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Turbulent Exchange of Ozone and Nitrogen Oxides between an Amazonian Rain Forest and the Atmosphere
(2005)
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Udo Rummel
- Amazonia, the world’s largest tropical rain forest area is facing rapid development, mainly caused by slash and burn activities. The change in land use, primarily to agricultural and pasture areas, has sustainable influence on the atmospheric input and the deposition of constituents like ozone and nitrogen oxides, which are of high relevance for tropospheric chemistry. To asses the effect of land use change on tropospheric chemistry, a good knowledge of the exchange of those trace gases between the primary rain forest ecosystem and the atmosphere is necessary. So far, experimental information from tower based canopy-scale and leaf-scale measurements focusing on exchange processes is very limited. Within the framework of the LBA-EUSTACH project 1999 two experiments were carried out in Rondonia, southwest Amazonia, to estimate the exchange of ozone and nitrogen oxides between a tropical rain forest ecosystem and the atmosphere during the wet and the dry season, respectively. Ozone deposition was determined by eddy covariance measurements above the canopy. The data obtained during the end of the regional wet season confirm the results of the only previous study reporting on directly measured ozone fluxes above the Amazonian rain forest. Mean daytime maxima of -11.0 nmol m^(-2) s^(-1) and 2.3 cm s^(-1) for ozone flux and deposition velocity, respectively, show the rain forest to be an effective sink for ozone during the wet season. At the end of the dry season, under conditions of high atmospheric humidity deficit, the ozone uptake by the forest canopy was significantly reduced. A consequence of this strongly reduced uptake was a substantial in-canopy O3 storage during day, which was removed in the first half of the night, by considerable non-stomatal deposition and chemical destruction. Ozone deposition was simultaneously determined at an old pasture site which was deforested 22 years before the LBA-EUSTACH experiment. The measurements at this site showed an ozone deposition velocity ~35% and ~25% lower than the rain forest values for the end of the wet and dry season, respectively. Since cattle pastures represent the largest part of converted forest land in Rondonia, this difference may represent the effect of deforestation on the regional ozone surface sink. Based on land cover information provided by LANDSAT images, the current regional ozone deposition average for central Rondonia was estimated to be ~85% of the original sink provided by the native rain forest cover. nitrogen monoxide soil emissions were determined by an eddy covariance system which was positioned within the trunk space. Nighttime measurements resulted in mean values from 3.5 ng N m^(-2) s^(-1) to 4.8 ng N m^(-2) s^(-1), in good agreement with emission fluxes obtained by concomitant dynamic soil chamber measurements. A further aim of the experiment was to characterize the turbulence structure throughout the canopy during two intensive measuring periods. Detailed analysis of high frequency time series of several scalar quantities above and within the canopy revealed, during daytime, the frequent appearance of ramp pattern, the “finger print” of coherent turbulent structures. This enabled (i) to estimate a mean residence time of air within the part of the canopy which is directly coupled to the atmosphere above by these short, extreme, exchange events, and (ii) to determine ozone fluxes by a surface renewal model based on coherent air motion. To assess the relevance of in-canopy processes as turbulent transport, uptake by vegetation, soil deposition, and chemical reactions to the ecosystem exchange of ozone and nitrogen oxides, their characteristic time scales where analyzed. For the first time nitrogen dioxide profiles were measured within a tropical rain forest. By combining these results with all available wet season data on leaf level exchange in a stationary budget approach, a reduction of soil-emitted nitrogen oxides by vegetation up to 25% was obtained. This value is considerably smaller than that obtained by previous model studies. Direct comparison to the nitrogen oxide budget of the old cattle pasture indicated the primary rain forest ecosystem to be a higher nitrogen oxide source, and suggests therefore, that deforestation is reducing the biogenic nitrogen oxide emission in southwest Amazonia on a long term basis, if no fertilizer is used.
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Entwicklung eines UV-Lasertransmitters und Aufbau eines flugzeuggetragenen DIAL für Ozonmessungen in der Troposphäre
(2005)
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Alexander Meister
- Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein flugzeuggetragenes DIAL-System mit einem optisch parametrischen Oszillator (OPO) als Lasertransmitter entwickelt, mit dem es möglich ist, die räumliche Ozonverteilung in der unteren Troposphäre zu bestimmen. Die räumliche Auflösung beträgt dabei bis zu 220 m vertikal und 600 m horizontal. Das System ist mit einem Stromverbrauch von typischerweise 1100 W und einer Gesamtmasse von 270 kg sehr kompakt, was für die Integration in ein einmotoriges Flugzeug wie die DLR Cessna 208 Grand Caravan notwendig ist. Es wurde speziell für dieses System eine neue, über den Bereich von 281 bis 300 nm kontinuierlich durchstimmbare “all solid state” Laserlichtquelle auf Basis eines KTP OPO mit intracavity Summenfrequenzmischung (SFM) entwickelt. Die spektrale Breite im UV ist kleiner als und die Divergenz kleiner als 0,8 mrad. Die Pumpquelle für den OPO ist ein blitzlampengepumpter Nd:YAG Laser mit Injection Seeding und einer Repetitionsrate von 10 Hz. Die durchschnittliche Pulsenergie beträgt 11 mJ wobei das gemessene Maximum bei etwa 14 mJ liegt. Die Vorteile gegenüber anderen Laseremittern liegen in seiner geringen Abmessung (20x17x10 cm³), der Stabilität und der vergleichsweise hohen optischen Effizienz von 3,5 %. Es wurden erste Bodenmessungen am DLR in Oberpfaffenhofen und zwei sehr erfolgreiche Flugzeugkampagnen im süddeutschen Raum und Österreich durchgeführt. Detektiert wurden dabei die elastische Rückstreuung bei 355 nm zur Aerosolüberwachung, sowie das zurückgestreute UV-Signal bei 287 und 296 nm für die Ozonmessung. Bei diesen Sondierungen hat das System sehr eindrucksvoll seine Zuverlässigkeit in Bezug auf Ausgangsleistung und Wellenlängenstabilität des OPO unter Beweis gestellt. Es hat ebenso demonstriert, dass damit großräumige zweidimensionale Schnitte der O3-Konzentration durch die Atmosphäre mit einem Gesamtfehler von deutlich unter 10 % gemessen werden können. Der statistische Fehler der Messungen beträgt dabei in einer Entfernung von 1,5 km unterhalb der Flughöhe etwa 4 % wobei der systematische Fehler mit kleiner 5,5 % berechnet wurde. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass die während des Fluges gemessenen Ozonkonzentrationen mit den Werten von Bodenmessstationen sehr gut übereinstimmen. Somit steht ein neues, im Vergleich zu den bisher existierenden Instrumenten erheblich kompakteres Messsystem mit deutlich verbesserter räumlicher Auflösung zur Verfügung. Dadurch wird es zu einer sehr guten Ergänzung für andere Messinstrumente, um aktuelle Fragen bezüglich der Troposphäre beantworten zu können.
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Konstruktion von Isomorphieklassen orientierter Matroide
(2005)
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Ralf Gugisch
- Es werden sowohl theoretische Aspekte als auch Details zur Implementierung eines Generators von orientierten Matroiden und deren Isomorphieklassen besprochen.
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Wissenstransfer aus Universitäten als Impulsfaktor regionaler Entwicklung - ein institutionenökonomischer Ansatz am Beispiel der Universität Bayreuth
(2005)
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Martina Hagen
- Wissen spielt in unserer heutigen Gesellschaft eine immer größere Rolle. Für Regionen ist Wissen eine notwendige Voraussetzung, um in einem globalen Wettbewerb bestehen zu können, die Entwicklung von Lösungen für einen anstehenden Strukturwandel zu beschleunigen und aus bereits gemachten Erfahrungen und Fehlern Anderer zu lernen. Wissen ist in der heutigen Gesellschaft eine Quelle für die Schaffung von Wettbewerbspotenzialen für Unternehmen, aber auch für Regionen. Als Forschungsinstitutionen stellen Universitäten einen Kristallisationspunkt neuen Wissens dar und können damit für eine Region wichtige Lieferanten des benötigten Wissens sein. Während in zahlreichen Untersuchungen das Augenmerk auf dem technologischen Transfer von der Universität zur produzierenden Wirtschaft lag, geht diese Arbeit von der These aus, dass der Wissenstransfer der Universität weitaus mehr umfasst als technologische Inhalte und neben den Unternehmen sämtliche in der Region vorhandenen Institutionen als Beteiligte einschließt. Anhand der Universität Bayreuth und ihrer Hochschulregion Nordostbayern werden sechs Fragenkreise des universitären Wissenstransfers untersucht: 1. Zielgruppen und Umfang des universitären Wissenstransfers 2. Bedeutung der Hochschulregion für universitären Wissenstransfer 3. Anreize des universitären Wissenstransfers 4. Probleme und Barrieren des universitären Wissenstransfers in die Region 5. Institutionenökonomische Handlungsmuster der Akteure 6. Erfolgskriterien und regionale Impulse durch universitären Wissenstransfer
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Im Spannungsfeld von Globalisierung und Lokalisierung. Politische Dezentralisierung in Hoachanas, Namibia
(2005)
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Carolin Olivares-Canas
- Demokratisierung und Dezentralisierung sind zentrale Ziele der gegenwärtigen Entwicklungspolitik. Namibia hat diese Zielsetzung aufgegriffen und zumindest formal umgesetzt. Die kritische politische und wissenschaftliche Diskussion entzündet sich vor allem an der Frage inwieweit auf der nationalen Ebene Demokratie tatsächlich verwirklicht ist. Dieser Beitrag nimmt dagegen die Wirkung von Demokratisierung und Dezentralisierung auf der lokalen Ebene in den Blick. Im Zentrum steht dabei die Siedlung Hoachanas im abgelegenen Süden Namibias. Hoachanas war weitgehend von der formalen Verwaltung Namibias abgeschnitten und unterstand einer traditionellen Autorität. Im Rahmen der Dezentralisierungspolitik sollte die Siedlung durch die Errichtung eines auf demokratischen Prinzipien beruhenden Gremiums in die nationalen Verwaltungstrukturen integriert werden. Dabei zeigt sich, dass die auf der nationalstaatlichen Ebene nach westlichen Vorbildern entwickelten Konzepte von Demokratisierung und Dezentralisierung im Prozess ihrer Umsetzung auf der lokalen Ebene umgearbeitet werden und im lokalen Kontext als Instrumente lokaler politischer Auseinandersetzung dienen. Dezentralsierung bewirkt in diesem Fall erst die wirksame Einbezieung von Hoachanas in das nationalstaatliche Verwaltungssystem und Demokratisierung eröffnet neue lokale politische Arenen.
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Weiterbildung und regionale Kooperations- und Netzwerkaktivitäten zwischen kleinen und mittelständischen Unternehmen und Bildungseinrichtungen - das Beispiel der Lernenden Region Bodensee
(2005)
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Frauke Lorenzen
- Der Ansatz der Lernenden Region, der sich als weiteres Netzwerkkonzept für eine endogen induzierte Regionalpolitik versteht und auf Gestaltungskraft regionaler Akteure zur Überwindung von regionalen Problemen setzt, verbindet die Grundsätze von intraregionalem Lernen und Kooperieren. Aufgegriffen wurde dieses Konzept im Programm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Namen "Lernende Regionen – Förderung von Netzwerken", in dem deutschlandweit rund 70 modellhafte, regionale Netzwerke gefördert werden. Dazu zählt auch die Lernende Region Bodensee (LRB), die in der vorliegenden Arbeit als Untersuchungsraum dient. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1.Ein pauschales Urteil über den Stellenwert, den die befragten KMU der betrieblichen Weiterbildung beimessen, lässt sich nur schwer fällen. Ein differenzierterer Blick zeigt jedoch, dass vor allem die kleinen Unternehmen (bis 20 Beschäftigte) Weiterbildung in ihrer Bedeutung als weniger wichtig einstufen. 2. Die bereits in der Literaturanalyse herausgefilterten, potenziellen Defizite von KMU im Weiterbildungsbereich werden durch die Befragungsergebnisse weiter untermauert. Weiterbildung wird noch nicht durchgängig als Investition in das Humankapital begriffen. Es fehlen zum einen strategische, zum anderen finanzielle Voraussetzungen. Der Fokus liegt daneben vorwiegend auf produktionsbezogenen Weiterbildungsmaßnahmen und weniger auf der Schulung von Schlüsselqualifikationen, wie z.B. Kommunikationsfähigkeiten. 3. Für die kleinen und mittelständischen Unternehmen in der LRB spielt Weiterbildung mit multimedialen Lernmitteln eine untergeordnete Rolle. Auch Weiterbildungsangebote werden selten über das Internet abgefragt (nur 16% der KMU nutzen das Medium "oft"). Daher ist vermutlich das Interesse an einer regionalen "Multimedia-Strategie" gering. 4. Jeweils ein knappes Drittel der Unternehmen unterhält mit mindestens einem anderen regionalen Betrieb oder einer (Weiter)-Bildungsinstitution eine kooperative Beziehung. Dabei handelt es sich vorwiegend um zeitlich limitierte, projektorientierte Kooperation. Die Teilnahme an Netzwerkaktivitäten ist dagegen wenig ausgeprägt. Ausschlaggebend für die Nichtteilnahme an kooperativen Aktivitäten ist weniger die Furcht vor Wettbewerbsnachteilen durch Know-how Abfluss, sondern eher ein Zeitproblem. Gerade kleine Unternehmen, die eine hohe Personalauslastung haben, geben an, im "Alltagsgeschäft" nicht die Zeit zum Networking zu finden. 5. Die Entstehung und Zusammenarbeit in Kooperationsverbünden oder Netzwerken wird von zwei zentralen Faktoren begünstigt. Projektorientierte ein- oder zweidimensionale Kooperationen profitieren erstens von der Existenz vorhandener Netzwerkstrukturen. Der Erhalt von Netzwerkstrukturen wird zweitens durch formale Steuerungs- und Organisationsstrukturen gefördert. 6. Kooperierende bzw. netzwerkende KMU in der LRB zeichnen sich durch andere Denkmuster und Organisationsstrukturen von nicht-kooperativen aus. Sie schätzen Weiterbildung in ihrer Bedeutung nicht nur wesentlich höher ein, sondern arbeiten dementsprechend auch professioneller und offerieren ihren Mitarbeitern qualitativ höherwertige Lerninfrastrukturangebote. 7. Für den Raumbezug der LRB spielen aus Sicht der Unternehmen und Weiterbildungseinrichtungen die administrativ festgelegten Grenzen eine untergeordnete Rolle. Die realen Verflechtungen im (Weiter)-Bildungssektor sind von größerer Bedeutung. Einbezogen werden auch angrenzende Räume, wie z.B. der Landkreis Ravensburg und das österreichische Vorarlberg. 8. Die Lernende Region Bodensee ist bei der Zielgruppe KMU nur unzureichend bekannt. Lediglich ein Fünftel der befragten Unternehmen gibt an, die LRB zu kennen. 9. Weiterbildung ist regional. Drei Viertel aller KMU in der LRB befriedigen ihre Weiterbildungsbedürfnisse nach Möglichkeit fast ausschließlich in der Region. Weitere Wege werden nur in Kauf genommen werden, wenn besondere, in der Region nicht verfügbare Qualifikationsangebote benötigt werden. Besonders letztere Erkenntnis, dass Weiterbildung vor allem regional orientiert ist, eröffnet der Lernenden Region Bodensee gute Chancen, die vorhandenen Potenziale aufzugreifen und zusammenzuführen. Angelehnt an die von der LRB formulierten zwei Ziele erstens ein Netzwerk aufzubauen, das bildungsbereichs- und trägerübergreifende, innovative Projekte entwickelt, und zweitens KMU bei der Professionalisierung der Weiterbildungsstrukturen zu unterstützen, werden in der vorliegenden Arbeit abschließend Handlungsempfehlungen aufgestellt. Diese beinhalten einen phasenspezifischen Auf- und Ausbau einer Netzwerkstruktur, sehen eine räumliche Erweiterung des Netzwerkes über die bestehenden formalen Grenzen vor und betonen eine begleitende Informations- und Kommunikationspolitik für das Netzwerk selbst und das Anliegen, KMU für die Bedeutung von Weiterbildung und lebenslanges Lernen zu sensibilisieren.
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Synthese von N-Glycanen des Hybrid-Typs und Untersuchungen zur Chemie von Glycosyltriazolen
(2005)
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Xaver Schratt
- Kohlenhydrate spielen nicht nur im Energiehaushalt von Lebenwesen eine entscheidende Rolle, sondern werden auch für die Codierung von Informationen genutzt. So sind die meisten sezernierten Proteine durch Glycosylierung modifiziert, wobei N-Glycane, welche mit der Seitenkette von Asparagin verknüpft sind, eine wichtige Rolle spielen. Je nach Substituenten am nichtreduzierenden Ende werden diese in mannosereiche, hybride oder komplexe N-Glycane eingeteilt. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst das im Arbeitskreis entwickelte Bausteinsystem für die Synthese komplexer N-Glycane um den Hybrid-Typ erweitert. Hierzu wurde ein neuer Pentamannosid-Donor entwickelt, der über eine sehr kurze Reaktionssequenz ausgehend von Benzylmannosid gewonnen werden konnte. Über Bisorthoester-Bildung und nachfolgender Hydrolyse wurde das notwendige Schutzgruppenmuster (2,4-Dibenzoat) in einem Schritt aufgebaut und durch eine doppelte Glycosylierung mit einem Dimannosid-Donor das 3,6-verzweigte Pentasaccharid erhalten. Nach der Umwandlung zu dem Trichloracetimidat konnte der Pentasaccharid-Akzeptor selektiv an der primären Hydroxylgruppe zu dem gewünschten Decasaccharid umgesetzt werden. Dieses wurde von den Acylschutzgruppen befreit, so daß je nach Bedarf ein Spacer oder ein Asparaginrest eingeführt werden kann. Daneben wurde eine Strategie entwickelt, mit der die Baukastensynthese von N-Glycanen auf die Festphase übertragen werden soll. Hierzu wurde die 1,3-dipolare Addition von Glycosylaziden und Alkinen untersucht. Diese gelang mit Hilfe von Cu(I) als Katalysator an verschiedene terminale Alkine. Beim Versuch, die erhaltenen Triazole entweder in das entsprechende Fluorid oder Azid umzuwandeln, zeigte sich, daß der literaturbeschriebene Mechanismus nicht korrekt ist. Durch mikrowellenbeschleunigte bzw. thermisch induzierte Cycloaddition an Acetylendicarbonsäurediester konnten weitere Glycosyltriazole gewonnen werden. Aufgrund der Aktivierbarkeit der erhaltenen Triazole wurde ein neuer Mechanismus postuliert, der mit den experimentellen Befunden in Einklang steht: die Triazol-5-carbonsäure, welche sich durch die sauren Bedingungen (HF, TMSOTf bzw. TfOH) bildet, wird protoniert oder durch ein starkes Elektrophil aktiviert. Durch intramolekulare Wechselwirkung des Säureprotons mit dem Stickstoffatom des Triazols lockert sich die N-glycosidische Bindung, was zur Freisetzung des Glycosylkations führt. Dieses Reaktionspaar (Triazolbildung und -spaltung) stellt eine Möglichkeit dar, N-Glycane an der Festphase zu fixieren und wieder freizusetzen. Um die Stabilität dieses Linkersystems zu demonstrieren, wurde ausgehend von dem Core-Trisaccharid das entsprechende Triazol synthetisiert und aus diesem ein komplexes Heptasaccharid aufgebaut. Hierbei mußten die Reaktionsbedingungen im Vergleich zu dem analogen Glycosylazid modifiziert werden, um Nebenreaktionen wie den Aglycontransfer zu vermeiden. Nach zwei Glycosylierungen in guten Ausbeuten (67 % bzw. 69 %) und Schutzgruppenoperationen (Acetylierung, saure Hydrolyse des Benzylidenacetals) konnte das Heptasaccharid-Triazol mittels HF-Pyridin in das Glycosylfluorid konvertiert werden. Somit ist auch die Abspaltungsreaktion gewährleistet und ein universeller Donor steht zur Verfügung. Darüber hinaus wurde eine Pentasaccharid-Teilstrukturaus einem triantennären N-Glycan synthetisiert und an PAMAM-Dendrimere (SuperFect) gekoppelt, die hocheffizient die Transfektion verschiedener Zellinien vermitteln. Mit Hilfe der Konjugate sollte überprüft werden, ob die Galactosyltermini eine rezeptorvermittelte Transfektion ermöglichen und dadurch bestimmte Zellinien gezielt angesprochen werden können. Bei der Isolierung von Herzglycosiden aus Digitalis spec. können die Nebenkomponenten nicht vollständig abgetrennt werden, weshalb u.a. 4'''-Methyl-diginatin als Referenzsubstanz bei der Produktion des Medikaments Lanitop® benötigt wird. Die selektive Alkylierung konnte durch Bildung eines Stannylenacetals und folgender Methylierung auch mit großen Mengen durchgeführt werden.
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Lq-solutions to the Cosserat spectrum in bounded and exterior domains
(2005)
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Stephan Weyers
- In the present paper we consider the existence of non-trivial classical and weak Lq-solutions of the Cosserat spectrum $$ Delta U u = a abla Div U u, qquad U u Big|_{partial G}=0 $$ where G is a bounded or an exterior domain with sufficiently smooth boundary. This problem firstly was investigated by Eugene and Francois Cosserat. It is a special case of the Lame equation and describes the displacement of a homogeneous isotropic linear static elastic body without exterior forces. We can prove that a = 1 is an eigenvalue of infinite multiplicity and a = 2 is an accumulation point of eigenvalues of finite multiplicity. E. and F. Cosserat (1900) studied the classical Cosserat spectrum for certain types of domains like a ball, a spherical shell or an ellipsoid. General results are due to Mikhlin (1973), who investigated the Cosserat spectrum for n=3 and q=2, and Kozhevnikov (1993), who treated bounded domains in the case n=3 and q=2. Kozhevnikovs proof is based on the theory of pseudodifferential operators. Faierman, Fries, Mennicken and Möller (2000) gave a direct proof for bounded domains, n>=2 and q=2. Michel Crouzeix 1997 gave a simple proof for bounded domains, n=2,3 and q=2. In this paper we use the idea of Crouzeix to prove the results for bounded and exterior domains, n>=2 and 1<q. For the Lq-solutions of eigenvalues a in R {1,2} we can prove the existence of higher (classical) derivatives. Furthermore they do not depend on q. a =2 is an accumulation point of eigenvalues of the classical Cosserat spectrum, too, and a =1 is also a classical eigenvalue. As an approach we searched for a relationship of Greens function of the Laplacian to the reproducing kernel in Bergman spaces. We couldnt prove that directly. But after solving the Cosserat spectrum in another way we can prove the relationship indirectly.
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Eine $L^q$-Theorie des Cosseratspektrums in beschränkten Gebieten und Außengebieten
(2005)
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Stephan Weyers
- In der vorliegenden Arbeit wird die Frage untersucht, für welche (Eigenwerte) a in R nichttriviale klassische oder schwache $L^q$-Lösungen (Eigenfunktionen) des Cosseratspektrums existieren $$ \Delta \U u = a \nabla \Div \U u, \qquad \U u \Big|_{\partial G}=0 $$ wobei G ein beschränktes Gebiet oder ein Außengebiet ist. Dieses Problem wurde erstmals von den Brüdern Eugène und Francois Cosserat untersucht. Es ist ein Spezialfall der Lamé-Gleichung und beschreibt die Auslenkung eines linearen, isotropen, homogenen elastischen Mediums ohne Einwirkung einer äußeren Kraft im statischen Fall. In dieser Arbeit wird das schwache Cosseratspektrum für beschränkte Gebiete und Außengebiete und 1<q bestimmt. Es ist a = 1 Eigenwert unendlicher Vielfachheit und a = 2 Häufungspunkt von Eigenwerten endlicher Vielfachheit. Die Gebrüder Cosserat (1900) bestimmten das klassische Cosseratspektrum für spezielle Gebiete wie Kugel, Annulus und Ellipsoid. Allgemeine Resultate stammen von Mikhlin (1973), der das Cosseratspektrum im Fall n=3 und q=2 bestimmte, und Kozhevnikov (1993), der beschränkte Gebiete im Fall n=3 und q=2 behandelte. Kozhevnikovs Beweis beruht auf der Theorie der Pseudodifferentialoperatoren. Faierman, Fries, Mennicken und Möller (2000) führten einen direkten Beweis für beschränkte Gebiete, n>=2 und q=2. Michel Crouzeix gelang 1997 ein sehr einfacher Beweis für beschränkte Gebiete, n=2,3 und q=2. In dieser Arbeit wird die Beweisidee von Crouzeix aufgegriffen, und die obigen Resultate werden für beschränkte Gebiete und Außengebiete, n>=2 und 1<q gezeigt. Ein weiteres Resultat ist, dass die Eigenräume zu Eigenwerten a in R\{1,2} nicht von q abhängen. Für diese Eigenfunktionen existieren höhere (klassische) Ableitungen. Deshalb ist auch für das klassische Cosseratspektrum a =2 Häufungspunkt von Eigenwerten. a =1 ist auch klassisch immer ein Eigenwert. Aus der Lösung des Cosseratspektrums folgt als Anwendung ein Zusammenhang zwischen der Greenschen Funktion zum Laplace-Operator und dem reproduzierenden Kern in Bergman-Räumen.
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Investigations on the Behaviour and Properties of Different Types of Unilamellar Vesicles
(2005)
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Mohammad Ekramun Nabi
- The present work is a study that concentrates on spontaneous or quasi-spontaneous formation of vesicles in the case of single chained oleate surfactant and mixed vesicles of catanionic aggregation of oleate with some cationic surfactants, with a focus on the phase behaviour. Aqueous solution of 200 mM Na-oleate was isotropic micellar and was low viscous. Addition of octanol and geraniol as co-surfactants continuously lowered the mean spontaneous curvature on micellar interface, since they have a small head group area which increases the packing parameter. The systems undergo a phase transition with increasing the concentration of co-surfactants from micellar phase to vesicular phase via a two-phase region. For the system with geraniol, on the other hand, it was observed that at higher concentration of surfactant, the system behaves as in the case of octanol; but when the concentration was lower than 100 mM, the system was transforming from L1 phase to vesicular phase without forming any biphasic region. DLS measurements and microscopic observations clearly revealed that both the co-surfactants form spherical vesicles with Na-oleate. Cryo-TEM observations for the systems with both co-surfactants showed that the vesicles are unilamellar and spherical. The rheological measurements show that the shear viscosity increases with increasing the concentration of co-surfactants in L1 phase. In Lves phase the viscosity increases very rapidly with co-surfactant concentration. The effects of an organometallic [Ti(OBu)4] have been studied on the vesiculation of surfactant and co-surfactant system. The kinetic measurements by monitoring the turbidity it has been revealed that the time for the reduction of turbidity increases with increasing the metal precursor in the composition. SAXS measurements revealed that size and ordering of the vesicles remain almost the same with increasing the TTB concentration. Rheological measurements illustrate that viscoelastic property decreases with increasing the concentration of TTB and the system transforms from stiff gel state to liquid state with higher TTB concentration. Catanionic interaction between two oppositely charged parent-surfactants oleic acid and decyltrimethyl ammonium hydroxide (C10TAOH) is like an acid-base interaction. Phase behaviour of their interaction revealed that a narrow region with equimolar mixing composition of two components form an isotropic partially bluish vesicular phase in the lower concentration range. DLS measurements and microscopic observation by cryo-TEM indicate that equimolar composition and XC10TAB = 0.4 at 75 mM have the vesicular morphology. Sizes obtained by DLS and cryo-TEM are in good agreement. In order to see an alternate way of unilamellar vesicle formation catanionic systems have been investigated. For this study four different cationic surfactants were selected to interact with an anionic surfactant, Na-oleate. Phase diagram and measurements of electrical conductivity clearly revealed that admixing of C8TAB with Na-oleate does not form any phase separation and Lves phase. Other three cationic surfactants form Lves phase which is separated from L1 phase by a two-phase region which indicates that all the phase transformations are following the first order phase transition rule. In the cases of C10TAB and C12TAB, only one vesicular phase has been observed. For C10TAB the mixing composition of Lves phase was always equimolar and it occurs after exceeding the concentration of 20 mM. But for C12TAB, the vesicular phase was observed in anionic rich region including equimolar composition at low concentration. At higher concentration system was phase separated at equimolar composition. The ternary system of C14TAB shows completely different phase behaviour with aqueous Na-oleate. In this case two Lves phases have been observed. One Lves phase is anionic rich with composition around XC14TAB = 0.3 and other Lves is cationic rich with composition around XC14TAB = 0.6. The rheological measurements showed Newtonian behaviour for the dilute dispersion of vesicles at ≤ 50 mM total concentration. At the total concentration of 100 mM, vesicular compositions with C10TAB and C14TAB systems show a pronounced shear thinning behaviour. The results of DLS measurements further reveal that all catanionic systems with C10TAB, C12TAB and C14TAB form vesicles at the compositions described above. The hydrodynamic radii of vesicles increases with increasing the alkyl chain length of cationic surfactants. Finally the mixed vesicular system composed with anionic aggregation and catanionic aggregation was studied. Here anionic aggregation was Na-oleate with octanol as co-surfactant and catanionic aggregation was 1:1 mixing composition of aqueous Na-oleate with C10TAB. Thermodynamic behaviour of mixed aggregation system revealed that they did not form bigger aggregates at any composition when the concentration was 25 mM. The bigger aggregates were observed in catanionic rich compositions.
