रसायन विज्ञान

सहकारिता

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सहकारिता के मॉडल

यदि एक एंजाइम में कई उपइकाइयाँ होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक सक्रिय केंद्र होता है, तो प्रत्येक उपइकाई के लिए केवल दो संभावित गठनात्मक अवस्थाएँ होती हैं: T (काल) और आर (ढील) टी-आकार में कम आत्मीयता है, आर-आकार सब्सट्रेट के लिए एक उच्च आत्मीयता है। एलोस्टेरिक अवरोधक एक एंजाइम के टी-आकार के लिए अधिमानतः बांधते हैं और इसलिए टी-आकार की दिशा में सभी संभावित अनुरूपताओं के संतुलन को स्थानांतरित करते हैं, जिससे निरोधात्मक प्रभाव उत्पन्न होता है। दूसरी ओर, एक एलोस्टेरिक एक्टिवेटर, अधिमानतः आर-फॉर्म से बांधता है और इस प्रकार सब्सट्रेट के लिए एंजाइम की आत्मीयता को बढ़ाता है।

निम्नलिखित दो मॉडलों के बीच अंतर किया गया है, लेकिन वे परस्पर अनन्य नहीं हैं।

अनुक्रम मॉडल

सब्सट्रेट का बंधन केवल उस सबयूनिट की संरचना को बदलता है जिससे वह बांधता है: टी से आर फॉर्म में एक संक्रमण होता है। आसन्न उप-इकाइयों को नहीं बदला गया है। यह एक टीआर संक्रमण राज्य के निर्माण की ओर जाता है।

समरूपता मॉडल (मोनोड-वायमन-चेंजक्स मॉडल; एमडब्ल्यूसी मॉडल)

एलोस्टेरिक प्रक्रियाओं के मामले में, अणु में समरूपता बरकरार रहती है। इसका मतलब यह है कि जब सब्सट्रेट एक सक्रिय केंद्र से बंधा होता है, तो एंजाइम के सभी सबयूनिट एक ही समय में T से R रूप में संक्रमण से गुजरते हैं; इसका परिणाम TR हाइब्रिड अणु के निर्माण में नहीं होता है। सब्सट्रेट टी सबयूनिट को कम आत्मीयता के साथ और आर सबयूनिट को उच्च आत्मीयता के साथ बांधता है।


रसायन विज्ञान में सिनर्जेटिक प्रभाव

जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG) मुंस्टर विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान में एक नया विशेष अनुसंधान क्षेत्र स्थापित कर रहा है। वक्ता हैं प्रो. डॉ. मुंस्टर विश्वविद्यालय में कार्बनिक रसायन विज्ञान संस्थान से आर्मिडो स्टडीर। DFG ने चार वर्षों के भीतर परियोजना के लिए लगभग 8 मिलियन यूरो उपलब्ध कराए हैं। 1 जनवरी, 2010 को कुल 17 नए सहयोगी अनुसंधान केंद्र स्थापित किए जाएंगे, जिसकी घोषणा बुधवार (18 नवंबर, 2009) को की गई।

नए सहयोगी अनुसंधान केंद्र (एसएफबी) 858 में "रसायन विज्ञान में सिनर्जेटिक इफेक्ट्स - एडिटिविटी से कोऑपरेटिविटी तक", रसायन विज्ञान और संबंधित विषयों जैसे भौतिकी और चिकित्सा के कई मान्यता प्राप्त विशेषज्ञ शामिल होंगे, साथ ही साथ युवा वैज्ञानिक भी शामिल होंगे। DFG SFB के अनुमोदन से अंतःविषय अनुसंधान परियोजनाओं को साकार करने के हमारे प्रयासों का समर्थन करता है ", प्रो. स्टडर कहते हैं।

चरण-दर-चरण (योज्य) प्रतिक्रिया प्रबंधन की तुलना में वैज्ञानिक यह जांचना चाहते हैं कि कई रासायनिक घटकों के स्थानिक और लौकिक संपर्क का रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणाम पर कितना प्रभाव पड़ता है। "कई मामलों में, सामग्री और पदार्थों के उत्पादन को नियंत्रित करने के लिए अवसरों का उपयोग नहीं किया जाता है, जिसमें कई एक साथ अभिनय कारक होते हैं", प्रो। स्टडर कहते हैं कि चालकता, आणविक मान्यता या चुंबकत्व जैसी घटनाएं उत्पन्न होती हैं।

प्रो. स्टुडर कहते हैं, आणविक स्तर पर सहक्रियात्मक या सहकारी प्रभावों का अध्ययन करने का मतलब हमेशा सामग्री और सक्रिय अवयवों के उत्पादन को अधिक कुशल, अधिक किफायती और इसलिए अधिक जिम्मेदार बनाना होता है। "शायद हम जल्द ही भारी धातुओं के उपयोग के बिना कुछ पदार्थों का निर्माण करने में सक्षम होंगे, जहां वे आज भी जरूरी हैं। उनके बाद के अनुप्रयोग की सतह पर सीधे सामग्री बनाना भी बोधगम्य है, "वे कहते हैं।

एसएफबी 858 में, इस तरह के सहकारी प्रभावों का पहली बार अनुशासनात्मक सीमाओं के पार व्यवस्थित रूप से अध्ययन किया गया है। रसायन विज्ञान के चार संस्थानों के 19 भाग लेने वाले अनुसंधान समूहों और भौतिकी और चिकित्सा के क्षेत्र से एक-एक संस्थान के साथ, WWU रसायन विज्ञान में सहक्रियात्मक प्रभावों पर अंतःविषय अनुसंधान के लिए एक आदर्श वातावरण प्रदान करता है। एसएफबी के महत्वाकांक्षी लक्ष्यों को पूरक प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक कार्य के माध्यम से प्राप्त किया जाना चाहिए। इसलिए, प्रयोगशाला में अनुसंधान के अलावा, आधुनिक कंप्यूटर सिमुलेशन भी एक आवश्यक भूमिका निभाएंगे।

सहयोगात्मक अनुसंधान केंद्र 858 के साथ, एक नया एकीकृत स्नातक कॉलेज "सहकारिता प्रभाव की मूल बातें और अनुप्रयोग" को भी मंजूरी दी गई थी, जिसमें DFG और WWU प्रत्येक वर्ष कुल आठ अतिरिक्त अनुदानों के साथ भाग लेते हैं। यह स्नातक कॉलेज प्रतिनिधित्व करता है और गारंटी देता है एसएफबी के सभी कर्मचारियों के लिए बुनियादी कार्य मंच, विशेष रूप से अन्य मौजूदा डॉक्टरेट कार्यक्रमों की भागीदारी के साथ, इसमें शामिल युवा वैज्ञानिकों का एक अच्छी तरह से स्थापित प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक प्रशिक्षण।


कई समान उप-इकाइयों के प्रोटीन अक्सर सहकारिता की घटना दिखाते हैं: एक लिगैंड की बाध्यकारी ताकत इस बात पर निर्भर करती है कि शेष उप-इकाइयों में से कितने पहले से ही एक लिगैंड ले जाते हैं। यदि बंधन तेजी से मजबूत हो जाता है, तो अच्छी तरह से अध्ययन की गई घटना सकारात्मक सहकारिता. यदि लिगैंड एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं ताकि अंतिम बाध्यकारी साइट कम आत्मीयता के साथ कब्जा कर ली जाए, तो कम ज्ञात (लेकिन सामान्य के रूप में) घटना इस प्रकार है नकारात्मक सहकारिता. पहला मामला एक स्विच की तरह काम करता है (सभी बाध्यकारी साइटों पर लिगैंड के साथ प्रोटीन और बिना किसी लिगैंड के प्रोटीन दृश्य पर हावी होते हैं, आंशिक रूप से संतृप्त प्रोटीन कम प्रतिनिधित्व करते हैं)। दूसरे मामले में, प्रोटीन के बंधन की डिग्री अधिक समान है और लिगैंड एकाग्रता पर निर्भर करती है।

सकारात्मक सहकारिता के साथ एक एलोस्टेरिक प्रोटीन का प्रोटोटाइप (टेट्रामेरिक) हीमोग्लोबिन है जिसमें चार सबयूनिट होते हैं। मोनोमेरिक ऑक्सीजन वाहक प्रोटीन मायोग्लोबिन के विपरीत, हीमोग्लोबिन न केवल ऑक्सीजन (O .) को बांधता है2) न ही प्रोटॉन (H +), कार्बन डाइऑक्साइड (CO .)2) और क्लोराइड आयन। टेट्रामर के लिए ऑक्सीजन के बाध्यकारी गुण (जो कि आंकड़े में एक डिमर के रूप में सादगी के लिए दिखाया गया है) विभिन्न तरीकों से संशोधित होते हैं:

  • O . का बंधन2 आगे O . के बंधन का समर्थन करता है2एक ही हीमोग्लोबिन अणु से जुड़े अणु
  • O . की बंधन शक्ति2 पीएच निर्भर है। बढ़ती हाइड्रोजन आयन सांद्रता के अलावा, एक बढ़ती हुई CO2-एकाग्रता O2-वितरण। यह ठीक ये संकेत हैं कि मांसपेशी ऑक्सीजन की आवश्यकता को इंगित करने के लिए उपयोग करती है,
  • अंत में, ऑक्सीजन की रिहाई को एक विशेष नियामक अणु द्वारा बढ़ावा दिया जाता है - मनुष्यों में यह 2,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट (टी-राज्य पर 2,3-बीपीजी सर्कल) है। 2,3-बीपीजी के माध्यम से ऑक्सीजन की आपूर्ति का नियमन भ्रूण की आपूर्ति के लिए और उच्च ऊंचाई (पहाड़ी पर्वतारोही!)

उल्लिखित सभी लिगेंड (O . को छोड़कर)2 स्वयं) ऑक्सीजन की रिहाई, यानी उच्च-आत्मीयता आर संरचना से निम्न-आत्मीयता टी संरचना में संक्रमण। निम्नलिखित आंकड़ा इस नियमन के सिद्धांत को दर्शाता है: टी (तनाव) से आर (आराम से) में गठनात्मक संक्रमण इस तथ्य से शुरू होता है कि ऑक्सीजन केंद्रीय लोहे के परमाणु (Fe ++, ब्राउन सर्कल) को हीम (लाल पट्टी) में खींचती है। ) विमान में। अन्य प्रोटीन समूह, अमीनो एसिड अवशेष, इस आंदोलन का पालन करते हैं, जिससे हाइड्रोजन बांड टूट जाते हैं और तथाकथित "बोहर प्रोटॉन" (H +) और CO2 रिहा हो जाइए।

सहकारी रूप से बाध्यकारी प्रोटीन (वाहक, रिसेप्टर्स, एंजाइम) संतृप्ति हाइपरबोला के सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं: वे या तो "सिग्मॉइड" (सकारात्मक सहकारीता) या "स्यूडोहाइपरबोलिक" बाध्यकारी व्यवहार (नकारात्मक सहकारीता) दिखाते हैं। नकारात्मक सहकारिता थी और अक्सर केवल अगोचर, अतिपरवलय जैसी विशेषताओं के कारण अनदेखी की जाती है।

बाध्यकारी वक्र संपादित करें

सहकारिता की घटना कम हो जाती है अडायर उन कार्यों द्वारा वर्णन करें जिनके लिए दो किमी मान, K (1) और K (2) असाइन किए गए हैं। बदले में इन जटिल कार्यों को दो संतृप्ति अतिपरवलय (1 और 2, अर्थात् निम्नलिखित आकृति में काले वक्र) के बीच एक संक्रमण के रूप में समझा जा सकता है:

  • सकारात्मक सहकारिता: जमीनी अवस्था (T) में, बंधन शुरू में हाइपरबोला 1 (कम आत्मीयता) के अनुसार होता है। फिर हाई-एफिनिटी स्टेट (R) में संक्रमण होता है, जिससे आगे के लिगैंड हाइपरबोला 2 के अनुसार बंध जाते हैं। इन राज्यों के बीच संक्रमण लाल रेखा से मेल खाता है, जिसमें एक विशिष्ट सिग्मॉइड आकार होता है और निदान करना आसान होता है। दिखाया गया वक्र 1.92 . के पहाड़ी गुणांक से मेल खाता है
  • नकारात्मक सहकारिता: उच्च आत्मीयता की स्थिति (छोटे किमी मान हाइपरबोला 2) से इतनी कम आत्मीयता (उच्च किमी मान हाइपरबोला 1) के बीच रिवर्स संक्रमण के रूप में समझा जाना। इन राज्यों के बीच संक्रमण नीली रेखा से मेल खाता है, जो एक अतिपरवलय की तरह लगता है, लेकिन इससे अलग है: यह एक पहाड़ी गुणांक n द्वारा दर्शाया गया हैएच = 0.63 विशेषता।

ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (GAPDH) द्वारा NAD + के बंधन के लिए सबसे पहले नकारात्मक सहकारिता की खोज की गई थी। [1]

  • अर्ध-पक्ष प्रतिक्रियाशीलता (अंग्रेजी हाफ-ऑफ-द-साइट रिएक्टिविटी): नकारात्मक सहकारिता का चरम रूप जिसमें एक ओलिगोमेरिक एंजाइम शामिल होता है 2एन बाध्यकारी साइटें (लगभग) विशेष रूप से एन बाइंडिंग साइट (ओं) सब्सट्रेट के साथ प्रतिक्रिया करती है।

रैखिककरण संपादित करें

सहकारिता के स्पष्ट संकेत मिल सकते हैं यदि बाध्यकारी वक्र "एंजाइम कैनेटीक्स" के तहत वर्णित "रैखिककरण विधि" के अधीन हैं: यहां एक सीधी रेखा परिणाम से विशेषता विचलन - स्कैचर्ड आरेख के मामले में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य। इन विचलनों को पहाड़ी आरेख में सबसे अधिक समतल किया जाता है, जिसमें सब्सट्रेट सांद्रता की ऊपरी और निचली सीमा में पर्याप्त माप बिंदु होने पर 45 ° (ढलान = 1) की अंतिम शाखाएँ होती हैं। केवल n . के मामले मेंएच = n (अधिकतम सहकारिता) इन्हें छोड़ दिया जाएगा:

  • पहाड़ी गुणांक, nएच, सहकारिता की डिग्री का वर्णन करता है और अंतःक्रियात्मक सबयूनिट्स (एन) की संख्या से अधिक नहीं हो सकता है। हीमोग्लोबिन के लिए (n = 4), n isएच = 2.9, शून्य क्रॉसिंग पर ढलान से निकला है।
  • नकारात्मक सहकारिता के लिए n . हैएच और लेफ्टिनेंट 1

सहकारिता मापदंडों का सर्वोत्तम निर्धारण आज "नॉन-लीनियर रिग्रेशन" पद्धति का उपयोग करके किया जाता है

  • हिल समीकरण, डी। एच। एक विस्तारित माइकलिस-मेंटेन समीकरण: पैरामीटर nएच और के50 (सब्सट्रेट सांद्रता जिस पर 50% संतृप्ति पहुँच जाती है)
  • Adair समीकरण: पैरामीटर Kटी और केआर। ("टी" और "आर राज्य" के लिए पृथक्करण स्थिरांक)। निम्नलिखित संतृप्ति कार्यों के उदाहरणों का उपयोग मूल्यों के लिए किया गया था:

हिल समीकरण के साथ, बांड की सहकारिता को मात्रात्मक रूप से वर्णित किया जा सकता है। लिगैंड बाध्यकारी साइटों की संतृप्ति का अनुपात लिगैंड एकाग्रता के एक समारोह के रूप में दिखाया गया है। पहाड़ी गुणांक वक्र की स्थिरता का माप है।

EC90 और EC10 के साथ मापा मूल्यों के लिए क्रमशः 10% और अधिकतम संतृप्ति का 90%।

सिग्मॉइड वक्रों के मामले में, पहाड़ी गुणांक बहुत सटीक नहीं है, यही वजह है कि प्रतिक्रिया गुणांक प्रयोग किया जाता है: [2]

पहाड़ी गुणांक और प्रतिक्रिया गुणांक के बीच संबंध इस प्रकार है: [3]


C3: रोस्की

मल्टीमेटेलिक गोल्ड कॉम्प्लेक्स

इस परियोजना का उद्देश्य पहले ऑरोफिलिक इंटरैक्शन के साथ डाइन्यूक्लियर एयू (आई) परिसरों का निर्माण करना और उनके ऑप्टिकल और उत्प्रेरक गुणों की जांच करना है। इस प्रयोजन के लिए, दो सोने (I) आयनों को एक कठोर Ph2P-X-PPh2 रीढ़ की हड्डी में समन्वित किया जाना चाहिए, जहां X एक अमाइन इकाई NR या एक चिरल समूह के लिए खड़ा है। इन ढांचों के आधार पर अलग-अलग Au-Au दूरियों वाले कॉम्प्लेक्स बनाए जाने हैं। ऑरोफिलिक इंटरैक्शन के बिना समान परिसरों की तुलना में, ठोस अवस्था में और गैस चरण में ल्यूमिनेसेंस का माप होना चाहिए। इसके अलावा, ऐन्टेना प्रभाव प्राप्त करने के लिए रंगों को लिगैंड संरचना से जोड़ा जाना चाहिए। सीधे एम-एयू बांड के साथ और बिना हेटेरोबिमेटेलिक परिसरों के निर्माण को सक्षम करने के लिए इस तरह से प्राप्त रीढ़ की हड्डी को और अधिक व्युत्पन्न किया जाता है। आगे धातु आयनों को परिसरों में शामिल करके, कमजोर एयू-एयू इंटरैक्शन और इस प्रकार ल्यूमिनेसेंस बैंड भी दृढ़ता से प्रभावित होते हैं। अन्य समूहों के सहयोग से सभी नए यौगिकों के प्रकाश-भौतिक गुणों का गहन अध्ययन किया जाएगा।


एलोस्टरी

शब्द एलोस्टरी - ग्रीक ἄλλως . से एलोस (अलग) और स्टीरियो (स्थान), जिसका अर्थ है "किसी अन्य स्थान पर" - जैव रसायन के क्षेत्र से आता है, वहाँ प्रोटीन कार्य से।

साहित्य में इसका अलग-अलग प्रयोग होता है। यह शुरू में प्रोटीन पर लागू होता है जो कुछ नियामक अणुओं (प्रभावकों) को उनके सब्सट्रेट (एंजाइम) या उनके केंद्रीय लिगैंड (वाहक या रिसेप्टर) से अलग स्थान पर बांधता है। इसमें ऐसे मामले भी शामिल हैं जिनमें बंधन की ताकत पहले से बंधे सब्सट्रेट या लिगैंड अणुओं की संख्या पर निर्भर करती है।

प्रारंभ में ऐलोस्टरी का अर्थ था सक्रिय केंद्र/बाध्यकारी केंद्र को प्रभावित करते हुए संरचना को बदलना। कुछ लेखकों का मानना ​​​​है कि एक (ऑलिगोमेरिक) प्रोटीन के अलग-अलग सबयूनिट्स के बीच एक सहकारी बातचीत एलोस्टेरिक प्रभाव के लिए बिल्कुल जरूरी है, और मोनोमेरिक प्रोटीन के साथ कोई एलोस्टेरिक प्रभाव नहीं होना चाहिए। हालांकि, ऐसे प्रोटीन की स्थानिक संरचना में परिवर्तन छोटे अणुओं के कारण जाना जाता है, जो सक्रिय केंद्र पर प्रभाव डाल सकते हैं। इसलिए इन परिघटनाओं को एलोस्टरी शब्द के तहत समाहित करना आम बात हो गई है। फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस के उदाहरण के लिए इसका अर्थ है: प्रत्येक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को यहां दो सबयूनिट्स (सी और आर) के संलयन के रूप में देखा जाना है। इनमें से प्रत्येक सबयूनिट एटीपी, सी को सब्सट्रेट (कोएंजाइम) के रूप में और आर को एलोस्टेरिक इनहिबिटर के रूप में बांधता है।

एलोस्टेरिक प्रोटीन का प्रोटोटाइप हीमोग्लोबिन है, जिसमें ऑक्सीजन की बाध्यकारी शक्ति (O .)2) कई प्रभावकों पर, लेकिन विशेष रूप से चार O . में से कितने पर निर्भर करता है2- लॉयल्टी स्थानों पर पहले से ही कब्जा है। उच्च ऑक्सीजन सांद्रता/भार पर, संक्रमण निम्न-आत्मीयता से होता है "टी स्टेट" (टी के लिए तनाव, अंग्रेजी = तंग, तनाव) उच्च संबंध में "आर राज्य" (आर आराम के लिए, अंग्रेजी = आराम से)। तथ्य यह है कि बाद में O2-अणु तेजी से अधिक मजबूती से बंधे होते हैं, इसे सकारात्मक सहकारिता भी कहा जाता है। पहाड़ी गुणांक सहकारिता का एक उपाय है।


संक्षेप में Allosteric, chelate और interannular सहयोगात्मकता

लंबे समय तक जीवित रहें अंतर: सहकारिता के मूल सिद्धांतों को समझने के लिए विभिन्न प्रकार की सहकारिता में अंतर करना पड़ता है। शीर्षक में उल्लिखित तीन सहकारी प्रभाव बाध्यकारी इंटरमॉलिक्युलर और / या इंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन के परस्पर क्रिया से उत्पन्न होते हैं। एक समुच्चय की स्थिरता के लिए एक सामान्य समीकरण जिसमें तीनों प्रकार की सहकारिता शामिल है, प्रस्तुत किया गया है।

विशेषज्ञ पाठकों के लिए महत्व के विस्तृत तथ्यों को "सहायक सूचना" के रूप में प्रकाशित किया जाता है। ऐसे दस्तावेज़ों की पीयर-रिव्यू की जाती है, लेकिन कॉपी-एडिट या टाइपसेट नहीं। लेखकों द्वारा प्रस्तुत यथारूप में उन्हें उपलब्ध कराया जाता है।

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सहकारिता - रसायन विज्ञान और भौतिकी

जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG) ने यूनिवर्सिटी और यूनिवर्सिटी मेडिसिन गॉटिंगेन (UMG) में दो विशेष शोध क्षेत्रों (SFB) के लिए चार-चार साल के लिए फंडिंग बढ़ा दी है। भौतिकी के संकाय में SFB "सॉफ्ट एंड बायोलॉजिकल मैटर का सामूहिक व्यवहार" को कुल 7.9 मिलियन यूरो, UMG में SFB "सेंसरी प्रोसेसिंग के सेलुलर तंत्र" के साथ कुल 9 मिलियन यूरो के साथ वित्त पोषित किया जाता है।

प्रेस विज्ञप्ति संख्या 283/2014

DFG ने दो गोटिंगेन विशेष अनुसंधान क्षेत्रों के लिए धन का विस्तार किया
जैविक पदार्थ के भौतिकी में अनुसंधान और संवेदी उत्तेजनाओं का प्रसंस्करण जारी रहेगा

(pug / umg) जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG) ने यूनिवर्सिटी और यूनिवर्सिटी मेडिसिन गॉटिंगेन में दो कोलैबोरेटिव रिसर्च सेंटर (SFB) के लिए फंडिंग को चार साल के लिए बढ़ा दिया है। भौतिकी के संकाय में एसएफबी "सॉफ्ट एंड बायोलॉजिकल मैटर का सामूहिक व्यवहार" 1 जनवरी, 2015 से कुल 7.9 मिलियन यूरो का वित्त पोषण प्राप्त करेगा, यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर गॉटिंगेन में एसएफबी "संवेदी प्रसंस्करण के सेलुलर तंत्र" को भी जनवरी से वित्त पोषित किया जाएगा। 1, 2015 जनवरी 2015 कुल 9 मिलियन यूरो के साथ समर्थित।

एसएफबी 937 "सॉफ्ट एंड बायोलॉजिकल मैटर का सामूहिक व्यवहार" भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के बीच इंटरफेस पर है। गोटिंगेन विश्वविद्यालय में भौतिकी और रसायन विज्ञान के संकाय, यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर गॉटिंगेन और गॉटिंगेन मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर डायनेमिक्स एंड सेल्फ-ऑर्गनाइजेशन शामिल हैं। SFB का उद्देश्य गैर-चेतन नरम संघनित पदार्थ के साथ-साथ जैविक पदार्थ के संगठन, सहकारिता और गतिशीलता पर शोध करना है। विशेष रूप से, गैर-संतुलन घटना के सांख्यिकीय भौतिकी को जटिल गतिशील कार्यों जैसे कि जीवित प्रणालियों में ऊतक की वृद्धि को मात्रात्मक रूप से समझने के लिए विकसित किया गया है। एसएफबी के प्रवक्ता प्रो. डॉ. III से क्रिस्टोफ श्मिट। गोटिंगेन विश्वविद्यालय के भौतिकी संस्थान। अधिक जानकारी इंटरनेट पर http://www.uni-goettingen.de/de/198253.html पर देखी जा सकती है।

SFB 889 "संवेदी प्रसंस्करण के सेलुलर तंत्र" यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर गॉटिंगेन (UMG) में स्थित है। यूएमजी की चार सुविधाओं के न्यूरोसाइंटिस्ट, यूरोपीय न्यूरोसाइंटिफिक इंस्टीट्यूट (ईएनआई-जी), गोटिंगेन विश्वविद्यालय के जीव विज्ञान और मनोविज्ञान के संकाय, गोटिंगेन मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर बायोफिजिकल केमिस्ट्री, डायनेमिक्स और सेल्फ-ऑर्गनाइजेशन और प्रयोगों के लिए शामिल हैं। चिकित्सा और जर्मन प्राइमेट सेंटर। आप छवियों, ध्वनियों या गंध जैसे संवेदी उत्तेजनाओं को संसाधित करते समय होने वाले मौलिक और जटिल तंत्र की जांच के लिए एक बहु-विषयक और एकीकृत दृष्टिकोण अपनाते हैं। वक्ता हैं प्रो. डॉ. यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर गॉटिंगेन में कान, नाक और गले की चिकित्सा के क्लिनिक में आंतरिक कान प्रयोगशाला के प्रमुख टोबियास मोजर। एसएफबी के बारे में अधिक जानकारी इंटरनेट पर http://sfb889.uni-goettingen.de/index.html#deu पर देखी जा सकती है।

संपर्क पते:
प्रोफेसर डॉ. क्रिस्टोफ़ श्मिट
जॉर्ज-अगस्त-विश्वविद्यालय गोएटिंगेन
III. भौतिकी संस्थान
टेलीफोन (0551) 39-7740
ईमेल: [email protected]

प्रोफेसर डॉ. टोबियास मोसेर
यूनिवर्सिटी मेडिसिन गोटिंगेन
कान, नाक और गले का क्लिनिक
टेलीफोन (0551) 39-8968
ईमेल: [email protected]

अतिरिक्त जानकारी:

इस प्रेस विज्ञप्ति की विशेषताएं:
पत्रकार, हर कोई
जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, चिकित्सा, भौतिकी / खगोल विज्ञान
उपक्षेत्रीय
अनुसंधान परियोजनाओं, विज्ञान नीति
जर्मन


एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार

© ऑग्सबर्ग विश्वविद्यालय

इस पुरस्कार के साथ, फाउंडेशन और भौतिकी संस्थान उनके उत्कृष्ट शोध कार्य का सम्मान करते हैं, जो रासायनिक उत्प्रेरण में मौलिक योगदान का प्रतिनिधित्व करता है। सीएच बांड का दबाव-प्रेरित और धातु-उत्प्रेरित सक्रियण, जो कई बड़े पैमाने की प्रक्रियाओं (जैसे ओलेफिन के पोलीमराइजेशन) में एक महत्वपूर्ण कदम के रूप में एक निर्णायक भूमिका निभाता है, उनके अध्ययन का केंद्रीय फोकस था। गैर-ध्रुवीय सीएच बांड के अपेक्षाकृत निष्क्रिय चरित्र के कारण, इस बंधन सक्रियण को हासिल करना मुश्किल है और इसलिए इसे अक्सर साहित्य में ऑर्गोमेटेलिक रसायन विज्ञान के "पवित्र कब्र" के रूप में संदर्भित किया जाता है। डॉ। इस प्रकार शमित्ज़ ने रासायनिक भौतिकी के इस बहुत सक्रिय और अत्यंत प्रतिस्पर्धी अनुसंधान क्षेत्र में प्रभावशाली अग्रणी कार्य किया है, जो भविष्य में सी-एच बांड सक्रियण के सूक्ष्म नियंत्रण मापदंडों का इन-सीटू परिस्थितियों में विश्लेषण करना संभव बना देगा।

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चित्रा: क्लोरोफॉर्म लिगैंड के समन्वय के साथ प्लैटिनम कॉम्प्लेक्स का दबाव-निर्भर आईआर स्पेक्ट्रा, जिसमें एक सक्रिय सी-एच बॉन्ड होता है। इस मेटल-ब्रिजिंग सीएच बॉन्ड का स्ट्रेचिंग मोड सामान्य दबाव और 3.4 (1) GPa के बीच एक रेडशिफ्ट दिखाता है, जो दबाव-प्रेरित बॉन्ड सक्रियण से जुड़ा है।

अलेक्जेंडर गीसेलर (सैद्धांतिक भौतिकी I): स्थानिक-अस्थायी रूप से संशोधित सक्रिय मीडिया में कृत्रिम माइक्रोस्विमर्स

प्रोफेसर एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार विजेता 2018: अलेक्जेंडर गीसेलर

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2018 के लिए विजेता अलेक्जेंडर गीसेलर है। फाउंडेशन और इंस्टीट्यूट फॉर फिजिक्स उनके उत्कृष्ट शोध कार्य का सम्मान कर रहे हैं, जिसने स्व-चालित ब्राउनियन कणों (तथाकथित) के परिवहन के क्षेत्र में अग्रणी योगदान दिया है। कृत्रिम सूक्ष्म तैराक) प्रतिनिधित्व करना। चूंकि उनका आंदोलन "सक्रिय" है, लेकिन मुख्य रूप से इसकी दिशा में पूरी तरह से यादृच्छिक है, स्व-चालित ब्राउनियन कणों का नियंत्रण वर्तमान में नैनोरोबोटिक्स में उनके उपयोग के संबंध में एक बड़ा खोज क्षेत्र है, उदा। बी विभिन्न जैविक-चिकित्सा कार्यों के लिए एक दवा वाहक के रूप में।

एक संयुक्त संख्यात्मक और विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, अलेक्जेंडर गीसेलर अपने पुरस्कार विजेता शोध प्रबंध में स्व-चालित ब्राउनियन कणों की गतिशीलता का व्यापक रूप से वर्णन करता है और दिखाता है कि कण परिवहन को स्थानिक-अस्थायी रूप से संशोधित ड्राइव सक्रियण द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। यदि सक्रियण (उदाहरण के लिए एक निश्चित आवृत्ति का प्रकाश) को समय-समय पर चलने वाली तीव्रता वाली दालों के रूप में डिज़ाइन किया गया है, तो कण नाड़ी की चौड़ाई और गति के आधार पर, दालों के प्रसार की दिशा में या तो औसतन या तो गति करते हैं। इस प्रभाव के कारण, कण, जिनमें स्वयं कोई आंतरिक सिग्नल प्रोसेसिंग क्षमता नहीं है, अभी भी भेजे गए संकेतों पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं और इस प्रकार उनके आंदोलन में नियंत्रित हो सकते हैं। अन्य शोध समूहों द्वारा प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि पहले ही की जा चुकी है। अपने काम के साथ, अलेक्जेंडर गीसेलर ने स्व-चालित ब्राउनियन कणों के भविष्य के संभावित अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण आधारशिला रखी है।

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चित्र: कण बहाव vएक्स चौड़ाई एल और सक्रियण दालों की गति यू के एक समारोह के रूप में। धीमी और चौड़ी दालों के लिए, कण दालों के प्रसार की दिशा के विपरीत तैरते हैं, जबकि तेज या संकीर्ण दालों के लिए वे उनके साथ चलते हैं।

बिरगिट हेबलर (प्रायोगिक भौतिकी IV): फेरोमैग्नेटिक और फेरोमैग्नेटिक हेटरोस्ट्रक्चर में युग्मन घटना

प्रोफेसर एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार विजेता 2017: बिरगिट हेबलर

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2017 के प्रोफेसर एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार डॉ। बिरगिट हेब्लर ने अपने शोध प्रबंध के लिए "फेरोमैग्नेटिक और फेरोमैग्नेटिक हेटरोस्ट्रक्चर में युग्मन घटना" को "सुम्मा कम लाउड" का दर्जा दिया। अपने काम के हिस्से के रूप में, पुरस्कार विजेता ने चुंबकीय युग्मन प्रणालियों का एक व्यवस्थित विश्लेषण किया जिसमें चुंबकीयकरण अक्ष फिल्म विमान के लंबवत उन्मुख और फेरोमैग्नेटिक और फेरोमैग्नेटिक परतों से युक्त होता है।

सबसे पहले, फेरिमैग्नेटिक TbFeCo मिश्र धातुओं और विभिन्न फेरोमैग्नेटिक लेयर्स (FePtCu एलॉय, Co / Pt मल्टीलेयर्स) के सिंगल-लेयर सिस्टम के चुंबकीय और संरचनात्मक गुणों की परत की मोटाई और संरचना के एक फ़ंक्शन के रूप में विस्तार से जांच की गई। पाए गए परिणाम चुंबकीय बहुपरत प्रणालियों में होने वाली युग्मन घटना को समझने के आधार के रूप में कार्य करते हैं। बुनियादी समझ और यूनिडायरेक्शनल एक्सचेंज इंटरैक्शन (अंग्रेजी: एक्सचेंज बायस इफेक्ट) के अनुकूलन पर विशेष ध्यान दिया गया था जो युग्मित हेटरोस्ट्रक्चर में होता है। इसका मतलब क्षेत्र अक्ष के साथ चुंबकीय हिस्टैरिसीस के विस्थापन के रूप में समझा जाता है। होने वाले विनिमय क्षेत्रों को अधिकतम करना विशेष तकनीकी महत्व का है, विशेष रूप से स्पिंट्रोनिक घटकों के आगे लघुकरण के लिए।

वर्तमान शोध प्रबंध में, कई टेस्ला के अत्यधिक उच्च विनिमय क्षेत्रों के साथ सकारात्मक और नकारात्मक क्षेत्र दिशाओं में हिस्टैरिसीस का एक दो तरफा बदलाव पहली बार उत्पन्न किया जा सकता है और युग्मन व्यवहार को तत्व-विशिष्ट सिंक्रोट्रॉन माप की मदद से समझाया जा सकता है। और सरल मॉडल।

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चित्र: टीबी का आंशिक हिस्टैरिसीस, सकारात्मक और नकारात्मक क्षेत्र दिशा में स्थानांतरित हो गया18फ़े81(10 एनएम) / टीबी36फ़े64(10एनएम) हेटरोस्ट्रक्चर 130 के (बी। हेब्लर एट अल।, फिज। रेव। बी 95, 104410 (2017) से) दर्ज किया गया।

Bernhard Fichtl (प्रायोगिक भौतिकी I): इंटरफ़ेस के भौतिकी में जैव रसायन का एकीकरण

प्रोफेसर एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार विजेता 2016: बर्नहार्ड फिच्टली

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बर्नहार्ड फिच्टल का पुरस्कार विजेता शोध प्रबंध इस विचार से प्रेरित है कि जैविक सीमा परतें, जैसे कि कोशिका झिल्ली, जो सभी जीवन के बुनियादी ढांचे का निर्माण करती हैं, अर्धपारगम्य बाधाओं से कहीं अधिक हैं: वे एक स्वतंत्र थर्मोडायनामिक प्रणाली का प्रतिनिधित्व करती हैं जो इसके पर्यावरण में गड़बड़ी पर प्रतिक्रिया करती है। राज्य में स्थिर और गतिशील परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया करता है। चूंकि अधिकांश एंजाइम प्रकृति में मुक्त नहीं होते हैं, लेकिन झिल्लियों में अंतर्निहित होते हैं, यह सवाल उठता है कि इन इंटरफेस के भौतिक गुण कोशिका की जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए और इस प्रकार स्वयं जीवन के लिए क्या भूमिका निभाते हैं।

थीसिस में लिपिड मोनोलयर्स के गतिशील गुणों का विश्लेषण किया जाता है, जो एक साधारण झिल्ली मॉडल बनाते हैं। यह पहली बार दिखाया गया है कि मोनोलयर्स में फैलने वाले ध्वनिक दालों को पीएच में स्थानीय कमी के साथ उत्साहित किया जा सकता है। दालें लगभग 1 मीटर/सेकेंड की गति से फैलती हैं और साथ ही साथ सीमा परत के सभी चरों को संशोधित करती हैं। दालें विशुद्ध रूप से यांत्रिक नहीं हैं, लेकिन साथ ही साथ इंटरफेस में सतह की क्षमता और पीएच मान को बदल देती हैं। इसके अलावा, तापमान में एक स्थानीय परिवर्तन यह दर्शाता है कि सैद्धांतिक रूप से सीमा परत के प्रत्येक चर का उपयोग दालों को उत्तेजित करने के लिए किया जा सकता है। इन निष्कर्षों के आधार पर, सेल संचार का एक नया मॉडल प्रस्तावित किया गया है, जो ध्वनिक दालों के उत्तेजना और प्रसार पर आधारित है। एंजाइम एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ और फ़ॉस्फ़ोलिपेज़ ए 2 का उपयोग करके, यह प्रदर्शित किया जाता है कि दालें सीमा परत में प्रोटीन (यहाँ उत्प्रेरण) के कार्य को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती हैं और इसलिए प्राकृतिक प्रणालियों में सिग्नल ट्रांसडक्शन के लिए उपयुक्त हैं।

ज़े वांग (प्रायोगिक भौतिक वी): कम-आयामी क्वांटम मैग्नेट पर टेराहर्ट्ज और इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी

प्रोफेसर एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार विजेता 2015: झे वांगो

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निम्न-आयामी क्वांटम मैग्नेट क्वांटम मॉडल के ग्राउंड और उत्साहित राज्यों का अध्ययन करने, क्वांटम पदार्थ के नए चरणों का पता लगाने और क्वांटम और थर्मल उतार-चढ़ाव के परस्पर क्रिया की जांच करने के लिए अद्वितीय संभावनाएं प्रदान करते हैं। "टेराहर्ट्ज़ एंड इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑन लो-डायमेंशनल क्वांटम मैग्नेट" नामक अपने शोध प्रबंध में, ज़े वांग ने क्वांटम चरण संक्रमण और क्वांटम स्पिन गतिकी का अध्ययन किया है, और विभिन्न प्रकार के निम्न-आयामी क्वांटम स्पिन सिस्टम में जाली और स्वतंत्रता की कक्षीय डिग्री के साथ इसके परस्पर क्रिया का अध्ययन किया है। स्थिर और स्पंदित उच्च चुंबकीय क्षेत्रों में 60 टेस्ला तक।

ज़े वांग के पुरस्कार विजेता शोध प्रबंध में, क्वार्क कारावास की अवधारणा के एनालॉग के रूप में स्पिनन उत्तेजनाओं का परिरोध, एक स्पिन-1/2 हाइजेनबर्ग-इसिंग एंटीफेरोमैग्नेटिक श्रृंखला में महसूस किया जाता है और पहचाना जाता है, जिसे एक-आयामी श्रोडिंगर द्वारा वर्णित किया जा सकता है। समीकरण उच्च चुंबकीय क्षेत्रों में स्पिन उत्तेजनाओं की सावधानीपूर्वक माप से, क्वांटम चरण संक्रमण प्रकट होते हैं। स्पिन-1/2 प्रणाली में, एक क्वांटम महत्वपूर्ण चरण एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित होता है, जो कि चरण संक्रमण से ऊपर उभरने वाले स्ट्रिंग उत्तेजनाओं और भिन्नात्मक स्पिन उत्तेजनाओं की विशेषता है। स्पिन -1 एंटीफेरोमैग्नेटिक चेन में, जहां हल्डेन चरण को जमीनी अवस्था के रूप में महसूस किया जाता है, आइसिंग- और XY-प्रकार के एंटीफेरोमैग्नेटिक चरण उनके संबंधित क्षेत्र-प्रेरित क्वांटम चरण संक्रमणों के ऊपर देखे जाते हैं।

थॉमस बाउर (प्रायोगिक भौतिकी वी): कांच बनाने वाले तरल पदार्थों में सहकारिता और विविधता प्रदर्शित करने के लिए गैर-रेखीय ढांकता हुआ स्पेक्ट्रोस्कोपी

प्रोफेसर एरिच क्राउट्ज़ पुरस्कार विजेता 2014: थॉमस बाउर

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"ग्लास बनाने वाले तरल पदार्थों में सहकारिता और विषमता का पता लगाने के लिए गैर-रेखीय ढांकता हुआ स्पेक्ट्रोस्कोपी" नामक अपने शोध प्रबंध में, थॉमस बाउर ने कांच के संक्रमण में ढांकता हुआ पारगम्यता में गैर-रेखीय योगदान निर्धारित करने के लिए अत्यधिक उच्च वोल्टेज पर ढांकता हुआ प्रयोग किया। सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के अनुसार, गैर-रैखिक संवेदनशीलताएं कांच के संक्रमण पर महत्वपूर्ण लंबाई के तराजू के बारे में बयान देने की अनुमति देती हैं जो कि प्रयोगात्मक रूप से बहुत मुश्किल या असंभव हैं। श्री बाउर पहले अप्राप्य परिशुद्धता के साथ गैर-रैखिक ढांकता हुआ प्रयोग करने में सफल रहे, उच्चतम स्तर की प्रयोगात्मक कला और माप की मौलिकता के लिए धन्यवाद। अन्य बातों के अलावा, वह अंतर-आणविक सहसंबंधों के बीच सैद्धांतिक रूप से कल्पित संबंध को साबित करने में सफल रहे, अर्थात। एच। सामान्य कण गति, कांच संक्रमण पर चिपचिपाहट के साथ (आरेख देखें)।

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चित्र: जैसे-जैसे तापमान गिरता है, कांच बनाने वाले तरल में बड़े और बड़े क्षेत्र (रंग में चिह्नित) होते हैं जिसमें कण एक साथ चलते हैं। इससे चिपचिपाहट लगातार बढ़ती जाती है।

थॉमस बाउर के शोध प्रबंध के केंद्रीय परिणामों ने फिजिकल रिव्यू लेटर्स में दो प्रकाशनों का नेतृत्व किया, दूसरे काम के साथ [1] अंतरराष्ट्रीय स्तर पर चश्मे के भौतिकी में एक आवश्यक योगदान माना जाता है और एक दृष्टिकोण में [2] "ग्लासी के रहस्यों को साफ़ करना" के तहत गतिकी" पर चर्चा की गई।

[1] गु। बाउर एट अल।, भौतिक। रेव लेट। 111, 225702 (2013)

[2] जी. बिरोली और जे.-पी. Bouchaud, Physics 6, 128 (2013)

Manuel Presnitz (Chemische Physik und Materialwissenschaften): Untersuchungen an Materialien mit niederdimensionalen Eigenschaften

Professor Erich Krautz-Preisträger 2014: Manuel Presnitz

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Mit der Verleihung des Krautz-Preises würdigen die Stiftung der Universität Augsburg und das Institut für Physik Manuel Presnitz' herausragende Dissertationsarbeit, in der in beeindruckender Weise seine umfangreichen "Untersuchungen an Materialien mit niederdimensionalen Eigenschaften" zusammengefasst sind. Der Fokus der Arbeit war die Bestimmung und Analyse der elektronischen und magnetischen Strukturen niederdimensionaler Hybridmaterialien wie (i) metallorganische Perowskite und (ii) Dichalcogenide sowie (iii) molekulare anorganische Radikale. Ziel war es, ein besseres Verständnis darüber zu erlangen, wie sich multi-funktionelle Materialeigenschaften in Hybridmaterialien durch eine Reduktion der Dimensionalität systematisch generieren lassen und welche physikalischen und chemischen Kontrollparameter dabei die entscheidende Rolle spielen. Als Beispiel ist die Struktur von polymerem Methyltrioxorhenium (MTO) im unteren Bild dargestellt.

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Manuel Presnitz hat sowohl sowohl detaillierte theoretische als auch hoch-präzise experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Mithilfe aufwändiger Rechnungen auf der Basis der Dichtefunktionaltheorie war es z. B. für MTO und poly-MTO möglich, den zweidimensionalen Charakter der elektronischen Eigenschaften zu identifizieren.

Seine magnetischen Studien zu den magnetischen Eigenschaften des Diradikals (CNSSS)2
[5,5'-Bis-(1,2,3,4-trithiazolium)] verknüpfen experimentelle ESR- und Magnetometermessungen mit verschiedenen quantenchemischen Modellen und führen schließlich zur Entwicklung eines Spinmodells für das Diradikal in verschiedenen Festkörpermatrizen. Mit umfangreichen Instrumentier- und Programmierarbeiten an einem kommerziellen SQUID-Magnetometer hat er außerdem die Voraussetzungen zur Untersuchung der supraleitenden Eigenschaften metall-organischer Interkalationsverbindungen, wofür außerordentlich präzise magnetische Messungen bei sehr kleinen und verlässlich reproduzierbaren Magnetfeldern (B ≤ 200 G) nötig sind, geschaffen.

Julia Kraus (Experimentalphysik IV): Physics of molecular donor-acceptor solar cells: Correlation between interface morphology, energetics and device performance

Professor Erich Krautz-Preisträgerin 2013: Julia K. Kraus (geb. Wagner)

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Mit der Verleihung des Krautz-Preises würdigen die Stiftung der Universität Augsburg und das Institut für Physik Julia Kraus' systematische und umfassende Untersuchungen der physikalischen und strukturellen Eigenschaften organischer Heterostruktursolarzellen.

Die Herausforderung bei organischen Halbleitern für Anwendungen in der Photovoltaik liegt in der exzitonischen Natur der optischen Anregungszustände. Daher ist für eine effiziente Ladungstrennung die Kombination von zwei Komponenten mit unterschiedlichen Elektronenaffinitäten und Ionisationspotentialen - einem Elektronendonor und einem Elektronenakzeptor - notwendig. Gleichzeitig muss diese D/A-Grenzfläche innerhalb der Lebensdauer der Exzitonen erreicht werden, was insbesondere bei Exzitonendiffusionslängen im Nanometerbereich gewisse Herausforderungen an die Schichtmorpologie eines derartigen Heteroübergangs mit sich bringt. Vor allem bei aus der Lösung aufgebrachten Polymerschichten hat sich dabei das Konzept der Volumenmischung durchgesetzt, bei molekularen Materialien, wie sie von Frau Kraus untersucht wurden, ist das Rennen zwischen beiden Konzepten - Mischung und planarer Heteroübergang - im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Zellen derzeit noch offen.

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Gerade vor diesem Hintergrund haben die Untersuchungen von Julia Kraus sowohl im Hinblick auf die Entwicklung eines besseren Verständnisses für die physikalischen Prozesse sowie die Maßschneiderung organischer Heterostrukturen zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Bauelemente eine sehr große Bedeutung. Ihre Herangehensweise ist dabei sehr systematisch und gleichzeitig umfassend. An Hand eines prototypischen Modellsystems bestehend aus dem molekularen Donor Diindenoperylen und dem Fulleren C60, die in dieser Kombination erstmals eingesetzt wurden, entwickelt sie ein ganzheitliches Verständnis aller relevanten Grenzflächen in einem derartigen Bauelement. Von besonderer Bedeutung ist natürlich die aktive Donor-Akzeptor-Grenzfläche daneben werden aber auch beide Elektrodengrenzflächen sowie der Volumentransport durch den organischen Halbleiter untersucht.

Markus Sause (Experimentalphysik II): Identification of failure mechanisms in hybrid materials utilizing pattern recognition techniques applied to acoustic emission signals

Professor Erich Krautz-Preisträger 2011: Markus G. R. Sause

© Universität Augsburg

Mit der Verleihung des Krautz-Preises würdigen die Stiftung der Universität Augsburg und das Institut für Physik Markus Sause's hervorragenden Forschungsarbeiten, die einen grundlegenden Beitrag für das Feld der Schallemissionsanalyse liefert und insbesondere bahnbrechend für Erforschung der Schallemission von faserverstärkten Materialien ist.

Entscheidend für die Verbesserung von hybriden Materialien, wie z. B. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), ist die Entwicklung neuer Materialien, Bauweisen und Fertigungstechnologien. Das volle Potential lässt sich dabei aber nur ausspielen, wenn eine gesicherte Versagensvorhersage getroffen werden kann. Hier bietet die Schallemissionsanalyse einzigartige Möglichkeiten, um während der Belastung eines Bauteils eine Aussage über den Schädigungsfortschritt zu treffen.

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Für diesen Zweck hat Markus Sause auf experimenteller Seite methodische Verfahren entwickelt, um eine Unterscheidung bestimmter Versagensmechanismen zu ermöglichen. Im Rahmen der Arbeit wurde ein neuer Ansatz für parameterbasierte Mustererkennung erarbeitet und in der Anwendung auf Faserverbundwerkstoffe etabliert. Hierbei wird in einem automatisierten Prozess ein Bewertungsschema durchlaufen, welches ohne vorherige Annahmen über die Struktur des Datensatz eine optimale Einteilung der Signale vornimmt. Dadurch können im nächsten Schritt diese Signalklassen durch Verwendung von Mikroskopie oder Finite-Elemente-Simulationen mit bestimmten Schadensmechanismen in Faserverbundwerkstoffen korreliert werden. Dazu werden erstmalig innerhalb eines eigens entwickelten Softwareprogramms gemittelte Frequenz-Zeit Diagramme errechnet und für die Korrelation verwendet.

Um ein tiefergehendes Verständnis der Aussagekraft von akustischen Wellen über die Vorgänge im Material zu erreichen, wurden innerhalb der Dissertation auch neue Ansätze zur Modellierung von Schallemissionsquellen verfolgt.

Martin Eckstein (Theoretische Physik III): Nonequilibrium dynamical mean-field theory

Professor Erich Krautz-Preisträger 2010: Martin Eckstein

privat

Für den Krautz-Preis nominiert wurde Martin Eckstein für seine herausragenden theoretischen Untersuchungen von stark korrelierten Modellsystemen außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts. Unter anderem untersuchte er anhand des Hubbard-Modells, wie sich Vielteilchensysteme zeitlich entwickeln, wenn zum Beispiel die Wechselwirkung zu einen bestimmten Zeitpunkt "eingeschaltet" wird. Seine im Jahr 2009 abgeschlossene Dissertation mit dem Titel "Theory of correlated systems out of equilibrium" wurde mit der Bestnote "summa cum laude" bewertet, ebenso seine Leistung in der mündlichen Prüfung. "Es ist selten, dass ein junger Theoretiker mit derartiger Originalität und technischem Können in theoretisch-physikalisches Neuland vordringt", so die Einschätzung seines Betreuers, Prof. Dr. Dieter Vollhardt.

Martin Eckstein, geboren am 4. Dezember 1979 in Augsburg, studierte von 2000 bis 2006 Physik im Diplomstudiengang. Schon seine Diplomarbeit, die er 2005-2006 am Lehrstuhl Vollhardt anfertigte, war einem "korrelierten" Thema gewidmet sie trägt den Titel "The frustrated Hubbard model on the Bethe lattice - an investigation using the self-energy functional approach".

Nach einer zweijährigen Postdoc-Zeit an der ETH Zürich leitet Martin Eckstein inzwischen (seit Oktober 2011) eine Max-Planck-Forschungsgruppe, die am Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg angesiedelt ist.

Stefan Paetel (Experimentalphysik VI): Study of Interface Properties in LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Professor Erich Krautz-Preisträger 2009: Stefan Paetel

Thorsten Naeser

Dr. Stefan Paetel (geb. Thiel), Jahrgang 1979, hat von 1999 bis 2004 an der Universität Augsburg Physik studiert. Das Thema seiner am Lehrstuhl für Experimentalphysik VI geschriebenen Diplomarbeit waren „Transport Measurements on Oxide Heterostructures“. Während seiner anschließenden Tätigkeit als Wissenschaftlicher Angestellter am Lehrstuhl für Experimentalphysik VI entstand zwischen 2005 und 2008 seine Doktorarbeit mit dem Titel „Study of Interface Properties in LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures“. 2007 erhielt Paetel den THIOX Award der European Science Foundation für ausgezeichnete Forschung im Bereich der Elektronengase in oxidischen Heterostrukturen. Seit Oktober 2009 arbeitet er am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Stuttgart, wo er Möglichkeiten der Optimierung von Solarzellen erforscht.

EPVI

Die Augsburger Universitätsstiftung und das Institut für Physik würdigen mit dieser Auszeichnung Paetels „Aufsehen erregende Leistungen zur Erforschung zweidimensionaler Elektronensysteme in oxidischen Heterostrukturen“. Konkret ist es Paetel in seiner summa cum laude-Dissertation gelungen, mit atomarer Präzision Schichten aus Isolatoren so zu stapeln, dass an der Grenzfläche leitfähige, zweidimensionale Elektronensysteme mit neuen elektronischen Eigenschaften entstehen. Er konnte diese Systeme strukturieren, ihre Eigenschaften messen und damit entscheidende Fortschritte beim Verständnis der Funktion der neuen Elektronensysteme erzielen.

Jörn Dunkel (Theoretische Physik I): Relativistic Brownian Motion and Diffusion Processes

Professor Erich Krautz-Preisträger 2008: Jörn Dunkel

privat

Für den Krautz-Preis nominiert wurde Jörn Dunkel „nicht nur auf Grund seiner höchst anspruchsvollen und einmalig beeindruckenden Leistung im Rahmen seiner summa cum laude-Promotion mit dem Titel »Relativistic Brownian Motion and Diffusion Processes« sondern auch auf Grund seines breiten Wissens in vielen anderen aktuellen Gebieten der theoretischen Physik, wegen seiner integeren Persönlichkeit und wegen seines Ausnahmepotentials als zukünftiger Forscher und Hochschullehrer. Dunkel verfüge über ein sehr tiefes Verständnis für komplexe physikalische Zusammenhänge und zugleich über ein umfangreiches mathematisches Können und Wissen, das nötig sei, um diese herausfordernden Fragestellungen zur relativistischen Brownschen Bewegung und relativistischen Thermodynamik mit Erfolg zu bearbeiten. Die von ihm erzielten Ergebnisse seien ohne Zweifel richtungweisend für die Wissenschaftsgemeinde, originell und höchst aktuell.“

Dr. Jörn Dunkel ist anschließend an seine Augsburger Promotion im Oktober 2008 auf eine Postdoc-Stelle an das Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics der Universität Oxford gewechselt. In der Gruppe von Prof. Dr. Julia Yeomans befasst sich dort mit der statistischen und hydrodynamischen Modellierung bakterieller Mikrosysteme im Bereich kleiner Reynolds-Zahlen. Parallel dazu arbeitet er weiterhin mit der Arbeitsgruppe seines Doktorvaters Hänggi an der Universität Augsburg zusammen, um aus seiner Dissertation hervorgegangene Fragestellungen zu relativistischen Diffusionsprozessen und zur relativistischen Thermodynamik weiter zu untersuchen. Eine erste einschlägige Arbeit wurde bereits zur Publikation eingereicht, eine weitere ‒ in Zusammenarbeit mit Stefan Hilbert (Max-Planck-Institut für Astrophysik Garching/Universität Bonn) ‒ steht kurz vor dem Abschluss.

Die Forschungsergebnisse, mit denen Dunkel am Augsburger Physik-Institut promoviert hat, sind kürzlich auch von der renommierten Zeitschrift "Nature Physics" aufgegriffen worden. Den Inhalt seines Preisvortrags fasste er folgendermaßen zusammen:

„Die konsistente Einbettung thermodynamischer Konzepte in die Einsteinsche Relativitätstheorie wird jedoch seit mehr als 100 Jahren kontrovers diskutiert. Das grundsätzliche Ziel der Thermodynamik besteht darin, ausgedehnte physikalische Systeme mittels weniger globaler Kenngrößen (z.B. Energie, Volumen oder Temperatur) zu beschreiben. Im Rahmen der Relativitätstheorie erweist sich eine derartige Charakterisierung als problematisch. Dort verlieren beispielsweise Aussagen wie »die Energie oder die Länge eines Körpers zum Zeitpunkt« an Eindeutigkeit, da gemäß der Relativitätstheorie der Zeitbegriff vom Bewegungszustand des Beobachters abhängt. Im ersten Teil des Vortrags werden traditionellen Formulierungen der relativistischen Thermodynamik und ihre Probleme zusammengefasst. Anschließend wird ein alternativer Zugang diskutiert, bei dem thermodynamische Größen »photographisch« ‒ also auf der Basis von Lichtkegeln ‒ definiert werden. Im Gegensatz zu den traditionellen Formulierungen, die üblicherweise auf dem Begriff der Gleichzeitigkeit aufbauen, lässt sich diese »photographische Thermodynamik« prinzipiell problemlos auf die Allgemeine Relativitätstheorie erweitern und liefert zudem experimentell zugängliche Vorhersagen. Im letzten Teil des Vortrags sollen noch kurz relativistische Verallgemeinerungen des Brownschen Bewegungskonzepts vorgestellt werden.“

Thomas Frommelt (Experimentalphysik I): Mischen und Sortieren mit SAW-Fluidik in Simulation und Experiment

Professor Erich Krautz-Preisträger 2007: Thomas Frommelt

privat

Dr. Thomas Frommelt, Jahrgang 1978, hat von 1998 bis 2003 an der Universität Augsburg Physik mit Nebenfach Informatik studiert. Thema seiner am Lehrstuhl für Experimentalphysik IV (Prof. Dr. Bernd Stritzker) für die AFS Entwicklungs + Vertriebs GmbH geschriebenen Diplomarbeit war „Der Plasmajet als dielektrische Barrierenentladung und Beschichtungsanlage“. Während seiner anschließenden Tätigkeit als Wissenschaftlicher Angestellter am Lehrstuhl für Experimentalphysik I (Prof. Dr. Achim Wixforth) entstand zwischen 2003 und 2007 seine Doktorarbeit, die im vorigen Jahr auch bereits mit dem Universitätspreis der Gesellschaft der Freunde der Universität Augsburg ausgezeichnet wurde. Für seinen Vortrag über „Vortex engineering with surface acoustic wave fluidics“ erhielt Frommelt bei der Konferenz des DFG Schwerpunktprojekts 1164 „Nano- und Mikrofluidik“ den ersten Preis. Bereits seit Beginn seines Studiums betreibt Frommelt ein eigenes IT-Unternehmen, seit April 2008 arbeitet er als Projektmanager bei der SGL Carbon GmbH in Meitingen.

Die Augsburger Universitätsstiftung und das Institut für Physik würdigen mit dieser Auszeichnung Frommelts „hervorragende Arbeiten zum Mischverhalten mikrofluidischer Flüssigkeitsmengen auf Biochips und deren exakte Modellierung auf Basis eines hoch effizienten Algorithmus“. Konkret ist es Frommelt in seiner summa cum laude-Dissertation gelungen, wesentlich zum Verständnis der Mikro- und Nanofluidik auf Chip-Labors beizutragen und zugleich eine Vielzahl technisch-physikalischer Probleme zu lösen. Die Durchmischung kleiner Flüssigkeitsmengen, die ein entscheidendes Problem auf dem Weg zum Chip-Labor darstellt und die bislang nur diffusiv bzw. über den Umweg sehr komplexer Geometrien möglich war, kann aufgrund des von Frommelt entwickelten Verfahrens wesentlich schneller und einfacher erfolgen.

Kleinste Flüssigkeitsmengen verhalten sich völlig anders als die im täglichen Leben gewohnten makroskopischen Fluide. Während man für seinen Kaffee z. B. eine Tasse braucht, stabilisieren sich kleinste Tröpfchen durchaus von selbst, wie der Blick auf eine betaute Wiese oder ein betautes Spinnennetz zeigt. Der Grund für das unterschiedliche Verhalten kleiner und großer Flüssigkeitsmengen liegt in der unterschiedlichen Wichtigkeit der auftretenden Kräfte. Während makroskopische Flüssigkeitsmengen vornehmlich den Gesetzen der Schwerkraft und der Trägheit unterliegen, dominieren bei mikrofluidischen Mengen die Oberflächenspannung und Benetzungsphänomene.

Auf der Nanoliterskala erscheinen Flüssigkeiten deswegen zäh wie Honig. Dies hat weitreichende Konsequenzen, wenn man mikrofluidische Flüssigkeitsmengen pumpen, bewegen oder mischen will, denn eine effektive Bewegung und besonders eine effektive Durchmischung kleinster Flüssigkeitsmengen erweisen sich aufgrund die „Zähigkeit“ als schier unmöglich. Und dies wiederum ist ein ganz erhebliches Hindernis auf dem Weg zum sogenannten Chip-Labor, an dessen Realisierung weltweit intensiv geforscht wird. Denn wie von ihren elektronischen Geschwistern, den Mikrochips, erhofft man sich von programmierbaren Miniaturlabors entscheidende Fortschritte in der Mikrobiologie und in der Gentechnik, in der Pharmazie, in der Chemie sowie in der medizinischen Forschung und Diagnostik. Auf einem Chip-Labor nämlich können winzigste Stoffmengen automatisch analysiert und diversen Tests unterzogen werden. Z. B. eine schnelle Diagnose bereits in der Arztpraxis ‒ ohne den Zeit raubenden Umweg durch ein Großlabor ‒ rückt mit der Entwicklung solcher Chip-Labore in greifbare Nähe. Aber auch für viele andere Anwendungen bieten sich Biochips an: Um etwa Mikroben und Viren zu identifizieren werden sie heute schon in der Lebensmittelkontrolle und zur Prüfung der Wasserqualität eingesetzt.

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Frommelt hat nun einen neuartigen Pump- und Mischmechanismus entwickelt, der der hinderlichen „Zähigkeit“ kleinster Flüssigkeitsmengen gewissermaßen keine Chance lässt und somit einen großen Schritt in Richtung Chip-Labor darstellt. Dieser Mechanismus beruht auf der Wechselwirkung zwischen nanoskopisch kleinen Erdbeben ‒ sogenannten akustischer Oberflächenwellen ‒ und ebenso nanoskopisch kleinen Flüssigkeitsmengen auf dem Chip. Wie ein Ultraminiatur-Tsunami durchwirbeln und bewegen diese Nanobeben die winzigen Tröpfchen und Flüssigkeitsfilme. Die Beben werden von Mikroelektroden angeregt, an die ein Hochfrequenzsignal angelegt wird. Verwendet man zwei solcher Epizentren, so gelingt es sogar, eine quasi chaotische Mischung zu erreichen, die besonders schnell zum gewünschten Ergebnis führt.

Über diesen Fortschritt im Bereich der technischen Anwendung hinaus ist es dem Experimentalphysiker Frommelt gelungen, durch die Entwicklung ausgefeilter numerischer Algorithmen auch beim theoretischen Verständnis einen gewaltigen Schritt vorwärts zu machen und einen wichtigen Beitrag zur Beschreibung der Gesetze der Mikro- und Nanofluidik zu leisten, die sich wieder aufgrund der gegenüber der „normalen“ Makrowelt deutlich veränderten Randbedingungen als sehr schwierig erweist. Es gibt derzeit praktisch noch keine Möglichkeit, das Verhalten kleinster Flüssigkeitsmengen z. B. auf einem Biochip ab initio zu erklären, und auch bei Modellierung und Theorie sind dementsprechend viele Fragen offen. Mit seinem „raytracing-Verfahren“ hat Frommelt im Rahmen seiner Forschungen nun auch ein Simulationswerkzeug zur Lösung vieler dieser offenen Fragen entwickelt, mit dem ein handelsüblicher PC die Aufgabe der hydrodynamischen Simulation komplexer mikrofluidischer Strömungen, die bislang kaum zu bewältigen schien, in unerreicht kurzer Zeit schafft.


Video: Rittal Suomi ja Rentratek yhteistyö (जुलाई 2022).


टिप्पणियाँ:

  1. Barnaby

    आपको बीच में रोकने के लिए क्षमा चाहता हूं।

  2. Sugn

    मैं सोचता हूं कि आप गलत हैं। मैं अपनी स्थिति का बचाव कर सकता हूं। मुझे पीएम पर ईमेल करें, हम चर्चा करेंगे।

  3. Nitaur

    मैं माफी माँगता हूँ, लेकिन यह बिल्कुल मेरे लिए आवश्यक नहीं है। अन्य वेरिएंट हैं?

  4. Tujin

    कितना जिज्ञासु। :)



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