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2024-10-15Dissertation
Modular Graph Forms and one-loop closed-string amplitudes
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Doroudiani, Mehregan; Nicolai, Hermann; Plefka, Jan; Green, Michael
Diese Dissertation konzentriert sich auf die perturbative Berechnung von Streuamplituden in der Stringtheorie, insbesondere auf Ein-Schleifen-Amplituden für geschlossene Strings. In diesem Fall ist die Weltfläche ein Torus oder eine Riemannsche Fläche vom Geschlecht eins, wobei Punktierungen externe Strings repräsentieren. Der Torus besitzt eine SL(2,Z)-Symmetrie (die modulare Gruppe), die reiche mathematische Eigenschaften offenbart, die für das Verständnis der Amplituden in der Stringtheorie von zentraler Bedeutung sind. Die Niedrigenergie-Entwicklung der Streuamplituden für geschlossene Strings auf Genus-eins-Niveau wird durch die Integration von Korrelatoren der konformen Feldtheorie über den Modulraum des punktierten Torus bestimmt. Dieser Prozess zerfällt in zwei Integrale: eines über den Konfigurationsraum der Einfügungspunkte und eines über den Modulraum der Tori. Das erste Integral führt zu nicht-holomorphen modularen Formen, die als modulare Graphenformen (MGFs) bekannt sind. Diese Arbeit wendet Techniken aus der algebraischen Geometrie und Zahlentheorie an, um MGFs als iterierte Integrale von holomorphen Eisensteinreihen und deren komplexer Konjugation zu analysieren. Mithilfe von Zetageneratoren zeigt die Fourier-Entwicklung der MGFs das Auftreten von mehrfachen Zetawerten und deren einfachwertigen Versionen. Der Prozess wird auf nicht-holomorphe modulare Formen ausgeweitet, die aus iterierten Integralen holomorpher modularer Formen konstruiert sind und holomorphe Spitzenformen einbeziehen. Diese Konstrukte helfen bei der Definition der modularen Vervollständigung der dreifachen Eisenstein-Integrale, wobei Koeffizienten auftreten, die multiple Zetawerte, L-Werte der Spitzenformen und neue Perioden enthalten. Auf modularer Tiefe drei wird eine Basis der MGFs unter Verwendung von Lösungen der Laplace-Gleichungen konstruiert, die es ermöglicht, MGFs über den Modulraum des Torus zu integrieren.
2024-10-14Dissertation
Die Rolle des Beschuldigten im bundesdeutschen Strafprozess und ihre Veränderung im Lichte nationaler und europäischer Entwicklungen
(Juristische Fakultät) Eder, Niklas; Heger, Martin; Norouzi, Ali B.
In den vergangenen Jahrzehnten befand sich die Rechtsstellung des Beschuldigten in einem Wandel. Zunächst fand ab 1949 ein Ausbau des Rechtsstaats verbunden mit einem Ausbau der Rechtsstellung des Beschuldigten statt. Ab Mitte der 70er-Jahre zeichnete sich dann jedoch eine Tendenzwende ab, die sich bis heute durch drei maßgebliche Entwicklungslinien kennzeichnet: 1. Die Vereinfachung und Beschleunigung des Strafverfahrens durch 11 Schwerpunktgesetze. 2. Die Terrorismusbekämpfung und Bekämpfung von OK durch 10 Schwerpunktgesetze und ab den Terroranschlägen vom 11. September 2001 durch viele weitere Änderungen. 3. der Opferschutz durch 8 Schwerpunktgesetze. Dadurch erlitt die Rechtsstellung des Beschuldigten massive Einschränkungen. Diese nachteiligen Auswirkungen für den Beschuldigten müssen auf nationaler Ebene wieder ausgeglichen werden. Insbesondere ist hierfür eine Stärkung der Beschuldigtenstellung im Ermittlungsverfahren erforderlich. Auch auf europäischer Ebene befindet sich die Rechtsstellung des Beschuldigten im Wandel. Eine Vereinheitlichung und Stärkung der Beschuldigtenrechte erfolgte erst durch das 2009 vom Europäischen Rat beschlossene Stockholmer Programm. Dies führte nachfolgend zu einer Stärkung der Rechte des Einzelnen durch den Erlass einer Reihe von Richtlinien, die dann auch in Deutschland umgesetzt wurden. Immer mehr wurden die aufgezeigten Entwicklungslinien aber auch auf EU-Ebene verfolgt, wodurch die nationale Gesetzgebung maßgeblich beeinflusst wurde. Und es bestehen auf EU- Ebene weiterhin noch Lücken, weil kein einheitlicher Mindeststandard an Beschuldigtenrechten geschaffen wurde. Dabei stößt auch die 2017 geschaffene Europäische Staatsanwaltschaft, die mittlerweile ihre Arbeit aufgenommen hat, auf Bedenken. Deshalb muss auch auf EU-Ebene über Reformmöglichkeiten diskutiert werden. Vor allem durch die Einrichtung einer unionsrechtlich institutionalisierten Europäischen Strafverteidigung.
2024-10-14Kumulative Dissertation
Integrating isotopes, environmental data, and tracer-aided modelling to assess effects of contrasting land cover on ecohydrological fluxes
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Landgraf, Jessica; Haase, Dagmar; Marshall, John; Soulsby, Christopher
Pflanzen verbinden atmosphärisches mit unterirdischem Wasser und prägen so den Wasserkreislauf mit einer Reihe verschiedener Prozesse wie Interzeption und Transpiration. Diese Dissertation verwendet stabile Wasserisotope um ökohydrologische Flüsse vom Parzellenmaßstab zum Einzugsgebietskontext zu untersuchen und die Effekte von Vegetationsbedeckung auf die Wasseraufteilung zu bewerten. Die Arbeit ermittelte, dass die Wurzelwasseraufnahme zweier Weiden während der Vegetationsperiode von 2020 hauptsächlich aus Wasser des Oberbodens bestand, selbst während einer Trockenphase im Sommer. Am Ende der Vegetationsperiode und nach der Wiederbefeuchtung des Oberbodens entnahmen die Bäume tieferes Bodenwasser. Weiterhin deuteten Untersuchungen während der Vegetationsperiode in 2021 im Demnitzer Mühlenfließ darauf hin, dass eine geringe Variabilität der Wasseraufteilung in den untersuchten Landnutzungen vorliegt und wahrscheinlich durch das zurückgesetzte Evaporationssignal nach einem Starkregenereignis hervorgerufen wurde. Eine Modellierung der Wasserflüsse von den vier Landnutzungen mittels des Modells EcoIsoPlot zeigte, dass die Wasseraufteilung in der Agroforstwirtschaft zwischen Wald und Ackerfläche liegt. Solche Unterschiede wurden nur mit Hilfe der Simulation der Wasserbilanz aufgezeigt und betonen die Relevanz von stabilen Wasserisotopen in Verbindung mit weiteren ökohydrologischen Parametern. Weiterhin untersuchte der kollaborative Artikel mit dem EcH2O-iso Modell die hoch-frequenten Daten des Weidenstandorts und erreichte die besten Simulationen mittels täglicher Zeitschritte und distanz-basierter, isotopischer Mischung. Diese Thesis beobachtete, analysierte und modellierte ökohydrologische Flüsse mit verschiedenen räumlichen und zeitlichen Maßstäben. Sie zeigt die Relevanz von Interaktionen zwischen Pflanzen und Wasser für die Ermittlung von Wasserpartitionierung sowie weitere Forschungsmöglichkeiten für die Beobachtung und Modellierung von ökohydrologischen Flüssen.
2024-10-14Kumulative Dissertation
Flexible Regression for Different Types of Multivariate Functional Data
(Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät) Volkmann, Alexander; Greven, Sonja; Nikolaus, Umlauf
In dieser Dissertation werden neue Regressionsansätze für multivariate longitudinale oder funktionale Daten entwickelt, die eine flexible Modellierung von interessierenden Kovariableneffekten ermöglichen. Die Abhängigkeit innerhalb und zwischen den verschiedenen Zielgrößen wird über latente multivariate Gauss-Prozesse modelliert. Die Regressionsansätze folgen einem zweistufigen Verfahren, in dem in einem vorgelagerten Schritt multivariate funktionale Hauptkomponentenanalysen eingesetzt werden, um sparsame empirische Basen für die Gauss-Prozesse zu konstruieren. Drei verschiedene Regressionsmodelle werden für verschiedene Arten multivariater longitudinaler oder funktionaler Daten entwickelt. Das erste Projekt führt das zweistufige Verfahren für multivariate normalverteilte funktionale Daten ein, die eine gekreutzte oder genestete Datenstruktur aufweisen können. Das Regressionsmodell ist im frequentistischen Rahmenmodell der funktionalen additiven gemischten Modelle eingebettet und wird durch Anwendungen auf Bewegungsdaten und Sprachdaten illustriert. Das zweite Projekt entwickelt ein bayesianisches Regressionsgerüst für multilevel multivariate funktionale Daten, die verschiedenen punktweisen Verteilungen folgen. Das erlaubt es, verschiedene Datentypen, wie etwa binäre, Zähl- oder kontinuierliche funktionale Daten gleichzeitig zu modellieren, was durch eine Anwendung auf Berliner Verkehrsdaten veranschaulicht wird. Das dritte Projekt vereint multivariate longitudinale normalverteilte Daten mit einer Ereigniszeit-Zielgröße in einem gemeinsamen bayesianischen Modellierungsansatz. Solche Modelle werden oft im medizinischen Bereich verwendet, beispielsweise wenn der Fokus der Analyse auf der Schätzung der Assoziation zwischen longitudinalen Messungen von Biomarkern und dem Überleben von Patienten mit chronischen Lebererkrankung liegt.
2024-10-10Dissertation
Exploring Pathogenic Mutations at Phosphorylation Sites through a Peptide-Based Proteomics Screen
(Lebenswissenschaftliche Fakultät) Rrustemi, Trëndelina; Selbach, Matthias; Blüthgen, Nils; Ivarsson, Ylva
Mit der Entwicklung und der Anwendung moderner Genomsequenzierungstechnologien können weitere Genmutationen identifiziert werden. Nach jetzigem Stand sind etwa 20% dieser Mutationen in Bereichen von Proteinen vorzufinden, die keine eindeutige 3D-Struktur haben. Diese werden intrinsisch ungeordnete Regionen genannt (intrinsic disordered regions, IDRs). Die IDRs sind für die Steuerung biologischer Prozesse wichtig. Sie enthalten kurze, lineare Abschnitte (SLiMs), die bei der Interaktion von Proteinen eine Rolle spielen und mittels Phosphorylierung reguliert werden können. Um Krankheiten besser zu verstehen, ist es entscheidend zu erforschen, wie diese IDR-Mutationen die Interaktionen von Proteinen beeinflussen. In dieser Doktorarbeit wird eine Methode verwendet, bei der synthetische Peptide, die den mutierten Proteinsequenzregionen entsprechen, auf eine Membran aufgebracht werden, um die Wechselwirkungen dieser Peptidsequenzen mit zellulären Proteinen systematisch zu untersuchen. Zusätzlich werden Änderungen dieser Interaktionen zwischen normalen, phosphorylierten oder zusätzlich sequenzveränderten Peptidvarianten untersucht, um die Auswirkungen der Genmutationen besser zu verstehen. Diese Arbeit zeigt deutliche Unterschiede in den Wechselwirkungen zwischen phosphorylierten und nicht-phosphorylierten Peptiden auf. Sie sind größtenteils auf die Störung der phosphorylierungsabhängigen SLiMs zurückzuführen. Unter den Proteinen sticht insbesondere die S102P Mutation im Transkriptionsfaktor GATAD1 heraus, die mit einer Herzmuskelerkrankung in Verbindung steht. Wir haben festgestellt, dass diese Mutation eine Phosphorylierungsstelle stört, die für die Bindung an 14-3-3-Proteine verantwortlich ist. Wir haben weitere Untersuchungen durchgeführt, um diese Interaktion besser nachvollziehen zu können. Diese Arbeit trägt dazu bei, die molekularen Mechanismen von Krankheiten besser zu verstehen und bietet Möglichkeiten für weiterführende Untersuchungen und Therapieansätze auf.
2024-10-10Dissertation
Polymerizable BODIPY Probes for Molecularly Imprinted Optical Sensing
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Sun, Yijuan; Emmerling, Franziska; Ray, Kallol; De Lorenzi, Ersilia
Ein aktueller Forschungsschwerpunkt in der analytischen Chemie ist die Entwicklung (bio)chemischer Sensoren mit hoher Selektivität, Empfindlichkeit und schnellem Ansprechverhalten für den Nachweis und das Monitoring von besorgniserregenden Analyten in Realproben. Fluoreszierende molekular geprägte Sensormaterialien bieten einen innovativen Ansatz, indem sie die spezifischen Erkennungsfähigkeiten molekular geprägter Polymere (MIPs) mit der hohen Empfindlichkeit der Fluoreszenzdetektion kombinieren. Ziel dieser Arbeit war es, MIPs mit optischen Sensoreigenschaften zu entwickeln, um Umweltschadstoffe schnell und spezifisch nachzuweisen. Zur Konstruktion von MIPs mit außergewöhnlichen optischen Eigenschaften wurden fluoreszierende Sonden-Monomere auf Basis des Bor-Dipyrromethen (BODIPY)-Fluorophors entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Verschiedene Akzeptor-Einheiten wurden in das BODIPY-Gerüsts eingeführt, um das Ansprechverhalten auf Zielanalyten mit Carboxylatfunktionen (z.B. Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide, oberflächenaktive Substanzen) zu untersuchen. Diese fluoreszierenden Sonden-Moleküle wurden mit polymerisierbaren Einheiten ausgestattet, um ihre kovalente Einbindung in ein quervernetztes MIP-Netzwerk zu ermöglichen, das als Erkennungselement und Signalübermittler dient. Die Molekülstrukturen wurden durch Röntgenkristallanalyse bestätigt. Mit Hilfe spektroskopischer Methoden wurden die photophysikalischen Eigenschaften der Sonden-Monomere und ihre Bindungsaffinität für die Zielmoleküle untersucht, wobei die Sonden-Monomere eine starke Fluoreszenz im sichtbaren bis nahen Infrarotbereich aufwiesen und bemerkenswerte spektrale Veränderungen bei der Bindung mit den Zielanalyten zeigten. Der Einbau der Sonden in MIP-Schalen auf Siliziumdioxid-Kernpartikeln ermöglichte den selektiven Nachweis eines bestimmten Antibiotikums gegenüber anderen Antibiotika mit ähnlichen funktionellen Gruppen. Weiterhin wurden rot-emittierende BODIPY-Farbstoffe zur Dotierung von Polymerkernen eingesetzt, um ein Sensorsystem mit dualer Emission (d. h., mit Farbstoff dotierter Polymerkern/SiO2-Schale/fluoreszierendes Sonden-Monomer enthaltende MIP-Schale). Diese sensorischen MIPs zeigten eine ratiometrische Fluoreszenzantwort auf ein Antihistaminikum, wobei das eingebaute Referenzsignal im Kern eine Selbstkalibrierung in den Assays ermöglichte. Ein weiteres dual fluoreszierendes MIP-Sensormaterial (d. h. farbstoffdotierter Siliziumdioxidkern/fluoreszierendes Sonden-Monomer enthaltende MIP-Schale) wurde für die direkte Messung von Perfluorcarbonsäuren entwickelt. Die Integration der sensorischen MIPs in einen mikrofluidischen Aufbau führte zu einer mobilen und vielseitigen Sensorplattform, die einfach zu bedienen ist.
2024-10-07Dissertation
Universal Basic Income from a psychological perspective
(Lebenswissenschaftliche Fakultät) Malinka, Julia; Ziegler, Matthias; Mitte, Kristin; Vahle-Hinz, Tim
Ein Grundeinkommen, ohne Bedingungen, für ein Jahr. Ein Einkommen, welches in seiner Höhe die Existenz sichert und Teilhabe ermöglicht. Während aller „ups and downs“ des Lebens, aller Freudensprünge und Schicksalsschläge. Während des Alltags und des Urlaubs, während Krankheit und Pandemie. Unabhängig von Geschlecht, Alter, Bildung, Herkunft oder tätigkeitsbezogenen Einkommen. Wenig ist bekannt über die Wirkungsweise eines solchen Grundeinkommens, da nur wenige wissenschaftliche Studien existieren. Ziel der Dissertation ist es, die Verläufe mentaler Gesundheit zu untersuchen und ausgewählte Determinanten aus der Arbeitsmotivationsforschung sowie auf Ebene der interindividuellen Unterschiede zu identifizieren. Der empirische Teil der Dissertation besteht aus zwei Studien. Die erste befasst sich mit den Einflüssen von der Qualität der Arbeitsmotivation und von der Bedürfnisbefriedigung bei der Arbeit auf die Verläufe mentaler Gesundheit. In der Studie wurden Berufstätige während eines Jahres mit monatlichem Grundeinkommen untersucht (N = 357). Die Analyse wurde mit Strukturgleichungsmodellen durchgeführt und zeigte, dass die mentale Gesundheit während des Grundeinkommens stieg. Als zentraler Prädiktor für das Wachstum konnte die selbstbestimmte, autonome Arbeitsmotivation herausgestellt werden. Geringe Ausprägungen der autonomen Arbeitsmotivation waren assoziiert mit Wachstum in mentaler Gesundheit, was auf einen kompensatorischen Effekt des Grundeinkommens deutet. Die zweite Studie (N = 573) untersuchte den Einfluss von interindividuellen Unterschieden auf die Verläufe der mentalen Gesundheit. Es konnten Persönlichkeitseigenschaften und persönliche Werte identifiziert werden, welche die Verläufe der mentalen Gesundheit vorhersagten. Die Dissertation diskutiert die Implikationen für die mentale Gesundheit, für das jeweilige Forschungsfeld, führt die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick für die Praxis und die weitere Forschung mit Grundeinkommen.
2024-10-04Dissertation
Control of Polymorphism in Molecular Cocrystals by Mechanochemistry
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Linberg, Kevin; Emmerling, Franziska; Grepioni, Fabrizia; Braun, Thomas
Im Vergleich zu herkömmlichen, lösungsmittelbasierten Methoden bietet die Mechanochemie eine einzigartige Möglichkeit, die entstehende Kristallstruktur zu kontrollieren und neue sowie metastabile Kristallstrukturen zu erhalten. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Mechanochemie zur selektiven Synthese von Polymorphen unter Verwendung verschiedener Lösungsmittel eingesetzt werden kann. Um den Prozess umweltfreundlicher zu gestalten, ist es erforderlich, auf den Einsatz von Lösungsmitteln zur selektiven Herstellung von Polymorphen mittels Mechanochemie zu verzichten. Bisher wurde nicht systematisch untersucht, ob eine mechanochemische Polymorphkontrolle ohne den Zusatz von Lösungsmitteln möglich ist. Um zu untersuchen, ob eine Kontrolle von Polymorphen ohne Lösungsmittel Zusatz erreicht werden kann, wurden verschiedene Kokristallsysteme unter Verwendung unterschiedlicher Mahlparameter (Energieeintrag, Bechermaterial und Mühlentemperatur) getestet. Zu diesem Zweck wurde die Cokristalle von drei pharmazeutischen Modellsystemen untersucht. Die untersuchten Systeme waren: (1) Isonicotinamid + Carbamazepin, (2) Isonicotinamid + Glutarsäure sowie (3) Nicotinamid + Pimelinsäure. Jedes System bildet polymorphe Kokristallprodukte. Im Verlauf dieser Arbeit wurde die Stabilität der Polymorphe mittels DFT-Simulationen, DSC und VT-PXRD-Experimenten untersucht. Es wurde gezeigt, dass der Energieeintrag und die Mühlentemperatur eine wichtige Rolle für das mechanochemische Produkt spielen. Eine Kombination aus Energieeintrag und Mühlentemperatur kann sogar hoch Temperatur Polymorphe bei niedriger Temperatur stabilisieren. Basierend auf diesen Ergebnissen können die mechanochemischen Parameter genutzt werden, um die Energiebarrieren für Festkörperübergänge zu senken. Diese Erkenntnisse werden für künftige Untersuchungen von mechanochemischen Prozessen in verschiedenen Materialien und deren Erscheinungsformen wertvoll sein.
2024-09-30Kumulative Dissertation
The molecular phylogenomics of the Atyidae family
(Lebenswissenschaftliche Fakultät) Chagas Bernardes, Samuel; Meier, Rudolf; de Bruyn, Mark; Albrecht, Christian
Die Atyidae sind eine artenreiche Familie weit verbreiteter Süßwassergarnelen, zu der sowohl landumschlossene als auch amphidrome Arten gehören. Ein großer Teil der Atyidae ist im Indopazifik verbreitet, einer Region, die für ihre geologisch komplexe Geschichte bekannt ist. Die Evolution der Atyidae in Kombination mit der Taxonomie, die bis ins frühe 19. Jahrhundert zurückreicht, führt zu einem hohen Maß an taxonomischer Unsicherheit. Das zeigt sich darin, dass über 70 % der Artenvielfalt in einer Gattung – aus insgesamt 54 der gesamten Familie – enthalten sind. Diese Gattung, Caridina, ist nicht monophyletisch. Eine vollständige Überarbeitung fehlt jedoch noch aus mehreren Gründen; darunter unvollständige Kenntnisse über entsprechende Verwandtschaftsverhältnisse, das Abwägen zwischen der Arbeit mit Museumsexemplaren und dem Sammeln im weiten Verbreitungsgebiet der Familie sowie die Plastizität ihrer Morphologie. Ich führe eine Meta-Analyse der Biogeographie der Landmassen innerhalb der Grenzen des Indischen Ozeans durch. Die bei mehreren Taxa festgestellten Tendenzen belegen, dass die physische Verbindung zwischen den Landmassen für die Ausbreitung weniger wichtig war als der durch ökologische Bedingungen ausgeübte Druck. Dann vergleichen wir Extraktionsmethoden, abwägend zwischen DNA-Ausbeute und -Integrität sowie Probenkonservierung. Wir zeigen, dass die Maximierung der DNA-Ausbeute durch Ganzkörperlyse jedoch möglich ist, ohne die Merkmale im Exoskelett zu beschädigen. Abschließend verwenden wir einen Exon-Capture-Ansatz, um eine zeitkalibrierte Phylogenie der artenreichsten Gruppe innerhalb der Atyidae, d. h. Caridina und ihrer Verwandten, zu erstellen. Wir erläutern Details über die Evolution lebensgeschichtlicher Merkmale sowie der Biogeographie und zeigen, dass die Geschichte der Familie eng mit dem Indopazifik verbunden ist und schaffen einen robusten phylogenomischen Rahmen, der zukünftige Bemühungen zur Überarbeitung der Familie erleichtern wird.
2024-09-27Dissertation
Process reproducibility of perovskite deposition
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Hirselandt, Katrin; Unger, Eva; List-Kratochvil, Emil J.W.; Herzig, Eva M.
Organisch-anorganische Perowskite sind attraktiv für Dünnschichtsolarzellen. Die Übertragung laborbasierter Herstellungsverfahren, typischerweise Rotationsbeschichtung, auf industrielle Prozesse erfordert ein tiefgehendes Verständnis der physikalisch-chemischen Auswirkungen auf die Schichtqualität. Diese Arbeit zeigt, dass die Effizienz-Reproduzierbarkeit von Perowskit-Solarzellen (PSCs) nicht primär durch Unterschiede zwischen Laboren, sondern durch interne Prozessschwankungen beeinflusst wird. Verglichen wurden PSCs mit PEDOT und PTAA als Lochleiter auf den beiden Perowskiten, MAPI und 3CAT. PEDOT-basierte PSCs zeigten neben geringerer Reproduzierbarkeit eine niedrigere Effizienz, bedingt durch Voc- und FF-Verluste, schlechtere energetische Angleichung und morphologische Grenzflächenprobleme. Im Vergleich zu 3CAT, war die Effizienz von MAPI-basierten Zellen schlechter reproduzierbar, was durch eine stärkere Abhängigkeit der MAPI-Schichten von Prozessschwankungen erklärt werden kann. Die Anwendung eines Anti-Lösungsmittel-Tropfens (AS-Tropfen) während des in dieser Rotationsbeschichtungsprozesses beeinflusst die Morphologie und Effizienz der Solarzellen erheblich. Das optimale Zeitfenster für den AS-Tropfen ist für MAPI (~10 s) kleiner als für 3CAT (~50 s). Ein falsches Timing führt zu morphologischen Hohlräumen und vermindert die Effizienz. Optische In-situ-Studien zeigten, dass der AS-Tropfen vor Beginn der natürlichen Perowskit-Kristallisation appliziert werden sollte. Für MAPI beginnt diese nach 20 Sekunden, für 3CAT nach 100 Sekunden. Ein zu später AS-Tropfen reduziert die Verfügbarkeit von Lösungsmittel für die Rekristallisation und verschlechtert die Morphologie der Perowskit-Phase. 3CAT toleriert zeitliche Variationen besser, da es während der natürlichen Kristallisation sowohl lösungsmittelhaltige Vorphasen als auch Perowskit-Phasen bildet, während MAPI hauptsächlich lösungsmittelhaltige Vorphasen bildet, was die Prozessanfälligkeit erhöht.
2024-09-23Kumulative Dissertation
Essays on Behavioral Economics
(Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät) Jawer, Julia; Weizsäcker, Georg; Haan, Peter
Erwartungen sind entscheidend für das Verständnis wirtschaftlichen Verhaltens. Sie leiten unsere Entscheidungen angesichts von Ungewissheit und wirken sich auf unser Verhalten in Interaktionen mit anderen aus, bei denen wir Erwartungen über Aktionen und Reaktionen bilden. Diese Dissertation umfasst drei unabhängige Forschungsarbeiten, die Erwartungen über unsichere zukünftige Ergebnisse (Kapitel 1) und soziale Interaktionen (Kapitel 2-3) untersuchen. Kapitel 1 analysiert Umfragedaten zu langfristigen Erwartungen von Personen auf drei Märkten. Wir betrachten die Zusammenhänge zwischen langfristigen und kurzfristigen Erwartungen sowie der historischen Preisentwicklung. Außerdem analysieren wir die Heterogenität der langfristigen Erwartungen nach sozioökonomischen und persönlichen Merkmalen. Unsere Studie trägt zum Verständnis der langfristigen Erwartungen bei und bietet einen methodischen Beitrag, der zeigt, wie maschinelle Lernmethoden wie Lasso in der Heterogenitätsanalyse eingesetzt werden können. Kapitel 2 untersucht die Konsistenz von Aktionen und Erwartungen in sozialen Interaktionen. In einem kontrollierten Laborexperiment erheben wir Aktionen und Erwartungen von Sprechern und Zuhörern bis zur zweiten Ordnung, um zu prüfen, ob Individuen die Erwartungen anderer über ihre möglichen Aktionen berücksichtigen. Unsere Ergebnisse zeigen ein neues Muster der Inkonsistenz zwischen Aktionen und Erwartungen zweiter Ordnung von Zuhörern. Kapitel 3 analysiert, wie Individuen koordinieren, wer reden soll. In einem Laborexperiment untersuche ich die Rolle von Erwartungen über die eigenen relativen Fähigkeiten bei der Entscheidung, Informationen zu teilen. Die Ergebnisse zeigen, dass Selbstvertrauen das Reden beeinflusst. Die Steigerung des Vertrauensniveaus und die Rückmeldung über die eigenen relativen Fähigkeiten verbessern die Koordination zwischen den Sprechern, während der Wettbewerb um die Weitergabe von Informationen zu einer weniger effizienten Koordination führt.
2024-09-19Dissertation
The Trials and Triumphs of Modelling X-ray Spectroscopy of Strongly Correlated Transition Metal Complexes
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Boydaş, Esma Birsen; Roemelt, Michael; Krewald, Vera; Lau, J. Tobias
Diese Dissertation befasst sich mit der Modellierung von Spin- und Oxidationszuständen stark korrelierter Übergangsmetallkomplexe der ersten Reihe. Verschiedene ab initio-Methoden zur Modellierung der Elektronenkorrelation wurden verwendet, basierend auf einer oder mehreren Referenzwellenfunktionen, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den spektroskopischen Eigenschaften von offenschaligen Molekülenliegt. Die Arbeit untersucht die Stärken und Grenzen theoretischer Parameter und Effekte, wie der Elektronenkorrelation, Multiplett-Effekte sowie Größe und Natur des aktiven Raumes. Darüber hinaus setzt sich die Studie mit entscheidenden physikalischen und chemischen Konzepten wie Kovalenz, thermodynamische Stabilität, Ligandenfeldeffekte, magnetische Austauschwechselwirkungen und der Bestimmung von Spin- und Oxidationszuständen molekularer Systeme.
2024-09-16Dissertation
Bimetallische homogene Präkatalysatoren basierend auf Iridium, Rhodium und Palladium
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Kretschmar, Konrad Bruno; Braun, Thomas; Limberg, Christian; Schomäcker, Reinhard
Die Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Synthese von mono- und bimetallischen Katalysatoren basierend auf Iridium, Rhodium und Palladium. Dabei wurden die zweizähnigen Phosphane Bis(diphenylphosphino)methan (dppm), Bis(di-iso-propylphosphino)methan (dippm), Diphenyl-2-pyridylphosphin (PPh2py), 2-(Di-iso-propylphosphino)imidazol (PiPr2Imd) und 2-(Di-iso-propylphosphino)-1-methylimidazol (PiPr2Imd-Me) zur Synthese von monometallischen Ir- und Rh-Komplexen eingesetzt. Diese monometallische Komplexe konnten dann als Präkursoren für die Synthese bimetallischer Komplexe ([M1M2], M1 = Ir, Rh, M2 = Rh, Pd) verwendet werden. Für die später untersuchten Katalysen wurden auch zu den heterobimetallischen IrPd-Komplexen analoge monometallische Pd-Komplexe dargestellt. Die hergestellten Komplexe wurden mittels 1H-NMR-, 31P{1H}-NMR- und IR-Spektroskopie sowie LIFDI-TOF-Massenspektrometrie charakterisiert. Für einige Verbindungen wurden Einkristalle für die Röntgenkristallstrukturanalyse erhalten. Die verschiedenen Komplexe wurden in unterschiedlichen Katalysen erfolgreich als Präkatalysator eingesetzt. So konnten verschiedene Reaktionen wie die Hydrodefluorierung von 1,2-Difluorbenzol, die Transferhydrierung von Acetophenon, die ß-Alkylierung von 1-Phenylethanol und die Phenoxycarbonylierung von p-Iodtoluol mit hohen Umsätzen durchgeführt werden. Dabei wurde gezeigt, dass die bimetallischen Präkatalysatoren gegenüber den monometallischen in der Hydrodefluorierung, der Transferhydrierung und der ß Alkylierung schnellere Reaktionszeiten und höhere Ausbeuten ermöglichen. In der Phenoxycarbonylierung waren die mono- sowie heterobimetallischen Pd-Komplexe am effizientesten. Durch den Einsatz des heterobimetallischen IrPd-Präkatalysators [IrPdCl3(CO)(PiPr2Imd)2] oder der analogen monometallischen Präkatalysatoren [IrCl(CO)(PiPr2Imd)2] und E-[PdCl(PiPr2Imd+-H)(PiPr2Imd-kP,kN1)]Cl konnten zwei Methoden zur Synthese des Esters 1,3-Diphenylpropyl-4-methylbenzoat entwickelt werden.
2024-09-16Dissertation
Development of a method to tune endogenous gene expression and its application to study dose-sensitivity in transcriptional regulation and random X-chromosome inactivation
(Lebenswissenschaftliche Fakultät) Noviello, Gemma; Mazza, Davide; Ringrose, Leonie; Schulz, Edda
Einige biologische Prozesse sind dosisabhängig, wobei nicht nur die Anwesenheit oder Abwesenheit bestimmter Genprodukte, sondern auch deren spezifische Mengen wichtig sind. Ein Beispiel ist die Dosis-Kompensation für Geschlechtschromosomen bei Säugetieren, die durch X-Chromosomen-Inaktivierung erreicht wird. Dieser Mechanismus ist auf Frauen beschränkt, da sie zwei X-Chromosomen besitzen, im Gegensatz zu Männern mit nur einem X-Chromosom. Dosisabhängigkeit spielt auch bei der Differenzierung pluripotenter Stammzellen eine Rolle. Geringe Schwankungen in der Menge des Pluripotenzfaktors OCT4 (POU5F1) können bestimmen, ob Maus-Embryonale Stammzellen (mESCs) sich in das Trophektoderm oder in meso-endodermale Linien differenzieren. Ebenso ist die Menge des Pluripotenzfaktors NANOG entscheidend für die Steuerung der naiven und vorbereiteten pluripotenten Zustände. Das Verständnis der dosisabhängigen Regulation biologischer Prozesse ist entscheidend, jedoch technisch anspruchsvoll, da es erfordert, die Proteinmenge quantitativ zu modulieren. Hier wurde ein auf Degron- und CRISPR/Cas-basiertes Toolkit, CasTuner, entwickelt, um die endogene Genexpression analog zu steuern. CasTuner basiert auf Cas-abgeleiteten Repressoren, die an eine Degron-Domäne fusioniert sind und durch die Titration der Konzentration eines Liganden gesteuert werden können. CasTuner ermöglicht eine homogene (analoge) Steuerung der Genexpression, im Gegensatz zum KRAB-basierten CRISPRi-System, das eine bimodale (digitale) Repression zeigt. Mit CasTuner wurden die Dosis-Wirkungs-Beziehungen von NANOG und OCT4 mit ihren Zielgenen und dem zellulären Phänotyp gemessen. Schließlich wurde CasTuner eingesetzt, um die dosisabhängige Rolle des X-gebundenen Xist-Aktivators RNF12 und des neu entdeckten Faktors ZIC3 zu untersuchen. Dabei wurde ein modifiziertes Modell für die zufällige X-Chromosomen-Inaktivierung vorgeschlagen.
2024-09-16Dissertation
Molecular Effects in Nuclear β Decay
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Ndeke, William Murithi; Saenz, Alejandro; Busch, Kurt; Tennyson, Jonathan
In dieser Arbeit wurde die bereits in der Analyse des KATRIN-Experiments verwendete FSD neu bewertet und eine verbesserte FSD präsentiert. Die neu berechnete FSD wurde unter der Verwendung verbesserter leptonischer Potentialkurven für den Grundzustand von T2 und 3HeT+ erstellt. Für die FSD wurden die Anfangtotalionsyumul Ji =0, 1, 2, 3, 4, 5 und 6 (3HeT+) und Ji = 0, 1, 2, 3 (3HeD+ und 3HeH+) verwendet. Damit werden in dieser Arbeit zum ersten Mal figdinilse für Ji = 2 und 3 für die letzteren beiden berichtet mit einem einheitlichen Binning von 0.01 eV potiential. Hier sind die Endzustandswahrschein- lichkeitsdichten für enthalten die ersten 21 elektronisch angeregten Zustände der 3HeT+, 3HeD+ und 3HeH+ für die anfänglichen Rotationszustände Ji = 0, 1, 2 und 3 von T2 , DT und HT berechnet mit dem Katrin Neutrinomassenmessung 1 (KNM1) binning. Weiterhin wurden 22 elektronisch gebundene Zustände des 3HeH+ . Außerdem konnten die 6 niedrigsten angeregten Zustände verbessert werden. Rovibronische Übergangsenergien für H2 , DT, HT, 3HeH+, 4HeH+, 3HeD+ und 4HeD+ Isotope wurden berechnet und mit den vorhandenen Literaturdaten verglichen. Darüber hinaus werden auch Dipolmomente für neue Kernabstände angegeben, welche als Motivation für weiterführende Rechnungen dienen sollen. Erstmals wurden die integrierten Photoionisationsquerschnitte für H2 und HeH+ werten mit Hilfe der reelen Skalierung berechnet.
2024-09-16Dissertation
Flexible Molecular Crystals: Synthesis, Characterisation, and Application
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Feiler, Torvid; Emmerling, Franziska; Braun, Thomas; Grepioni, Fabrizia
Mechanisch flexible Kristalle können gebogen werden, ohne dabei zu zerbrechen. Je nach Art der Verformung können sie als mechanisch plastisch (irreversibel) oder elastisch (reversibel) biegbar eingestuft werden. Die verbesserten mechanischen Eigenschaften machen sie zu einer faszinierenden neuen Klasse von Materialien. Sie sind vielversprechend für die Entwicklung neuer funktioneller Bauelemente wie zum Beispiel fortschrittliche optoelektronische Elemente, intelligente Sensoren und künstliche Muskeln. Die derzeitigen Herausforderungen auf dem Forschungsgebiet der mechanisch flexiblen Kristalle umfassen ihre eingeschränkte Verfügbarkeit, ein fehlendes Verständnis für den Biegemechanismus und die Erforschung möglicher Anwendungen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit allen drei Bereichen und zielt darauf ab, 1) robuste Strategien zu entwickeln, um den Zugang zu mechanisch flexiblen Kristallen zu erleichtern, 2) ein atomistisches Biegemodell für einen mechanisch elastischen Kristall auf Grundlage von μ-fokussierter Einkristall-Röntgenbeugung und Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen zu entwickeln und 3) die Lichtleitereigenschaften mechanisch flexibler Kristalle zu untersuchen, einschließlich der Verwendung elastischer und plastischer Kristalle und der Herstellung einer miniaturisierten photonisch integrierten Schaltung.
2024-09-05Kumulative Dissertation
Die Bedeutung von Dispositionen und Performanz frühpädagogischer Fachkräfte für die mathematische Entwicklung von Kindern
(Kultur-, Sozial- und Bildungswissenschaftliche Fakultät) Pohle, Lara; Eilerts, Katja; Dunekacke, Simone
Aufgrund der Vorhersagekraft früher mathematischer Kompetenzen für spätere Schulleistungen beschäftigt sich die Forschung mit der Identifikation möglicher Einflussfaktoren der mathematischen Kompetenzentwicklung von Kindern vor Schuleintritt. Da der Großteil der drei- bis sechsjährigen Kinder in Deutschland eine Kindertagesstätte besucht, ist in diesem Zusammenhang die pädagogische Qualität frühkindlicher Bildungseinrichtungen in den Fokus gerückt. Einen wichtigen Aspekt dieser Qualität stellen frühpädagogische Fachkräfte dar. Sie werden als Interaktionspartner:innen von Kindern als potenzieller Einflussfaktor hinsichtlich deren mathematischer Kompetenzentwicklung betrachtet. Im Rahmen der Forschung zur professionellen Kompetenz frühpädagogischer Fachkräfte in Mathematik setzt man sich mit der Frage auseinander, welche Merkmale eine kompetente Fachkraft auszeichnen und inwiefern diese die mathematische Kompetenzentwicklung von Kindern beeinflussen. Während in den letzten Jahren vermehrt die Entwicklung sowie das Zusammenspiel einzelner Facetten professioneller Kompetenz frühpädagogischer Fachkräfte untersucht worden sind, werden Kinder bislang kaum in wissenschaftliche Studien einbezogen. Die vorliegende Dissertation schließt diese Forschungslücke und untersucht die Vorhersagekraft der Kompetenzfacetten Dispositionen und Performanz im Hinblick auf die mathematische Kompetenzentwicklung von Kindern. Damit dies möglich ist, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Beobachtungsinstrument zum Erfassen der Performanz frühpädagogischer Fachkräfte entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Performanz mithilfe des entwickelten Beobachtungsinstruments zuverlässig erfassen lässt. Weiterhin sagt die Performanz die mathematische Kompetenzentwicklung von Kindern voraus, während dies für die erhobenen Dispositionen nicht gilt. Für den nationalen Forschungsraum handelt es sich hierbei um die ersten beziehungsweise einige der wenigen evidenzbasierten Forschungsergebnisse.
2024-09-02Dissertation
Urban Infrastructure in Exile
(Philosophische Fakultät) Jöris, Lisa; Farías, Ignacio; Lange, Katharina
Dieses Dissertationsprojekt befasst sich mit der Bedeutung von urbaner Infrastruktur für syrische Stadtbewohner:innen vor Beginn des Krieges, der auf die friedlichen Proteste im Jahre 2011 folgte. Fokus der Arbeit liegt auf den Infrastrukturnetzwerken Wasserversorgung und Müllentsorgung in der Stadt Aleppo im Nordwesten Syriens. In den Interviews, die für die Forschungsarbeit mit aleppinischen Exilant:innen geführt wurden, zeigte sich, dass die beiden Netzwerke auch über ihren Zusammenbruch im Kontext kriegerischer Auseinandersetzungen in Aleppo (insbesondere zwischen 2012 und 2016) hinaus Funktionen im Leben der Befragten erfüllten – nun mehr weit weg von Aleppo im westeuropäischen Exil. Beispielsweise diente die Beschreibung von privaten Praktiken und institutionalisierten Abläufen der Müllentsorgung auch im Exil der Einteilung der aleppinischen Bevölkerung in bestimmte soziale Gruppen. Auch die politische Bedeutung der Wasserversorgung überdauerte den infrastrukturellen Kollaps. Vor diesem Hintergrund diskutiert diese Dissertation mit Hinblick auf insbesondere Literatur inspiriert durch die actor-network theory die zeitliche Verortung und Entstehung von Infrastrukturen. Insbesondere wird hinterfragt, ob die sozialen und materiellen Komponenten, die gemeinsam ein Infrastrukturnetzwerk bilden, notwendigerweise in Raum und Zeit koexistieren müssen. Hier schlägt die Arbeit ein Konzept von Infrastruktur vor, die zu verschiedenen Zeitpunkten (dispersed in time) und, im Migrationskontext, auch an verschiedenen Orten entsteht.
2024-08-28Dissertation
Cutting plane methods and dual problems
(Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) Gladin, Egor; Spokoiny, Vladimir; Necoara, Ion; Kannan, Aswin
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Schnittebenenverfahren, einer Gruppe von iterativen Algorithmen zur Minimierung einer (möglicherweise nicht glatten) konvexen Funktion über einer kompakten konvexen Menge. Wir betrachten zwei prominente Beispiele, nämlich die Ellipsoidmethode und die Methode der Vaidya, und zeigen, dass ihre Konvergenzrate auch bei Verwendung eines ungenauen Orakels erhalten bleibt. Darüber hinaus zeigen wir, dass es möglich ist, diese Methoden im Rahmen der stochastischen Optimierung effizient zu nutzen. Eine andere Richtung, in der Schnittebenenverfahren nützlich sein können, sind duale Probleme. In der Regel können die Zielfunktion und ihre Ableitungen bei solchen Problemen nur näherungsweise berechnet werden. Daher ist die Unempfindlichkeit der Methoden gegenüber Fehlern in den Subgradienten von großem Nutzen. Als Anwendungsbeispiel schlagen wir eine linear konvergierende duale Methode für einen Markow-Entscheidungsprozess mit Nebenbedienungen vor, die auf der Methode der Vaidya basiert. Wir demonstrieren die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Methode in einem einfachen RL Problem. Die Arbeit untersucht auch das Konzept der Genauigkeitszertifikate für konvexe Minimierungsprobleme. Zertifikate ermöglichen die Online-Überprüfung der Genauigkeit von Näherungslösungen. In dieser Arbeit verallgemeinern wir den Begriff der Genauigkeitszertifikate für die Situation eines ungenauen Orakels erster Ordnung. Darüber hinaus schlagen wir einen expliziten Weg zur Konstruktion von Genauigkeitszertifikaten für eine große Klasse von Schnittebenenverfahren vor. Als Nebenprodukt zeigen wir, dass die betrachteten Methoden effizient mit einem verrauschten Orakel verwendet werden können, obwohl sie ursprünglich für ein exaktes Orakel entwickelt wurden. Schließlich untersuchen wir die vorgeschlagenen Zertifikate in numerischen Experimenten und zeigen, dass sie eine enge obere Schranke für das objektive Residuum liefern.
2024-08-27Kumulative Dissertation
Cryptocurrency Market: Hedging, Options, and Loans
(Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät) Liu, Francis; Packham, Natalie; Härdle, Wolfgang Karl
Seit Satoshi Nakamoto Bitcoin (BTC) erschaffen hat, ist der Kryptowährungsmarkt oft im Zentrum von Diskussionen über den Wert von Kryptos. Trotz dieser Debatten bleibt der Markt lebendig, mit aktiven Investoren, die im Handel, der Absicherung, Spekulation, Investition, Verleihen, Ausleihen und der Innovation neuer Mechanismen engagiert sind. Im ersten Kapitel untersuchen wir die Absicherungseffektivität von Bitcoin-Futures gegenüber BTC und anderen Krypto-Expositionen. Angesichts der Volatilität der Kryptopreise könnte die Zuverlässigkeit von Futures zur Absicherung fraglich sein. Wir demonstrieren, dass mit einem auf Kopulae basierenden Hedging-Verhältnis BTCF effektiv gegen BTC für verschiedene Risikopräferenzen, modelliert durch Risikomaße, absichern kann. Im zweiten Kapitel extrahieren wir die im BTC-Markt eingebetteten Jump-Prämien. Die Studie wird durch häufige Preissprünge motiviert. Unsere Analyse zeigt, dass die risikoprämienspezifischen Einblicke in positive und negative Jumps Aufschluss darüber geben, wie der BTC-Optionsmarkt auf größere Ereignisse reagiert; die Prämien besitzen prädiktive Kraft für Renditen von delta-gehedgten Optionen, was mögliche Gewinne aus dem Handel mit Krypto-Optionen erklärt. Die Sprungrisikoprämien sind gute Indikatoren, um die von BTCF implizierten volatilen Carry-Kosten zu erklären. Im dritten Kapitel erforschen wir den Krypto-Kreditmarkt. Dieser teilt Schlüsselmerkmale mit anderen Non-Recourse-Darlehen, z.B. Sicherheitsanforderungen und Verfahren für Margin Calls. Der Markt operiert ohne eine konventionelle Zinsstruktur. Um dies zu ergänzen, schlagen wir eine faire Zinsstruktur vor, indem wir die Krypto-Kreditausleihposition als amerikanische Barrier-Option modellieren.

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