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Untersuchung von Korrelationseffekten in der Doppelphotoemission von normal- und supraleitendem Blei
(2012)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde für die erstmalige Untersuchung der Doppelphotoemission von supraleitenden Materialien eine neue Messapparatur aufgebaut. Mit ihr lassen sich auf eine neue Weise Korrelationseffekte zwischen zwei Elektronen untersuchen, denn beide werden für jedes Reaktionsereignis mit ihrem vollständigen Impulsvektor aufgezeichnet. Die Apparatur kann daher für einen direkten Nachweis der Cooperpaarung in Supraleitern verwendet werden. Dazu wurden ein speziell für diesen Zweck angepasstes Spektrometer, Vakuumsystem und Probenhalter konstruiert. Ein mehrfach verbessertes Vakuumsystem sorgte dafür, dass eine Bleioberfläche über einen Zeitraum von mindestens 15 Stunden nach einer Reinigung gemessen werden konnte. Das Spektrometer erlaubte die koinzidente Messung von Elektronen über einen großen Raumwinkelbereich mit ausschließlich elektrischen Feldern. Dadurch war es auch im supraleitenden Zustand möglich, die Trajektorien der Elektronen zu berechnen. Die Energieauflösung für jedes Elektron lag zwischen 1/30 und 1/50, je nach untersuchtem Emissionswinkel. Ein eigens entwickelter Probenhalter erlaubte es, eine nur von einer Seite thermisch abgeschirmte Probe auf eine Temperatur von 4,5 K zu kühlen. Die Experimente wurden an einer Beamline des Berliner Synchrotrons BESSY durchgeführt.
Von entscheidender Bedeutung für die Auswertung der Daten ist die Qualität der Pulserkennungsroutine. Sie bestimmt die Totzeit der Messapparatur, das heisst wie nahe zwei Elektronen zeitlich und räumlich beieinander liegen dürfen, um noch detektiert zu werden. Sie beeinflusst somit die Beobachtung erheblich. In den als digitalisierte Pulse aufgenommen Rohdaten besteht die Schwierigkeit darin, zwei übereinander liegende Signale als solche zu erkennen und die richtige Zeit beider Signale zu bestimmten. Dies wurde erheblich verbessert, indem ein in Vorabeiten simulierter Doppelpulsalgorithmus modifiziert und erstmalig verwendet wurde. In der Folge konnte die Totzeit deutlich verringert und daher bis zu 20% mehr Doppelereignisse gefunden werden. Darüber hinaus ließen sich Fehler bei der Zeiterkennung nahe aufeinander folgender Pulse korrigieren. Ein in diesem Zusammenhang entwickeltes Programm erzeugte durch die Addition von gemessenen Einzelpulsen künstliche Doppelereignisse mit beliebiger Abstandsverteilung und erlaubte so erstmals eine exakte Simulation der Detektortotzeit mit verschiedenen Pulserkennungsalgorithmen.
Neben den Koinzidenzereignissen wurden auch die Ergebnisse der gewöhnlichen Photoemission untersucht und mit Bandstrukturrechnungen verglichen. Aufgrund der Messmethode wurde keine Vorauswahl bezüglich des Emissionswinkels oder der kinetischen Energie getroffen. Die Ergebnisse der Fermiflächen stimmen innerhalb der erreichten Auflösung mit den theoretischen Vorhersagen überein. Ebenso konnten die Strukturen in den Parallelimpulsspektren der Elektronen, die aus lokalisierten Energieniveaus emittiert wurden, mit der Interferenz der ausgehenden Wellenfunktionen erklärt werden. Eine Simulation dieses Effekts lieferte trotz der vergleichsweise sehr niedrigen Elektronenenergien eine gute Übereinstimmung der wesentlichen Merkmale.
Es wurden Doppelphotoemissionspektren von Blei bei verschiedenen Photonenenergien im Bereich von 21,22 eV bis 40 aufgenommen. Dabei konnten verschiedene Emissionskanäle identifiziert werden. Das Korrelationsloch ist ein sehr grundlegender Effekt, der aufgrund der Coulombabstoßung und des Pauli-Prinzips auftritt und daher bei allen Metallen vorkommt. Betrachtet man das Korrelationsloch im Impulsraum, so führt es dazu, dass zwei gleichzeitig emittierte Elektronen keine ähnlichen Impulsvektoren besitzen dürfen. Durch die verbesserten Pulserkennungsalgorithmen war es möglich, das Korrelationsloch zu untersuchen und über einen weiten Energiebereich zu vermessen. Es zeigte sich wie erwartet als Verarmungszone in der Impulsverteilung eines Elektrons um den Impuls eines zweiten. Ein solcher Effekt ist mit einem einzelnen Detektor sehr schwer zu messen, da die Totzeit die gleiche Auswirkung auf die Spektren hat. Durch eine Simulation konnte ihr Einfluss in jedem Spektrum herausgefunden und so beide Effekte voneinander getrennt werden. Sie stehen damit für einen Vergleich mit einer noch zu entwickelnden theoretischen Vorhersage zur Verfügung.
Aufgrund der bei Blei sehr nahe an der Fermikante liegenden, lokalisierten Energieniveaus konnte der Augerzerfall aus dem Valenzband identifiziert und untersucht werden. Korrelationseffekte zwischen den beiden Elektronen spielten aufgrund des sehr breiten Valenzbandes wie erwartet eine untergeordnete Rolle. Dies ließ sich nachweisen, indem die Energieverteilung durch eine Selbstfaltung der Valenzbandzustandsdichte beschrieben wurde und die Winkelverteilung der Augerelektronen keine Beeinflussung durch die Emissionsrichtung der Photoelektronen zeigte. Beide Beobachtungen deuten auf einen vollständig unabhängigen Emissionsprozess der beiden Elektronen hin. Überraschenderweise zeigte sich aber eine Energieverschiebung des Photoelektrons, abhängig von der kinetischen Energie des Augerelektrons. Dieser in der Gasphase als Post-Collision-Interaction bekannte Effekt sollte aufgrund der schnellen Abschirmung der im Festkörper zurückbleibenden Löcher nicht auftauchen. Die Ursache für die Energieverschiebung ist noch unbekannt.
Für die Identifizierung der Emission von Cooperpaaren wurden Messungen oberhalb und unterhalb der Sprungtemperatur bei verschiedenen Photonenenergien zwischen 20 eV und 40 eV durchgeführt. Verschiedene Spektren wurde nach der Signatur des Prozesses untersucht. Aufgrund der geringen Statistik konnte er nicht identifiziert werden. Demnach konnte auch die theoretische Vorhersage nicht widerlegt werden. Da dieses Experiment aus technischer Sicht äußerst herausfordernd ist, war die Untersuchung von Blei, als einfach zu präparierendes Material mit hoher Sprungtemperatur, naheliegend. Es stellte sich jedoch durch die Auswertung heraus, dass es im Hinblick auf die untersuchte Fragestellung einen wesentlichen Nachteil besitzt. Die Hauptintensität befindet sich im Gegensatz zu Kupfer für alle hier verwendeten Photonenenergien bei niedrigen Elektronenenergien, so dass nur wenige Ereignisse in dem für die Cooperpaaremission interessanten Energiefenster liegen.
Introduction: Erectile dysfunction (ED) is common in men with systemic sclerosis (SSc) but the demographics, risk factors and treatment coverage for ED are not well known.
Method: This study was carried out prospectively in the multinational EULAR Scleroderma Trial and Research database by amending the electronic data-entry system with the International Index of Erectile Function-5 and items related to ED risk factors and treatment. Centres participating in this EULAR Scleroderma Trial and Research substudy were asked to recruit patients consecutively.
Results: Of the 130 men studied, only 23 (17.7%) had a normal International Index of Erectile Function-5 score. Thirty-eight per cent of all participants had severe ED (International Index of Erectile Function-5 score ≤ 7). Men with ED were significantly older than subjects without ED (54.8 years vs. 43.3 years, P < 0.001) and more frequently had simultaneous non-SSc-related risk factors such as alcohol consumption. In 82% of SSc patients, the onset of ED was after the manifestation of the first non-Raynaud's symptom (median delay 4.1 years). ED was associated with severe cutaneous, muscular or renal involvement of SSc, elevated pulmonary pressures and restrictive lung disease. ED was treated in only 27.8% of men. The most common treatment was sildenafil, whose efficacy is not established in ED of SSc patients.
Conclusions: Severe ED is a common and early problem in men with SSc. Physicians should address modifiable risk factors actively. More research into the pathophysiology, longitudinal development, treatment and psychosocial impact of ED is needed.
Background: In Emergency and Medical Admission Departments (EDs and MADs), prompt recognition and appropriate infection control management of patients with Highly Infectious Diseases (HIDs, e.g. Viral Hemorrhagic Fevers and SARS) are fundamental for avoiding nosocomial outbreaks.
Methods: The EuroNHID (European Network for Highly Infectious Diseases) project collected data from 41 EDs and MADs in 14 European countries, located in the same facility as a national/regional referral centre for HIDs, using specifically developed checklists, during on-site visits from February to November 2009.
Results: Isolation rooms were available in 34 facilities (82,9%): these rooms had anteroom in 19, dedicated entrance in 15, negative pressure in 17, and HEPA filtration of exhausting air in 12. Only 6 centres (14,6%) had isolation rooms with all characteristics. Personnel trained for the recognition of HIDs was available in 24 facilities; management protocols for HIDs were available in 35.
Conclusions: Preparedness level for the safe and appropriate management of HIDs is partially adequate in the surveyed EDs and MADs.
Background: Hepatitis C decreases health related quality of life (HRQL) which is further diminished by antiviral therapy. HRQL improves after successful treatment. This trial explores the course of and factors associated with HRQL in patients given individualized or standard treatment based on early treatment response (Ditto-study).
Methods: The Short Form (SF)-36 Health Survey was administered at baseline (n = 192) and 24 weeks after the end of therapy (n = 128).
Results: At baseline HRQL was influenced by age, participating center, severity of liver disease and income. Exploring the course of HRQL (scores at follow up minus baseline), only the dimension general health increased. In this dimension patients with a relapse or sustained response differed from non-responders. Men and women differed in the dimension bodily pain. Treatment schedule did not influence the course of HRQL.
Conclusions: Main determinants of HRQL were severity of liver disease, age, gender, participating center and response to treatment. Our results do not exclude a more profound negative impact of individualized treatment compared to standard, possibly caused by higher doses and extended treatment duration in the individualized group. Antiviral therapy might have a more intense and more prolonged negative impact on females.
Background: Europe was certified to be polio-free in 2002 by the WHO. However, wild polioviruses remain endemic in India, Pakistan, Afghanistan, and Nigeria, occasionally causing polio outbreaks, as in Tajikistan in 2010. Therefore, effective surveillance measures and vaccination campaigns remain important. To determine the poliovirus immune status of a German study population, we retrospectively evaluated the seroprevalence of neutralizing antibodies (NA) to the poliovirus types 1, 2 and 3 (PV1, 2, 3) in serum samples collected from 1,632 patients admitted the University Hospital of Frankfurt am Main, Germany, in 2001, 2005 and 2010.
Methods: Testing was done by using a standardized microneutralization assay.
Results: Level of immunity to PV1 ranged between 84.2% (95%CI: 80.3-87.5), 90.4% (88.3-92.3) and 87.5% (85.4-88.8) in 2001, 2005 and 2010. For PV2, we found 90.8% (87.5-90.6), 91.3% (89.3-93.1) and 89.8% (88.7-90.9), in the same period. Seroprevalence to PV3 was 76.6% (72.2-80.6), 69.8% (66.6-72.8) and 72.9% (67.8-77.5) in 2001 and 2005 and 2010, respectively. In 2005 and 2010 significant lower levels of immunity to PV3 in comparison to PV1 and 2 were observed. Since 2001, immunity to PV3 is gradually, but not significantly decreasing.
Conclusion: Immunity to PV3 is insufficient in our cohort. Due to increasing globalization and worldwide tourism, the danger of polio-outbreaks is not averted - even not in developed countries, such as Germany. Therefore, vaccination remains necessary.
Background: Ewing sarcoma patients have a poor prognosis despite multimodal therapy. Integration of combination immunotherapeutic strategies into first-/second-line regimens represents promising treatment options, particularly for patients with intrinsic or acquired resistance to conventional therapies. We evaluated the susceptibility of Ewing sarcoma to natural killer cell-based combination immunotherapy, by assessing the capacity of histone deacetylase inhibitors to improve immune recognition and sensitize for natural killer cell cytotoxicity.
Methods: Using flow cytometry, ELISA and immunohistochemistry, expression of natural killer cell receptor ligands was assessed in chemotherapy-sensitive/-resistant Ewing sarcoma cell lines, plasma and tumours. Natural killer cell cytotoxicity was evaluated in Chromium release assays. Using ATM/ATR inhibitor caffeine, the contribution of the DNA damage response pathway to histone deacetylase inhibitor-induced ligand expression was assessed.
Results: Despite comparable expression of natural killer cell receptor ligands, chemotherapy-resistant Ewing sarcoma exhibited reduced susceptibility to resting natural killer cells. Interleukin-15-activation of natural killer cells overcame this reduced sensitivity. Histone deacetylase inhibitor-pretreatment induced NKG2D-ligand expression in an ATM/ATR-dependent manner and sensitized for NKG2D-dependent cytotoxicity (2/4 cell lines). NKG2D-ligands were expressed in vivo, regardless of chemotherapy-response and disease stage. Soluble NKG2D-ligand plasma concentrations did not differ between patients and controls.
Conclusion: Our data provide a rationale for combination immunotherapy involving immune effector and target cell manipulation in first-/second-line treatment regimens for Ewing sarcoma.
Much is known about the computation in individual neurons in the cortical column. Also, the selective connectivity between many cortical neuron types has been studied in great detail. However, due to the complexity of this microcircuitry its functional role within the cortical column remains a mystery. Some of the wiring behavior between neurons can be interpreted directly from their particular dendritic and axonal shapes. Here, I describe the dendritic density field (DDF) as one key element that remains to be better understood. I sketch an approach to relate DDFs in general to their underlying potential connectivity schemes. As an example, I show how the characteristic shape of a cortical pyramidal cell appears as a direct consequence of connecting inputs arranged in two separate parallel layers.
The small bowel is essential to sustain alimentation and small bowel Crohn's disease (CD) may severely limit its function. Small bowel imaging is a crucial element in diagnosing small
bowel CD, and treatment control with imaging is increasingly used to optimize the patients outcome. Thereby, capsule endoscopy, Balloon-assisted enteroscopy, and Magnetic resonance imaging have become key players to manage CD patients. In this review, role of small bowel imaging is detailed discussed for use in diagnosing and managing Crohn's disease patients.