannten unterliegen zum Zeitpunkt des Verfassens dieser Arbeit einem temporären Verkaufs- und Ausbringungs-Stopp. Damit sind die Ergebnisse dieser Arbeit wichtig für die Bewertung der Gefahren von Neonikotinoiden. Neonikotinoide werden im großen Maße in der Landwirtschaft als Spritzmittel und Saatgutbeize eingesetzt. Dabei können sie in Rückständen von Bienen beim Sammeln von Nektar und Pollen aufgenommen und zum Stock gebracht werden. Um einen weiten Blick auf die Auswirkungen der Stoffe zu werfen wurden deshalb Experimente an einzelnen Sammlerinnen durchgeführt, ebenso wie an Bienenvölkern, bei denen die Substanzen verfüttert wurden. Als neuronal aktive Substanzen können sie die normale Funktion des Nervensystems von Bienen beeinflussen, was Veränderungen im Verhalten hervorrufen kann. Dies zeigt sich in Veränderungen in der Bewegung, Orientierung oder auch Interaktion mit anderen Bienen. Die Wirkung am Rezeptor variiert, trotz gleichen molekularen Ziels, stark zwischen den verwendeten Neonikotinoiden. Clothianidin wurde als Agonist beschrieben, der sogar stärkere Ströme als Acetylcholin bei gleicher Konzentration hervorrufen kann. Imidacloprid dagegen wurde bereits als partieller Agonist beschrieben, der geringere Ströme über den Rezeptor auslöst. In dieser Arbeit wurde ein erster Versuch durchgeführt um Thiacloprid ebenfalls als Agonist am nikotinischen Acetylcholin Rezeptor der Biene zu beschreiben. Hierbei wurde an einer Zelle in Kultur ein geringerer Strom ausgelöst.
Bienenvölker wurden unter kontrollierten Bedingungen gehalten, bei denen je eins der Neonikotinoide Clothianidin, Imidacloprid oder Thiacloprid in das Futter gemischt wurden. Hierfür wurden Dosen gewählt, bei denen davon ausgegangen werden konnte, dass keine akute Beeinflussung der Sammlerinnen bestand. Es konnte festgestellt werden, dass chronisches Füttern mit einer Zuckerlösung mit 8,876 mg/kg Thiacloprid zu einer verringerten Sammelleistung führte. Ebenso wurde die Entwicklung der Eier stark eingeschränkt, wobei die Königin weiterhin Eier legte. Es konnten nur vereinzelte verdeckelte Brutzellen, die ein spätes Entwicklungsstadium der Bienen darstellen, gefunden werden. Damit konnte gezeigt werden, dass geringe Dosen die Larval-Entwicklung von Bienen beeinflussen, eventuell durch Einflüsse auf die Kommunikation zwischen Ammenbienen und der Brut.
Um Auswirkungen auf einzelne Tiere zu zeigen, wurden unterschiedliche Parameter im Heimflug von Bienen nach Fütterung mit je einem der Neonikotinoide analysiert. Bienen mussten sich nach der Fütterung orientieren und von einer neuen Position den Heimweg zum Stock finden. Der Heimflug wurde per Radar verfolgt und so ein Flugprofil erstellt, das aus zwei Flugphasen bestand. Diese wurden durch die Navigation nach Vektorintegration und durch Landmarken unterteilt. Aus dem Flugprofil konnte abgelesen werden, wie lange die Bienen für die Phasen des Flugs benötigten, in welchem Hauptflugwinkel sie die erste Flugphase absolvierten, in welche Richtung sie am Ende der ersten Flugphase flogen und wie gerichtet der Flug war. Auch wurde erfasst, ob die Bienen überhaupt in der Lage waren zum Stock zurückzukehren. Hier zeigte sich, dass die Fütterung mit Zuckerwasser mit 0,6 µM und 0,9 µM Imidacloprid, ebenso wie mit 0,1 mM Thiacloprid zu einer verringerten Heimkehrwahrscheinlichkeit führte. In der ersten Flugphase konnte auch gezeigt werden, dass 0,2 µM Clothianidin im Zuckerwasser zu einem schnelleren Flug führte und dass der Flugwinkel im Vergleich zur Kontrolle in Richtung der wahren Position des Stocks verschoben war. Beide Imidacloprid-Gruppen zeigten eine ähnliche, signifikante Verschiebung des Flugwinkels, ebenso konnte im Flug selbst eine häufige Änderung der Richtung festgestellt werden. In der zweiten Flugphase zeigte sich, dass Bienen, welche mit Thiacloprid behandelt wurden häufiger eine inkorrekte Heimflugrichtung wählten, was in längeren Heimflügen resultierte. Die mit Clothianidin behandelten Bienen legten eine längere Flugstrecke zurück. Bienen, welche Imidacloprid beider Konzentrationen konsumierten, zeigten einen häufigen Wechsel ihrer Flugrichtung. Damit konnten bei allen drei gewählten Neonikotinoiden Einflüsse auf spezifische Komponenten der Navigation von Bienen gefunden und Einschränkungen im Heimkehr- und Orientierungsverhalten einzelner Sammlerinnen gezeigt werden. Somit konnten die eingehenden Fragen zumindest teilweise beantwortet werden und die Datenlage zur Frage der Schädlichkeit der, auch politisch umstrittenen, Substanzen erweitert werden.
Magnetoencephalography (MEG) measures neural activity non-invasively and at an excellent temporal resolution. Since its invention (Cohen, 1968, 1972), MEG has proven a most valuable tool in neurocognitive (Salmelin et al., 1994) and clinical research (Stufflebeam et al., 2009; Van ’t Ent et al., 2003). MEG is able to measure rapid changes in electrophysiological neural signals related to sensory and cognitive processes. The magnetic fields measured outside the head by MEG directly reflect the cortical currents generated by the synchronised activity of thousands of neuronal sources. This distinguishes MEG from functional magnetic resonance imaging (fMRI), where measurements are only indirectly related to electrophysiological activity through neurovascular coupling...
Sedentäres Verhalten steht als Risikofaktor in Verbindung mit kardiovaskulären und metabolischen Erkrankungen sowie der Gesamtsterblichkeit. Die Unterbrechung sedentären Verhaltens durch körperlicher Aktivität wird mit einem verringerten Risiko für kardiovaskuläre und metabolische Erkrankungen in Zusammenhang gebracht. Ziel der Studie ist der Vergleich akuter Effekte aktiver Unterbrechungen während- und körperlicher Aktivität vor mehrstündigem sedentärem Verhalten auf metabolische Veränderungen, innerhalb einer Gruppe junger gesunder Frauen.
18 gesunde Frauen (25.6y±2.6, BMI 21.5 kg/m2±2.0) nahmen an einer balancierten Crossover-Studie mit Kontroll-(CTRL) und 2 verschiedenen Bewegungsarmen teil. Alle Studienarme umfassten eine 4 stündige Sitzphase und eine Frühstücksmahlzeit mit standardisierter Zusammensetzung und selbstgewählter Menge. Während der Bewegungsarme fuhren die Probandinnen 30min am Stück vor (PRE) oder in 5x je 6min als aktive Unterbrechung (BREAK) der Sitzphase auf einem Radergometer (70% VO2max). Es wurden Insulin-, Glucose- und Triacylglycerol-Blutwerte vor (Baseline) und zu 6 Zeitpunkten während der Sitzphase in allen 3 Studienarmen erfasst. Die Kinetik dieser metabolischen Parameter wurde mittels maximaler- und minimaler Differenz zum Baselinewert sowie „incremental Area Under the Curve“ (iAUC) als Hauptzielparameter erfasst. Die Untersuchung auf Unterschiede der Hauptzielparameter zwischen den Untersuchungsarmen wurde mittels Varianzanalysen unter Berücksichtigung der aufgenommenen Nahrungsmenge als Kovariate (ANCOVA) durchgeführt.
Die Analyse der Insulinkinetik zeigte geringere Serum Insulinkonzentrationen im Zeitverlauf (iAUC) im Untersuchungsarm mit aktiven Unterbrechungen (BREAK). Weiterhin war in BREAK die maximale Differenz zum Baselinewert der Insulinkonzentration verglichen zur Bedingung ohne Aktivität (CTRL) niedriger. Die Kinetik der Blutglukose und Serum Triacylglycerolkonzentration unterschied sich nicht zwischen den Untersuchungsarmen. Die aufgenommene Nahrungsmenge zeigte einen deutlichen Einfluss auf die Kinetik der Insulin und Glukosekonzentration.
Die Resultate bestätigen spezifische Effekte von aktiven Unterbrechungen auf die zelluläre Glukoseaufnahme während sedentären Verhaltens. Die Nahrungsmenge beeinflusst das Ausmaß der postprandialen metabolischen Veränderungen während sedentären Verhaltens. Zukünftige Studien sollten den Einfluss der Häufigkeit und zeitliche Anordnung von Pausen in Abhängigkeit der Nahrungsaufnahme überprüfen.
Fossils are often anatomically and functionally compared to extant model taxa such as Pan, Gorilla, Pongo and modern Homo sapiens to put the respective fossils into the (taxonomical) context of human evolution. Therefore, knowledge of extant hominid anatomy is necessary as well as knowledge of which traits differ between sexes, populations, (sub-)species and taxa, and whether these differences are pronounced enough to separate respective groups. Dental and mandibular structures have been of particular interest in many paleoanthropological studies, simply due to the fact that these morphological structures are most abundant in the human fossil record.
Various studies have addressed questions regarding taxonomy, variation and sexual dimorphism of hominid taxa with regard to dental and mandibular size. Tooth size, however, has almost exclusively referred to crown size, with little focus on root size. The focus on tooth crowns is partly due to roots being embedded in mandibular bone which makes access difficult. With the help of micro-computed tomography (μCT) it is now possible to render virtual 3D models of dental roots and measure these models without harming the original specimens. In addition, measurements are much more precise using μCT data than previous techniques such as 2D x-rays. The present study used 3D models of 231 (first, second and third) molars and 80 mandibles of 53 Pan troglodytes verus (consisting of individuals form the Tai and Liberia populations), 14 Gorilla sp. and 13 Pongo sp. individuals to investigate molar and mandibular sizes within, and between, taxa and populations with regard to sexual dimorphism, variability and taxonomical value. Molar root size was assessed by applying 7 measurements to each molar. Mandibular size was investigated using three different measurements: overall mandibular size, mandibular robusticity (at each molar position) and 15 linear measurements. Overall mandibular size and root measurements were used to investigate the dental and mandibular size relationship. Furthermore, based on data acquired from great apes, how well fossil mandibles (including their dentition) of Australopithecus africanus, Paranthropus sp. and Homo sp. match one or multiple extant hominid taxa was examined Overall, molar root and mandibular metrics are suitable to differentiate between sexes, populations and taxa. Investigation of 40 (21 molar and 19 mandibular) different measure ments resulted in five common characteristics among Pan, Gorilla and Pongo only: firstly, molar root size sequence in root volume and root surface area (M3 < M1 < M2). Secondly, M2 as the molar with the largest cervical area, root volume, root surface area and mesial root lengths and thirdly, mandibular robusticity is larger in females than in males, yet the difference is not signifficant. Fourthly, mandibular length and premolar width are sexually dimorphic and fifthly, the best factors to discriminate between taxa are bicondyle width and molar root length. There is no generalized answer to the question which molar and/or measurement (dental or mandibular) is best to discriminate between sex or taxa in extant hominids. Moreover, size relationships differ among taxa, depending on the measurement. The overall trend, however, is that Pan is the taxa with the smallest, and Gorilla the largest, mean values. Among Pan populations, Liberian chimpanzees tend to have larger average values compared to Tai chimpanzees, with the exception of mandibular robusticity. The highest percentage of sexual dimorphic measurements is found in Pongo, yet only half of the measurements are statistically different between sexes. African apes are less sexually dimorphic compared to Pongo, and surprisingly, Gorilla is only slightly more dimorphic than Pan. The study also shows that statements and conclusions relating to \mandibular size" should not be generalized: whereas male and female Pongo do not differ significantly in overall mandibular size, they do differ in linear mandibular measurements. Moreover, Gorilla has the overall largest mandible, yet robusticity is higher in Pan, as are some linear measurements. Sexual dimorphism in overall mandibular size does not seem to reflect body mass dimorphism, whereas mandibular size appears to be related to body mass. The same was previously proposed for mandibular robusticity, yet Pan, the smallest taxa, has the most robust mandibular corpus (> Gorilla > Pongo). A substantial amount of molar measurements that positively correlate with (overall) mandibular size was found, but in African apes only. This contrasts with former studies which found no, or weak, correlations between dental and mandibular sizes. Given that the percentage of correlation is highest in Pan, and not present in Pongo, it is proposed that small jaws feature small teeth, rather than large jaws feature large teeth. This proposition assumes a size-threshold from which, when reached, dental and mandibular sizes no longer correlate, as has been previously proposed for the relationship between canine size and mandibular breadth. This assumption is further supported by the fact that the smaller and more robust Tai population shows more significant correlation compared to the less robust and larger Liberia population. Results show that fossil metrics are similar to one or multiple extant hominid taxa, depending on the measurement (dental or mandibular) used for comparison. Subsequently, the assignment to a specific sex depends on the earlier selected extant model taxa. Therefore the study questions whether choosing one model taxa for one fossil, or taxonomical group, is advisable. This study is the first to extensively investigate molar root size in extant hominids and to broadly describe differences in molar root sizes among and between taxa and therefore provides a solid database for future studies. The same applies to mandibular robusticity which has not been investigated as systematically or to such a great extent as in this work. The study specifically shows how complex the search for taxa or sex differentiating molar root and/or mandibular measurements is. Subsequently it shows that generalizations in relation to taxonomical values and statements about sexual dimorphism can be misleading.
In addition, the study contributes to the understanding of intra- and inter-population differences within Pan torglodytes verus. Furthermore, it could be demonstrated that results of a subspecies sample very likely depend on the sample composition, i.e. whether the sample consists of individuals from one or more populations. This study serves as a database for further studies investigating molar root sizes in great apes, whether these studies are investigating various relationships between taxa, population or sex, or as database to investigate functional adaptations or to examine mandibular robusticity and molar root relationships.
as Locus coeruleus-noradrenerge System ist die primäre Quelle für zentrales corticales und subcorticales Noradrenalin. Die noradrenergen Projektionen des LC sind an der Modulation einer Vielzahl von funktionellen zentralen Abläufen beteiligt, u.a. an Aufmerksamkeitsprozessen, der Vermittlung von Stress und der Schlaf-Wach-Koordination, aber auch an der Koordination spezifischerer kognitiver Funktionen im Rahmen von Belohnungs-orientiertem Verhalten.
Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit im anatomisch-topographischen Teil durchgeführten Experimente belegen eine dichte noradrenerge Innervation des präfrontalen Cortex, des dorsalen und ventralen Hippocampus, und des Kleinhirns durch Neurone des Locus coeruleus. Innerhalb des LC sind die nach präfrontal und hippocampal projizierenden Neurone vorwiegend im dorsalen Anschnitt über die gesamte rostro-caudale Achse zu finden. Der Anteil ipsilateral gelabelter Zellen überwiegt deutlich. Coeruleocerebelläre Neurone sind innerhalb des LC sowohl in den dorsalen als auch ventralen Abschnitten, ebenfalls über die gesamte rostro-caudale Achse, zu finden. Der Anteil kontralateral gelabelter Zellen ist relativ höher als bei den anderen Projektionen.
Die im ersten elektrophysiologischen Teil der Arbeit durchgeführten Experimente belegen ein in den Grundeigenschaften ähnliches Feuerungsmuster selektiv identifizierter coeruleo-präfrontaler und coeruleo-hippocampaler Nervenzellen. Einzelne Aktionspotential-Parameter waren signifikant unterschiedlich, hinweisend auf unterschiedliche hyperpolarisierende Ströme in beiden Populationen. Eine Überprüfung des a2-Autorezeptor-Status im zweiten elektrophysiologischen Teil der Arbeit ergab ein fehlendes Ansprechen der coeruleo-präfrontalen Neurone auf a2-Blockade (im Gegensatz zu den coeruleo-hippocampalen Neuronen); dieser Befund ist vereinbar am ehesten mit fehlenden oder funktionell down-regulierten a2-Rezeptoren selektiv in nach präfrontal projizierenden Neuronen des Locus coeruleus. Hierbei handelt es sich um einen in der Literatur nicht vorbeschriebenen Befund.
The brain vascular system is composed of specialized endothelial cells, which regulate the movement of ions, molecules and cells from the blood lumen to the central nervous system (CNS). Endothelial cells in the brain form the blood-brain barrier (BBB) that is essential to maintain the brain homeostasis and protect the CNS from pathogens and toxins for a proper neurological function. Endothelium together with other cellular components such as pericytes, astrocytes and the basement membrane, forms the neurovascular unit (NVU), the structural unit of the BBB. Breakdown of the BBB occurs in various neurological disorders, leading to edema and neuronal damage. Therapeutic strategies focusing on factors that regulate the permeability of the BBB may help to improve neurological disorders and facilitate drug delivery to the brain.
Angiopoietins (Ang) are potential candidates for therapeutic targeting the BBB due to their role in regulating the vascular permeability in periphery. They are key growth factors that control angiogenesis and vessel maturation. Ang-1 and Ang-2 possess similar binding affinities to the Tie2 receptor tyrosine kinase, which is almost exclusively expressed on endothelial cells. Ang-1 is expressed in smooth muscle cells and pericytes, and binds in a paracrine manner to Tie2. This results in phosphorylation of the receptor and induction of downstream signaling pathways leading to vessel maturation via pericyte recruitment and blood vessel stabilization. Ang-2, on the other hand, is stored in Weibel Palade bodies in endothelial cells and is released upon inflammatory or angiogenic stimuli. Therefore, in mature, stabilized blood vessels, Ang-2 expression is low. Increased level of Ang-2 is only observed during development or in pathology such as ischemia, cancer and inflammation. When Ang-2 is released, it acts in an autocrine manner and interferes with Tie2 phosphorylation in a context-dependent way. Antagonizing the receptor results in de-stabilization of the vessels, often accompanied by reduced numbers of pericytes leading to myeloid cell infiltration. In conjunction with the vascular endothelial growth factor (VEGF), Ang-2 contributes to blood vessel sprouting, whereupon in absence of VEGF it promotes vessel regression. ...
Landau's Fermi liquid theory has been the main tool for investigating interactions between fermions at low energies for more than 50 years. It has been successful in describing, amongst other things, the mass enhancement in ³He and the thermodynamics of a large class of metals. Whilst this in itself is remarkable given the phenomenological nature of the original theory, experiments have found several materials, such as some superconducting and heavy-fermion materials, which cannot be described within the Fermi liquid picture. Because of this, many attempts have been made to understand these ''non Fermi liquid'' phases from a theoretical perspective. This will be the broad topic of the first part of this thesis and will be investigated in Chapter 2, where we consider a two-dimensional system of electrons interacting close to a Fermi surface through a damped gapless bosonic field. Such systems are known to give rise to non Fermi liquid behaviour. In particular we will consider the Ising-nematic quantum critical point of a two-dimensional metal. At this quantum critical point the Fermi liquid theory breaks down and the fermionic self-energy acquires the non Fermi liquid like {omega}²/³ frequency dependence at lowest order and within the canonical Hertz-Millis approach to quantum criticality of interacting fermions. Previous studies have however shown that, due to the gapless nature of the electronic single-particle excitations, the exponent of 2/3 is modified by an anomalous dimension {eta_psi} which changes, not only the exponent of the frequency dependence, but also the exponent of the momentum dependence of the self-energy. These studies also show that the usual 1/N-expansion breaks down for this problem. We therefore develop an alternative approach to calculate the anomalous dimensions based on the functional renormalization group, which will be introduced in the introductory Chapter 1. Doing so we will be able to calculate both the anomalous dimension renormalizing the exponent of the frequency dependence and the exponent renormalizing the momentum dependence of the self-energy. Moreover we will see that an effective interaction between the bosonic fields, mediated by the fermions, is crucial in order to obtain these renormalizations.
In the second part of this thesis, presented in Chapter 3, we return to Fermi liquid theory itself. Indeed, despite its conceptual simplicity of expressing interacting electrons through long-lived quasi-particles which behave in a similar fashion as free particles, albeit with renormalized parameters, it remains an active area of research. In particular, in order to take into account the full effects of interactions between quasi-particles, it is crucial to consider specific microscopic models. One such effect, which is not captured by the phenomenological theory itself, is the appearance of non-analytic terms in the expansions of various thermodynamic quantities such as heat-capacity and susceptibility with respect to an external magnetic field, temperature, or momentum. Such non-analyticities may have a large impact on the phase diagram of, for example, itinerant electrons near a ferromagnetic quantum phase transition. Inspired by this we consider a system of interacting electrons in a weak external magnetic field within Fermi liquid theory. For this system we calculate various quasi-particle properties such as the quasi-particle residue, momentum-renormalization factor, and a renormalization factor which relates to the self-energy on the Fermi surface. From these renormalization factors we then extract physical quantities such as the renormalized mass and renormalized electron Lande g-factor. By calculating the renormalization factors within second order perturbation theory numerically and analytically, using a phase-space decomposition, we show that all renormalization factors acquire a non-analytic term proportional to the absolute value of the magnetic field. We moreover explicitly calculate the prefactors of these terms and find that they are all universal and determined by low-energy scattering processes which we classify. We also consider the non-analytic contributions to the same renormalization factors at finite temperatures and for finite external frequencies and discuss possible experimental ways of measuring the prefactors. Specifically we find that the tunnelling density of states and the conductivity acquire a non-analytic dependence on magnetic field (and temperature) coming from the momentum-renormalization factor. For the latter we discuss how this relates to previous works which show the existence of non-analyticities in the conductivity at first order in the interaction.
Atomistic molecular dynamics approach for channeling of charged particles in oriented crystals
(2015)
Der Gitterführungseffekt ist der Prozess der Ausbreitung von geladenen Teilchen entlang der Ebenen oder Achsen von kristallinen Materialien. Seit den 1960er Jahren ist dieser Effekt weitgehend theoretisch und experimentell untersucht worden. Dieser Effekt wurde für die Manipulation von Hochenergiestrahlen, die Hochpräzisionsstruktur- und -fehleranalyse von kristallinen Medien und die Herstellung von hochenergetischer Strahlung angewendet. Zur Abstimmung der Parameter der Gitterführung und Gitterführungsstrahlung wurde dieser Prozess für den Fall von künstlich nanostrukturierten Materialien, wie gebogenen Kristallen, Nanoröhren und Fullerit, angenommen. In den letzten Jahren wurde das Konzept des kristallinen Undulators formuliert und getestet, das besondere Eigenschaften der Strahlung aufgrund der Gitterführung von Projektilen in regelmäßig gebogenen Kristallen vorhersagt.
In dieser Arbeit werden die Prozesse der Gitterführung von Sub- und Multi-GeV-Elektronen und -Positronen durch den atomistischen Molekulardynamik-Ansatz untersucht. Die Ergebnisse dieser Studien wurden in einer Reihe von Artikeln während meiner Promotion in Frankfurt vorgestellt. Dieser Ansatz ermöglicht die Simulation komplexer Fälle von Gitterführung in geraden, gebogenen und periodisch gebogenen Kristallen aus reinen kristallinen Materialien und von gemischten Materialien wie Si-Ge-Kristallen, in mehrschichtigen und nanostrukturierten kristallinen Systemen. Die Arbeit beschreibt die Methode der Simulationen, stellt Ergebnisse von Simulationen für verschiedene Fälle vor und vergleicht die Ergebnisse von Simulationen mit aktuellen experimentellen Daten. Die Ergebnisse werden mit Schätzungen der dechanneling-Länge verglichen, dem Anteil der gittergeführten Projektile, der Winkelverteilung der ausgehenden Projektile und des Strahlungsspektrums.
Es geht um eine spezielle Auseinandersetzung mit dem Sachunterricht der hessischen Grundschule. Ziel eines Projektes („IGEL“ - Individuelle Förderung und adaptive Lern-Gelegenheiten in der Grundschule) des Frankfurter IDeA-Zentrums war es, das pädagogische Handeln von Lehrkräften zu verändern. Wir folgen diesem Versuch anhand dreier Lehrerinnen, die von Projektseite in der Methode der „Kognitiven Strukturierung“ fortgebildet wurden und die diese Methode im Rahmen einer standardisierten Unterrichtseinheit zum „Schwimmen und Sinken“ erproben sollen. Zu diesem Zweck führen wir Fallanalysen von Sachunterrichtsstunden vor und nach der Fortbildung derselben Lehrkräfte durch, sowie detaillierte didaktische Analysen des jeweils eingesetzten Materials. Wir kommen zu differenzierten kritischen Schlüssen. Das pädagogische und insbesondere das didaktische Handeln der Lehrerinnen wird in Folge der Fortbildungen stark perturbiert; zu der beabsichtigten und in Form von Handreichungen vorgegebenen „Kognitiven Strukturierung“ auf Schülerseite kommt es indes nicht. Stattdessen studieren wir intensiv die Überforderung der Lehrerinnen, die aus einer Kombination von a. den fachwissenschaftlichen Hintergründen, b. der freiwilligen Verpflichtung zur Manualumsetzung und c. den artikulierten Bedürfnissen der Schüler resultiert. Wir können anhand des Versuchs, die Lehrpersonen in „Kognitiver Strukturierung“ fortzubilden, einen Blick auf deren eigene kognitive und pädagogische Strukturen werfen; eine kontrollierte Eingriffnahme in diese Strukturen jedoch findet im Rahmen der „Implementationen“ nicht statt. Die Interventionsform der randomisierten Nachmittagsfortbildung wird zwar verworfen, lediglich angerissen aber die Frage, wie das erlangte Wissen zu nutzen wäre.