Doctoral Thesis
645 search hits
-
Lernen mit Schülervorstellungen unter Berücksichtigung der Cognitive Load Theorie - Multimediale Lerneinheiten zur gentechnischen Produktion von Insulin
(2012)
-
Sabine Pöhnl
- Gentechnik sorgt nach wie vor für heftige Diskussionen in unserer Gesellschaft, obwohl manche Methoden, wie zum Beispiel die gentechnische Produktion von Insulin, schon seit Langem in der industriellen Produktion von Arzneimitteln Eingang gefunden haben. Konsequenterweise ist dieses gesellschaftliche Thema auch ein Thema der Schule. Ausgehend vom Wissen über grundlegende molekulare Vorgänge der Genetik soll ein möglichst vorurteilsfreies Verständnis von Anwendungen der Gentechnik erreicht werden, zumal in der Regel bereits eine Vielzahl von Schülervorstellungen vorhanden sind.
Die Aufdeckung und sukzessive Veränderung solcher Schülervorstellungen in Richtung der wissenschaftlichen Vorstellungen wurde in vielen Studien zu conceptual change (CC) untersucht. Obwohl man um die begrenzte Kapazität des Arbeitsgedächtnisses weiß, fehlen Studien über cognitive load (CL, kognitive Last, gemessen als mental effort (ME, geistige Anstrengung)). Die vorliegende Studie möchte daher den Zusammenhang von Lernen mit Schülervorstellungen und der zugehörigen CL herstellen. Hierfür wurde die Behandlung von Schülervorstellungen in multimediale Lerneinheiten (computer- und textbuch-basiert) integriert. Die Multimedia-Prinzipien nach Mayer (2005) dienten als Grundlage für die Entwicklung der Lerneinheit. Im Fokus stand die Analyse der Auswirkungen eines Zustands im CC-Prozess, indem Schülervorstellungen aktiviert werden, aber die Schülerinnen und Schüler nicht aufgefordert werden, ihre Schülervorstellungen weiter zu bearbeiten, auf den Lernzuwachs und die verwendete ME. Daneben waren mögliche Unterschiede zwischen den Geschlechtern bezüglich der Effizienz (zusammengesetzt aus Lernerfolg und aufgewendeten ME) der computer-basierten Lerneinheit von Interesse.
Der Ansatz der Behandlung der Schülervorstellungen führte zu höheren ME-Werten bei wenig langfristigem Lernerfolg. Von den negativen Auswirkungen des Ansatzes, die basierend auf der Literatur erwartet wurden, scheinen vor allem Experten (Schüler mit hohem Vorwissen, wenig Schülervorstellungen) betroffen zu sein. Sie zeigten keine optimale Kosten-Nutzen-Bilanz der Effizienz. Die Ergebnisse der Teilarbeit C weisen darauf hin, dass das adäquate Design der multimedialen Lerneinheit zumindest lernförderlich für Mädchen war.
Die Gesamtarbeit liefert einen Beitrag zur Aufklärung des CC-Prozesses und dem Einflussfaktor ME bzw. CL. Die Ergebnisse von Teilarbeit A und B weisen deutlich auf die Notwendigkeit eines reflektierten und bewussten Umgangs mit Schülervorstellungen im Unterricht hin. Zusätzlich ist es besonders wichtig, die CL beim Lernen mit Schülervorstellungen zu berücksichtigen. Daneben leistet die Arbeit einen Beitrag zum nach wie vor diskutierten Thema: Lernen am Computer und Einfluss des Geschlechts. Die Förderung der Mädchen durch das adäquate multimediale Design ist als positiv für den Einsatz der entwickelten Lerneinheit im Unterricht zu bewerten. Dennoch sollte hier weiter geforscht werden um eine optimale Effizienz für beide Geschlechter zu erreichen.
-
Wettbewerbliche Ordnung als fragiles System. Systemtheoretische Überlegungen zum Ansatz Friedrich August von Hayeks
(2012)
-
Jörg Dötsch
- Ausgehend vom Ansatz Friedrich August von Hayeks behandelt die Arbeit systemtheoretisch konsistent das Phänomen wettbewerblicher Ordnung als ein fragiles System. Dazu wird im Rahmen der Postulate von methodologischem Individualismus, Selbstorganisation und Wettbewerb als Organisationsprinzip ein genauer Emergenzbegriff und damit eine klare Definition der Grenzen des Marktsystems erarbeitet. Markt(ordnung) im engeren Sinne und Gesellschaft werden mit Fokus auf das ökonomische Kernproblem als eigene Phänomenbereiche unterschieden und die Rolle des Individuellen in diesem Spannungsfeld neu bestimmt.
Auf einen kritisch reflektierten Bezugsrahmen systemtheoretischer Ansätze gestützt werden die von Hayek postulierten Eigenschaften wettbewerblicher Ordnung in einem Hybridmodell konsequent aufeinander bezogener Begriffe zusammengeführt. Dies bildet eine feinkörnige Begriffsgrundlage für weiterführende Abstraktionen, Differenzierungen und notwendige Einschränkungen in Hinsicht auf das Problem der Fragilität.
Innerhalb dieses Rahmens werden die systemtheoretisch relevanten Aspekte der Komplexität, der Prozesse der (Binnen-)Differenzierung, der Problemorientiertheit sowie der Phänomene von Organisation, Struktur, Selbstreferenz und Homöostase erarbeitet.
Die Arbeit zeigt, dass die operationale Geschlossenheit des Marktsystems in Verbindung mit seiner Koppelung an die Kategorie individuellen Nutzens dazu führen kann, dass sich das System selbst in fragile Zustände steuert.
Innerhalb des Systems besteht die Tendenz, dass Wettbewerb als Komplexität wahrgenommen und daher abgebaut wird. Systemtheoretisch verfügt das Marktsystem endogen über keine Mittel, seine Wettbewerblichkeit zu stabilisieren. Vielmehr scheint Wettbewerb, wiedergegeben im systemtheoretischen Paradigma von Organisation und Struktur, selbst ein ‚Strukturproblem’ zu sein. Die Fragilität des Systems reproduziert sich in diesem Modell selbst.
Außerhalb des Systems werden durch die Lösung neue Probleme erzeugt. Indem das Marktsystem operational geschlossen Knappheit produziert ist es für kritische umweltliche Konstellationen blind und kann diese nicht im Rahmen seiner eigenen Möglichkeiten bewältigen. Die Existenz des Marktsystems scheint insofern eine unwahrscheinliche Form funktionaler Kohärenz.
-
Untersuchungen zur anterograden Bewegung und Vererbung von Mitochondrien in Saccharomyces cerevisiae
(2012)
-
Johannes König
- Mitochondrien können nicht de novo synthetisiert werden und müssen daher aktiv in die Tochterzelle vererbt werden. In Saccharomyces cerevisiae bewegen sich die Mitochondrien entlang des Aktinzytoskeletts. Dabei werden zwei mögliche Mechanismen für den anterograden Transport diskutiert. In einem Modell wird die anterograde Bewegung von Mitochondrien durch das Myo2 Motorprotein vermittelt. Im Gegensatz dazu wird in einem zweiten Modell vorgeschlagen, dass Aktinpolymerisation durch den Arp2/3-Komplex an der mitochondrialen Oberfläche die Mitochondrien in die Knospe transportiert.
Durch Analyse einer temperatursensitiven Mutante von ARC40, das für einen essentiellen Bestandteil des Arp2/3-Komplex kodiert, konnte die Rolle der Arp2/3-abhängigen Aktinpolymerisation bei der Bewegung von Mitochondrien überprüft werden. Die Ergebnisse der Versuche bei nichtpermissiver Temperatur deuten jedoch nicht auf eine direkte Rolle von Arc40 beim mitochondrialen Transport hin. Desweiteren wurde die Beteiligung von Myo2 bei der mitochondrialen Vererbung genauer untersucht. Der Austausch bestimmter Aminosäuren in der Cargo-Bindedomäne von Myo2 führt zu einer Veränderung der Morphologie und des Transportes von Mitochondrien. In dieser Arbeit konnte der Bereich der Myo2 Cargo-Bindedomäne näher charakterisiert werden, der für die Vererbung von Mitochondrien von Bedeutung ist. So führen Aminosäureaustausche in dieser Region von Myo2 zu einem Transport- und Morphologiedefekt von Mitochondrien, der durch artifizielle Verankerung des Myo2 Motorproteins in der mitochondrialen Außenmembran gerettet werden konnte. Auch die negativ synthetischen Effekte von Mutationen in der Cargo-Bindedomäne von Myo2 mit der Deletion des Gens für die am Transport der Mitochondrien beteiligte Rab-GTPase Ypt11 konnten durch Expression dieser Mitochondrien-spezifischen Variante von Myo2 aufgehoben werden. Mittels Immuno-Elektronenmikroskopie gelang es, Myo2 auf der Oberfläche von isolierten Mitochondrien nachzuweisen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Myo2 entscheidend und direkt an der Vererbung von Mitochondrien in S. cerevisiae beteiligt ist.
Um einen Rücktransport in die Mutterzelle zu verhindern, müssen Mitochondrien nach ihrem Transport in die Knospe dort verankert werden. Die genetischen Daten dieser Arbeit sprechen dabei für eine Rolle von Mmr1, einem mitochondrialen Außenmembranprotein, das die Vererbung von Mitochondrien beeinflusst. Mit Hilfe von pulldown-Experimenten wurde in dieser Arbeit versucht, weitere Kandidaten für ein mitochondriales Myo2 Adapterprotein zu finden.
Ausgehend von den genetischen Daten zum Transport von Mitochondrien wurde ein Modell entwickelt, bei dem die mitochondriale Morphologie, Ypt11 sowie eine Retention von Mitochondrien in der Knospe zum anterograden Transport durch Myo2 beitragen.
-
Secondary relaxation processes in neat and binary glass formers studied by 2H NMR spectroscopy
(2012)
-
Björn Micko
- The present study employs various solid state 2H NMR techniques to elucidate glassy dynamics in plastic crystals and binary mixtures of glass forming substances. We focus on the Johari-Goldstein beta-process, which not only plays a key role for the understanding of glassy dynamics in neat systems, but also in binary mixtures thereof.
The first part is devoted to the plastic crystalline (PC) phase of cyanocyclohexane. A 2D 2H NMR assessment regarding the alpha-process demonstrated that dynamics is not governed by the symmetry of the lattice, rather molecular reorientation in cyanocyclohexane can be modelled via the same distribution of small and large angular jumps as reported for many structural glass formers. Although the stimulated echo technique yields a strong temperature dependence of the latter fractions, it was shown that this effect can be rationalized via the time-window of the experiment and the inherent decoupling of jump-times within the distribution of angles. This analysis also holds in case of previously studied structural glass formers and questions the arise of a dynamical crossover at temperatures somewhat above Tg.
The beta-process of cyanocyclohexane below Tg is well described by models developed for the structural glass former toluene, where the C-2H bond is confined to the base circle of a cone, i.e. also the secondary relaxation is not significantly affected by the translational symmetry of the PC phase. As alpha- and beta-process do not merge in cyanocyclohexane, pronounced effects were observed at high temperatures: for the first time an additional minimum in the spin-lattice relaxation T1 reflecting the beta-process was found. Furthermore the solid-echo spectra at T>Tg exhibit an articulate and characteristic deviation from a Pake pattern over a broad temperature range. These fast motion limit line-shape effects allow for a direct determination of the spatial restriction: a model based on a Gaussian distribution of cone opening angles proved adequate for a detailed modelling of the spectral evolution. T1 was modelled by means of the spectral density from dielectric spectroscopy, the results in terms of the relaxation strength 1-S are in agreement with the line shape analysis. Hence the pronounced NMR effects naturally arise due to the non-merging beta-process in cyanocyclohexane and are in full agreement with an extension of previous models for the beta-process in structural glass formers at T<Tg. Furthermore the present study emphasizes the important role of the beta-process for glassy dynamics, as it demonstrates that a substantial fraction of correlation is lost via the beta-process at high temperatures in the absence of merging.
The second part addresses the dynamics of the glass former toluene in binary mixtures. Below Tg of neat toluene a pronounced concentration dependence of the beta-process was observed in mixtures of toluene and a polychlorinated biphenyl (PCB54). Whereas the distribution of correlation times remains unaltered, the relaxation strength of the process significantly decreases below a threshold toluene concentration of x=0.7. Stimulated echo experiments demonstrated that this attenuation arises from a fraction of toluene molecules, 1-fb, which do no longer exhibit a beta-process. This finding is in accordance with bi-exponential magnetization curves observed around Tg of the mixture. Hence the "islands of mobility" concept for the beta-process, refuted in the case of neat glass formers, was introduced in binary mixtures thereof.
A model was developed that links the fraction 1-fb to toluene molecules in a local PCB54 rich environment, which only exhibit the alpha-process of the latter, whereas the remainder of molecules reorient on a faster time scale (alpha'-process) and show a beta-process. This bimodal approach with two distinct toluene sub-ensembles was shown to explain the observed behaviour in virtually all NMR experiments, whereas an adaptation via a single broad distribution for the toluene motion was infeasible. The relative weight of the fractions is a function of concentration and temperature, as 2D NMR spectra demonstrated that exchange between the sub-ensembles exists. 2D NMR experiments furthermore show that toluene molecules in the mixtures reorient via the same mechanism as in the neat system - both sub-ensembles are governed by typical glassy dynamics.
To widen the validity of the present study, previous results from other binary mixtures containing toluene were reassessed: all features regarding the beta-process were recovered and its concentration dependence below Tg in diverse mixtures was successfully described within a simple lattice model. This dependence of the beta-process on the local toluene concentration provides strong arguments for a cooperativeness of the process, in contrast to the general perception.
-
Smart Hydrogels based on Responsive Star-Block Copolymers
(2012)
-
Alexander Schmalz
- The work presented in this thesis is focused on the synthesis of double-responsive star-shaped block copolymers and their formation of smart hydrogels in response to different external stimuli, specifically temperature and pH. Our concept was based on (AB)x diblock copolymer stars where both blocks are responsive to temperature and pH. This approach led to physically crosslinked hydrogels, which could form/disintegrate in response to a first trigger, i.e. the outer B blocks are alternating between hydrophilic and hydrophobic. The mechanical properties of the gels could still be manipulated by a second, independent trigger, i.e. upon applying the second trigger, the inner A blocks contract, leading to a change in mechanical properties.
The first part deals with the synthesis and characterization of linear and star-shaped poly((2 diethylamino)ethyl methacrylate) (PDEA) to investigate its double-responsive behavior and its potential for the design of double-responsive gelators. This polymer responds to variations in both pH and temperature, just like the analogous poly((2 dimethylamino)ethyl methacrylate) (PDMA). At a given temperature PDEA exhibits a critical pH value above which the chains collapse and aggregation takes place. The temperature-responsive behavior of PDEA does not depend on molecular weight or architecture, i.e. arm number. However, the cloud point does strongly depend on pH, as it affects the overall charge of the star.
For the second part we combined PDMA and PDEA to create double-responsive star-shaped block copolymers (DMA-DEA)x where both blocks are responsive to pH and temperature. The collapse of the PDEA outer blocks is first selectively triggered by heating. This has been proven by dynamic light scattering and is due to the significantly lower cloud point of PDEA with respect to that of PDMA at identical pH. The gelation behavior was investigated in dependence on block length and arm number. At high concentrations hydrogel formation was observed under conditions where only the PDEA outer blocks are insoluble. Rheology measurements showed that a minimum DEA fraction is necessary for gel formation and that the DEA fraction strongly influences the properties of the gels. Another factor controlling the gelation behavior of the diblock copolymer stars is the pH value, as the sol-gel transition temperature at a given concentration is shifted to lower values upon increasing the pH. The mechanical properties of some gel can be manipulated, as a decrease in the storage modulus was only observed for soft gels, if the temperature is increased above the transition temperature of the inner PDMA block, i.e. when the PDMA blocks contract. Thus, we successfully created double-responsive star-shaped gelators which formed reversible hydrogels that were still able to respond to a second trigger. However, the aggregation and hydrogel formation turned to out to be quite complex, due to the high number of parameters controlling them.
Finally, our concept was extended to other polymers and simplified by changing the outer block of the block copolymer stars to a polymer that is only responsive to temperature. This allows for an easier tuning of the sol-gel transition, as only one parameter is involved. The new diblock stars are comprised of PDMA inner blocks and outer blocks of poly(diethylene glycol methyl ether methacrylate) (PDEGMA), which can be triggered independently of each other as confirmed by turbidimetry and dynamic light scattering. They form hydrogels at relatively low concentrations upon heating above the transition temperature of PDEGMA independent of the pH value. The fraction of DEGMA is an important parameter for the gelation behavior of the (DMA-DEGMA)x stars, the same as the DEA fraction was for the (DMA-DEA)x stars. Unexpectedly, the mechanical properties of these gels can also not be changed by heating above the transition temperature of PDMA at pH values around 8. The gels formed in this pH region are strong and too rigid to be affected, similar to strong gels formed from (DMA-DEA)x stars. Only when the pH is increased close to 9 and the subsequently formed gels are softer, a decrease in the moduli is observed.
We also quaternized the inner PDMA blocks of the (DMA-DEGMA)x stars to transform them it into strong polycations. This leads to an increase in the effective volume fraction of the stars and consequently to a significant decrease of the critical gelation concentration. The quaternization opens our concept up to the introduction of light sensitivity through multivalent counterions and the incorporation of nanoparticles.
-
Aufbau und Mechanische Eigenschaften von Mischkomponent Polyelektrolytfilmen
(2012)
-
Katja Trenkenschuh
- In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Themengebiete behandelt. Zum einen wurde der Aufbau und die Zusammensetzung der PE-Filme aus Ein-Komponent- als auch Misch-Komponent-Multilagen und zum anderen die mechanischen und die thermischen Eigenschaften der PE-Filme untersucht.
Das Schichtwachstum der PE-Filme wurde mittels der Ellipsometrie und QCM-D Methoden verfolgt. Die Oberflächentopographie wurde mit AFM untersucht. Messungen an Ein-Komponent-Systemen (PAH/PSS, PAH/PAA sowie PAH/PGA) haben gezeigt, dass die Adsorption eines starken PE auf der Oberfläche zur Ausbildung dünner, glatter Filme mit einer niedrigen Rauigkeit führt. Schwache PE dagegen bilden bei der Adsorption auf der Oberfläche viele Schlaufen aus, wodurch Filme mit hohen Schichtdicken entstehen, deren Oberfläche relativ heterogen und rau ist. Die Untersuchungen an PE-Filmen aus binären Lösungen, die sowohl starke als auch schwache PE enthalten (PAH/PAA-PSS und PAH/PGAx-PSS1-x), zeigten, dass die Schichtdicke und die Morphologie der Filme durch Variation der PE-Zusammensetzung genau angepasst und somit präzise kontrolliert werden können. Messungen ergaben, dass (PAH/PAA-PSS)-Filme mit wachsendem PSS-Anteil in der gemischten PA-Lösung zunehmend dünner und homogener werden. Nach 100 Doppellagen kann die Schichtdicke dieser Filme ohne Verwendung des zusätzlichen Salzes zwischen 31 nm und 392 nm und die Oberflächenrauigkeit zwischen 6 nm und 42 nm variiert werden. Außerdem wurde gezeigt, dass sich das Schichtwachstum der (PAH/PGAx-PSS1-x)-Filme mit der Erhöhung des molaren Anteiles der PGA Monomere in der PA-Lösung vom linearen zum exponentiellen ändert.
Ferner wurde mit Hilfe der UV-Vis und ATR-FTIR Spektroskopie die Filmzusammensetzung der (PAH/PAA-PSS)- und (PAH/PGAx-PSS1-x)-Filme bestimmt. Aus den Messungen ging hervor, dass die Verwendung der PE-Mischungen eine genaue Anpassung der Filmzusammensetzung ermöglicht. Im Fall des PAH/PAA-PSS Systems wächst die PSS-Menge im Film stetig mit steigendem PSS-Massenanteil in der PA-Lösung, wobei unter 70 Gew.-% PSS in der PA-Lösung die adsorbierte Menge an PSS im Film jeweils höher ist als der PSS-Anteil in der Lösung. Beim (PAH/PGAx-PSS1-x)-System steigt der molare PGA-Anteil im Film nahezu linear mit steigendem molarem PGA-Anteil in der gemischten PGA/PSS-Lösung (x). Es findet sich eine starke Adsorptionspräferenz von PGA über PSS für (PAH/PGAx-PSS1-x)-Filme mit x ≤ 0,5. Bei den Filmen mit x > 0,5 ist die Zusammensetzung des Filmes nah an der Zusammensetzung der Lösung.
Die Betonung bei dieser Arbeit lag auf der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der gemischten (PAH/PGAx-PSS1-x)-Filme. Die elastischen Konstanten dieser Filme wurden mit zwei Methoden untersucht: SIEBIMM-Methode und Colloidal-Probe-AFM-Technik. Aus den Messungen folgte, dass mit steigendem molarem Anteil der PGA Monomere in der gemischten PA-Lösung der resultierende PE-Film weicher wurde. Der Elastizitätsmodul ist um zwei Größenordnungen kleiner für Filme mit x ≥ 0,75 als für Filme mit x ≤ 0,5, wobei der Übergang bei einem Mischungsverhältnis von ca. x = 0,7 erfolgt. Es wurde gezeigt, dass durch die Änderung des molaren Anteiles an PGA Monomere in der PA-Lösung von 0,5 auf 0,75 die mechanischen Eigenschaften der (PAH/PGAx-PSS1-x)-Filme über einen weiten Bereich von 0,7 GPa bis 6 MPa variiert werden können.
Außerdem wurde mittels Colloidal-Probe-AFM in einer Luftfeuchtigkeitszelle am (PAH/PGAx-PSS1-x)-Film mit x = 0,88 der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die elastischen Eigenschaften untersucht. Es wurde gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften durch die Veränderung der relativen Luftfeuchtigkeit über einen weiten Bereich variiert werden können. Der Elastizitätsmodul kann von wenigen MPa bei der relativen Luftfeuchtigkeit von 80 % auf Hunderte von MPa bei der relativen Luftfeuchtigkeit von 12,5 % erhöht werden.
Kalorimetrische Untersuchungen an (PAH/PGAx-PSS1-x)-Komplexen liefern keine aufschlussreichen Ergebnisse. DSC Messungen haben lediglich gezeigt, dass es eine geringe Verschiebung in der Anfangstemperatur von -22,4°C auf -21,9°C mit steigendem molaren Anteil der PGA Monomere in PA-Lösung gibt. Für besseres Verständnis der thermischen Eigenschaften müssen bei diesem System noch weitere Untersuchungen, wie z. B. feuchtigkeitsabhängigen Messungen durchgeführt werden. Dadurch könnte das Quellverhalten dieser Filme näher untersucht werden.
-
Experimental classification of divertor detachment
(2012)
-
Steffen Potzel
- Avoiding damage of the divertor material by keeping the power load below a certain threshold is a major challenge for the operation of
future fusion devices such as ITER. For Tungsten, the foreseen ITER divertor target material, the
power load must be kept below 5 MW m^2 in continuous operation. This can in ITER only be achieved with the plasma
being detached or partially detached from the divertor.
Divertor detachment is characterized by a strong reduction of the ion flux to the target. With a reduction of the temperature,
achieved by increasing the main plasma density or by seeding additional impurities, volumetric processes such as charge exchange collisions
and recombination become dominant. These processes lead to a strong reduction of the ion flux and plasma pressure in front of the divertor target.
Although the single physical mechanisms leading to detachment seem to be understood, it was not yet possible to theoretically
simulate detachment correctly with respect to experimental observations. This means that some understanding of this process is still missing.
In the detached regime,
the region of high electron density is retracted from the target and a knowledge of the electron density distribution in the divertor
volume is necessary to understand the detachment process. In this context, a diagnostic determining the electron density in the
divertor volume, based on the spectroscopic measurement of the
Stark broadening of the Balmer lines, has been installed at ASDEX Upgrade. Initial problems with reflected stray-radiation have been
solved and first measurements were successfully compared for consistency with other diagnostics.
The detachment process was then investigated with an extensive set of density ramp discharges with different heating powers,
fuelling species and magnetic field directions. The density measurements in the divertor volume were combined with all other available
divertor diagnostics and a consistent picture of the detachment process was obtained. It was found that detachment is not a continuous
evolution
but undergoes three different states. During one of these states radiative fluctuations close to the X-point and high densities far away
from the separatrix occur. This is a situation which is not described by present day theoretical models.
Furthermore, it was shown that the conditions of both the inner and outer divertor are
strongly coupled and that the inner divertor even influences the outer divertor. This effect was not shown yet, neither experimentally
nor by theoretical simulations.
It was further discovered how additional puffing of nitrogen into the divertor, which removes power via radiation, changes the
detached divertor conditions and may even change the confined plasma conditions. The effect of an additional magnetic perturbation
field on the detachment process has also been investigated. Finally, an unstable situation was found, during which the divertor plasma
oscillates between two detachment states back and forth.
-
The Nature of Fluids in Hydrothermal Copper and Molybdenum Ore Deposits - An experimental and analytical study
(2012)
-
Linda Lerchbaumer
- The evolution of magmatic-hydrothermal fluids in porphyry Cu and porphyry Mo deposits was studied using synthetic and natural fluid inclusions by optical microscopy, microthermometry, Raman spectroscopy, and LA-ICP-MS.
The partitioning of Cu between vapor and brine in aqueous NaCl-S ± KCl ± FeCl2-rich fluids was investigated by means of hydrothermal experiments in rapid quench autoclaves at 600-800°C, 70-130 MPa and at both oxidizing and reducing fO2, covering all geologically relevant conditions. Resulting partition coefficients (DCuvap/brine) are between 0.2 and 0.4 for the range of studied S-concentrations, fluid pH, fO2, and P-T conditions. These values indicate that Cu does not partition into the vapor phase at any plausible condition in contrast to data from natural quartz-hosted vapor and brine inclusions which appear to indicate Cu enrichment in the vapor.
The formation of such Cu-rich vapor-type fluid inclusions was investigated in hydrothermal re-equilibration experiments. For this purpose, coexisting vapor and brine inclusions of known composition were re-equilibrated in a fluid of slightly different composition and lower pH than the trapped one at 800°C, 70-130 MPa. This procedure led to a dramatic increase in Cu concentrations in the vapor phase from 0.3 ± 0.03 to 5.7 ± 3.3 wt% after re-equilibration and the change of DCuvap/brine from a true value of 0.4 ± 0.05 to an apparent value of 8.3 ± 4.9. This post-entrapment modification can be traced back to the difference in fluid pH between the trapped and the surrounding fluid, inducing diffusion of H+ out of the inclusion and the diffusion of Cu+ (and Na+, Ag+) into the inclusion in order to maintain charge balance. Moreover, the presence of larger amounts of S within vapor inclusions as compared to brine inclusions can bind larger amounts of Cu. The re-equilibration of trails of vapor and brine inclusions in a natural quartz sample in a fluid similar to the trapped one, yet more acidic, showed that this modification process can be reversed, resulting in the loss of major amounts of Cu from natural vapor inclusions.
The composition of metal-bearing melts and magmatic fluids of Mo-mineralized granites resembling porphyry Mo deposits was investigated using natural melt-, fluid-, and solid-inclusions in quartz crystals found in miarolitic cavities from minor Mo-occurrences in Colorado and Norway. Melt inclusions from the Treasure Mountain Dome are highly enriched in Mo (4-43 ppm), also melt inclusions from the Drammen and Glitrevann granites (5-32 ppm, and 12 ppm, respectively), resembling highly fractionated melts. Copper concentrations are low (<1-30 ppm) in the melts, but high in the fluids: intermediate density, supercritical fluid inclusions of these three locations host 6-1900 ppm, 8-3500 ppm, and 5-180 ppm Cu, respectively. The comparison of these results with data from economic porphyry Mo and porphyry Cu (Mo, Au) deposits shows no difference in Mo concentrations in the particular melts and fluids. Hence, other factors probably control the evolution of a granitic intrusion into large, economic Mo deposits, minor Mo occurrences, or just into barren plutons. These may be mainly the size, position, and geometry of the parental magma chamber, the multiplicity of intrusions maintaining a constant flux of metalliferous, S-rich, hot melts, and the extent of fluid focusing within small rock volumes forming high-grade ore shells.
-
Irreducible symplectic complex spaces
(2012)
-
Tim Kirschner
- In Chapter 1 we define period mappings of Hodge-de Rahm type for certain submersive, yet not necessarily locally topologically trivial, morphisms of complex manifolds. Generalizing Griffiths's theory, we interpret the differential of such period mappings as the composition of the Kodaira-Spencer map and a map derived from the sheaf cohomological cup product and the contraction of vector fields with differential forms.
In Chapter 2 of the text, we consider a submersive morphism $f\colon X\to S$ of complex spaces which is compactified by a proper, flat, and Kähler morphism $\bar f\colon \bar X\to S$. Taking into account the codimension of $\bar X\setminus X$ in $\bar X$, we draw conclusions about the degeneration behavior of the relative Frölicher spectral sequence of the morphism $f$ and about the local freeness of the modules $\mathrm{R}^qf_*(\Omega^p_f)$; our results can be viewed as relative generalizations of a theorem of Takeo Ohsawa.
In our final Chapter 3, we employ the upshots of the preceding two chapters in order to deduce a local Torelli theorem for irreducible symplectic complex spaces. As an application of the local Torelli theorem, we prove that irreducible symplectic complex spaces whose codimension of the singular locus does not deceed $4$ satisfy the so-called Fujiki relation.
-
The peptidyl-prolyl isomerase Pin1 is required for maintenance of the spindle assembly checkpoint
(2012)
-
Andreas Brown
- Chromosomes are replicated during S-phase and segregated during M-phase of the eukaryotic cell cycle. The two sister chromatids of each duplicated chromosome are topologically entrapped and, thus, paired by the ring-shaped protein complex cohesin. They are separated in anaphase of mitosis when cohesin is endoproteolytically cleaved by separase. Activation of this giant protease requires the degradation of its two inhibitors, securin and cyclin B1, which is mediated by the anaphase promoting complex or cyclosome (APC/C), a multisubunit ubiquitin ligase, in conjunction with its essential co-activator Cdc20.
The spindle assembly checkpoint (SAC) is a surveillance mechanism that monitors the chromosomes' interactions with the microtubules of the mitotic spindle apparatus. In response to even one erroneous attachment the affected kinetochore emits a "wait anaphase" signal, which is amplified and culminates in the quantitative sequestration of Cdc20 by the SAC components Mad2 and BubR1. The consequent inactivation of the APC/C causes a metaphase arrest and gives the cell time to correct the error. Given its great importance for chromosome segregation fidelity, it comes at no surprise that loss of the SAC causes cell death while its curtailing is associated with tumour formation.
Pin1 is a peptidyl-prolyl-isomerase with strong preference for phosphorylated Ser-Pro or Thr-Pro motives within its protein substrates. In the present thesis, evidence for the involvement of Pin1 in the maintenance of a robust SAC response is presented.
Antibodies against Pin1 were raised and used to establish the effective immunodepletion of Pin1 from extracts of Xenopus laevis eggs. While the SAC could readily be activated in mock-treated samples of this cell free system, securin was degraded despite the presence of unattached kinetochores when Pin1 had previously been removed. Proving the specificity of this effect, a SAC mediated arrest could be rescued by adding back recombinant Pin1 to depleted extracts. Similarly, addition of dominant negative but not of wild-type Pin1 to SAC-arrested extracts resulted in a checkpoint override.
Chemical inhibition of human Pin1 with two different molecules in two different cancer cells lines invariably forced the cells to exit mitosis in the absence of spindles. This resulted in the premature disappearance of securin, cyclin B1 and a mitosis-specific phosphorylation on Ser10 of histone H3. Thus, Pin1's role as a checkpoint component is conserved in mammals.
In search for the relevant target, Cdc20 was identified as a novel interaction partner of vertebrate Pin1. This association requires phosphorylation of Cdc20 on Ser-Pro/Thr-Pro sites and occurs only during mitosis. Importantly, the Pin1-Cdc20 interaction is direct and not bridged via another checkpoint component or a subunit of the core APC/C. The experimental data suggest that Pin1-dependent isomerization of Cdc20 might bias it to preferentially associate with Mad2 and BubR1 instead of APC/C.
Taken together, these findings contribute to a better understanding of the molecular mechanisms involved in SAC signalling and unravel a previously unappreciated role of Pin1 for genome integrity.
