„Was wir wissen, ist ein Tropfen, was wir nicht wissen, ein Ozean.“ Diese Erkenntnis stammt von einem leidenschaftlichen Nimmersatt in Sachen Wissen: Isaac Newton, der zu den bedeutendsten Wissenschaftlern aller Zeiten zählt. Als verträumter Schüler baute er Sonnenuhren, Windturbinen oder mechanische Transportvorrichtungen. Später war er Wissenschaftsgenie, Mathematiker, Physiker, Astronom und Naturphilosoph. Junge Leser entdecken nun sein Leben und wie er kleine Phänomene des alltäglichen Lebens nutzte, um das große Ganze zu
verstehen. Zum Beispiel den legendären Apfel, der auf seinen Kopf fiel und ihn auf die Idee von der Schwerkraft brachte.
Aktualisiert: 2023-06-02
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„Was wir wissen, ist ein Tropfen, was wir nicht wissen, ein Ozean.“ Diese Erkenntnis stammt von einem leidenschaftlichen Nimmersatt in Sachen Wissen: Isaac Newton, der zu den bedeutendsten Wissenschaftlern aller Zeiten zählt. Als verträumter Schüler baute er Sonnenuhren, Windturbinen oder mechanische Transportvorrichtungen. Später war er Wissenschaftsgenie, Mathematiker, Physiker, Astronom und Naturphilosoph. Junge Leser entdecken nun sein Leben und wie er kleine Phänomene des alltäglichen Lebens nutzte, um das große Ganze zu
verstehen. Zum Beispiel den legendären Apfel, der auf seinen Kopf fiel und ihn auf die Idee von der Schwerkraft brachte.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Miniaturisierte Kultivierungssysteme mit einem hohen Maß an integrierter Sensorik und Kontrollmöglichkeit haben sich als leistungsfähige Werkzeuge in der Entwicklung moderner Bioprozesse erwiesen. Besonders Tropfen-basierte Mikrobioreaktorsysteme (tMBR) eröffnen weitreichende Möglichkeiten zur parallelisierten Kultivierung von Zellen im Hochdurchsatzverfahren bei geringem Probeneinsatz. Das abgeschlossene Fluidelement eines Flüssigkeitstropfens wird dabei genutzt, um eine Kompartimentierung zu erzeugen und separate biologische Prozesse durchzuführen. Im Gegensatz zur Tropfen-basierten Mikrofluidik mit kontinuierlicher Fluidförderung, ermöglichen Kultivierungssysteme mit sessilen Tropfen eine erhöhte Flexibilität in der Fluidhandhabung sowie eine Integration von kontinuierlicher online-Analytik. Allerdings bergen das Aufrechterhalten einer optimalen Kultivierungsumgebung als auch die Förderung von Zellwachstum in einem Flüssigkeitstropfen inhärente Herausforderungen, besonders in Bezug auf Stofftransport und Verdunstung.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Tropfen-basierten Kultivierungssystems zur Kultivierung und Untersuchung von Zellen. Durch die Implementierung einer aktiven Mischtechnik und umfangreicher Sensorik wurde ein leistungsfähiges Kultivierungssystem entwickelt, das als analytisches Werkzeug für biopharmazeutische Applikationen eingesetzt werden kann. Aktive Durchmischung und Stofftransport wurden durch die Anregung von Kapillarwellen auf der Tropfenoberfläche mittels vertikaler Oszillation erzeugt. So kann der gesamte Reaktorinhalt innerhalb von 3 s homogenisiert und kLa-Werte von bis zu 345 h-1 erzeugt werden, ohne bewegte Mischelemente in den Reaktionsraum zu integrieren. Die Flüssigkeitstropfen sind dabei in einen Glas-Chip eingebettet, der für eine definierte Tropfenform und die Integration optischer Sensoren sorgt. Das hohe Potential des entwickelten Tropfen-basierten Mikrorektorsystems, das aufgrund der eingesetzten Mischtechnik als capillary wave microbioreactor (cwMBR) bezeichnet wird, wurde in einem proof-of-concept durch die Kultivierung von Escherichia coli und Chinese Hamster Ovary Zellen gezeigt.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In der Welt der Magnonik wird die Magnetisierungsdynamik auf der Nanoskala hinsichtlich der Erzeugung, der Manipulation und der Detektion von Spinwellen erforscht. Innerhalb dieser Dissertation werden Magnonen, die Quanten einer Spinwelle, in nanoskaligen magnonischen Wellenleitersystemen mit der magnetischen Röntgenmikroskopie untersucht. Dabei wird zunächst eine neue effiziente Methode zur Ermittlung der magnonischen Dispersionsrelation implementiert und vorgestellt. Des Weiteren werden offene Fragen zu den Emissionsmechanismen in magnonischen Wellenleitern mittels verschiedener Anregungstechniken vollständig aufgeklärt. Durch die extrem hohe räumliche und zeitliche Auflösung der Rasterröntgenmikroskopie, werden zusätzlich Quantisierungseffekte in schmalen Wellenleitersystemen direkt abgebildet und im Gigahertz-Bereich sichtbar gemacht. Abschließend werden erste Hinweise auf einen magonischen Raum-Zeit-Kristall experimentell und simulationsbasiert vorgestellt, die einen neuen Forschungszweig innerhalb der Magnonik eröffnen könnten.
Aktualisiert: 2023-01-01
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„Was wir wissen, ist ein Tropfen, was wir nicht wissen, ein Ozean.“ Diese Erkenntnis stammt von einem leidenschaftlichen Nimmersatt in Sachen Wissen: Isaac Newton, der zu den bedeutendsten Wissenschaftlern aller Zeiten zählt. Als verträumter Schüler baute er Sonnenuhren, Windturbinen oder mechanische Transportvorrichtungen. Später war er Wissenschaftsgenie, Mathematiker, Physiker, Astronom und Naturphilosoph. Junge Leser entdecken nun sein Leben und wie er kleine Phänomene des alltäglichen Lebens nutzte, um das große Ganze zu
verstehen. Zum Beispiel den legendären Apfel, der auf seinen Kopf fiel und ihn auf die Idee von der Schwerkraft brachte.
Aktualisiert: 2022-08-02
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Max von Laue wies 1912 mit der Entdeckung von Interferenzerscheinungen die Wellennatur der Röntgenstrahlen und die atomare Gitterstruktur der Kristalle nach. Damit eröffnete er eine neue Ära der Erforschung des Aufbaus der Materie. Diese Entdeckungen wurden mit dem Physik-Nobelpreis für 1914 gewürdigt und begründeten Laues Weltruhm als exzellenter Theoretischer Physiker. Er setzte sich früh für die Anerkennung der Einsteinschen Relativitätstheorie ein und trat mit grundlegenden theoretischen Arbeiten über Lichtstreuung, Materiewellen und Supraleitung hervor.
Eng mit Albert Einstein und Lise Meitner befreundet, gehörte Laue im Nationalsozialismus zu den wenigen in Deutschland verbliebenen Wissenschaftlern, die in den Worten Einsteins „aufrecht blieben“. – Umso erstaunlicher ist es, dass es bisher keine umfassende Lebensdarstellung dieses berühmten Physikers und integeren Menschen gab.
Aktualisiert: 2021-03-24
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Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Qualifizierung eines Messsystems zur umfassenden Online-Charakterisierung gasgetragener Nanopartikel in technischen Prozessen. Hierzu wurden die Laser-Messtechniken der Weitwinkel-Lichtstreuung (WALS) und der Laserinduzierten Inkandeszenz (LII) in einen mobilen Aufbau integriert. Besondere Gewichtung kam der multivariaten Analyse der Streulichtdaten zu. Hierzu wurden die Bayessche Statistik und die Hauptkomponentenanalyse (PCA) herangezogen. Erstere erlaubt neben der Bestimmung von Punktschätzern die Quantifizierung der Unsicherheit der Ergebnisse, die PCA eignet sich bei einer hohen Anzahl zu bestimmender Parameter zur recheneffizienten Auswertung.
Das Messsystem wurde zur Charakterisierung eines Rußaerosols aus einem Rußgenerator eingesetzt. Dabei konnte der weite messbare Größen- und Konzentrationsbereich bei beiden Messtechniken demonstriert werden. Der Einsatz von Ergebnissen der Bayesschen Analyse von Streulichtdaten erlaubt ferner eine genauere Auswertung von LII-Daten.
Eine an der Technischen Universität Clausthal entwickelte Sonde zur Probenahme wurde an das Messsystem adaptiert. Messungen an Rußpartikeln aus einem laminaren Flachbrenner demonstrieren das zeitliche Verhalten der Sonde. Der Vergleich der Ergebnisse der optischen Messtechniken mit denen elektronenmikroskopischer Aufnahmen zeigt dabei den Einfluss der Probenahme auf den Verbrennungsprozess auf.
Die Multi-Parameter-Bestimmung von Aerosol-Charakteristika mit der PCA wird an WALS-Daten von Messungen an SiO2-Partikeln bei verschiedenen Versinterungsgraden erläutert. Die Eignung der PCA zur Echtzeit-Analyse überlagerter Partikelfraktionen unterschiedlicher Morphologie wird durch Messungen bei instationärem Betrieb des Partikelgenerators aufgezeigt.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Bei der Herstellung von Polymergelen mittels radikalischer Copolymerisation kommt es durch verschiedene Einflüsse zu Inhomogenitäten in der Struktur des polymeren Netzwerks. In der Regel führt der statistische Einbau der Vernetzermoleküle zu unterschiedlich dicht vernetzten Regionen innerhalb des dreidimensionalen Aufbaus. Zusätzliche Netzwerkdefekte wie die Ausbildung von intramolekularen Schleifen, losen Kettenenden oder nicht bzw. einseitig reagierte Vernetzermoleküle führen zu zusätzlichen Inhomogenitäten in der Netzwerkstruktur. Durch statische Lichtstreuung lässt sich diese übermolekulare Struktur charakterisieren.
Die im Rahmen dieser Arbeit erstellte Anlage ermöglicht statische Lichtstreuexperimente an Hydrogelen und Polymerlösungen im Kleinwinkelbereich (Winkelbereich <;15 ^ circ). Damit wurden die experimentellen Voraussetzungen für das Studium der Topologie polymerer Netzwerkstrukturen auf einer Längenskala von einigen 10 - 100 nm geschaffen. Mit dem realisierten Aufbau ist die Messung der Intensitäten des gestreuten Lichts mittels einer Photomultipliereinheit sowie die Abbildung der Streulichtsignale auf einer Streuscheibe und die rückseitige Bilderfassung über eine hoch auflösende CCD-Kamera möglich. Hierdurch wird die zeitgleiche Aufnahme aller Streureflexe über den gesamten zugänglichen Winkelbereich realisiert, wodurch Online-Untersuchungen des Polymerisationsprozesses ermöglicht werden.
Als Modellsystem zur Polymerisation in den Reaktionsküvetten wurden Hydrogele auf Polyacrylamidbasis, vernetzt mit N,N'-Methylenbisacrylamid (MBA), verwendet. Die Kalibrierung und Justage der Detektoreinheit sowie der optischen Systeme erfolgte durch Beugungsexperimente an einem Draht.
Aktualisiert: 2022-12-21
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