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The atmospheric composition component of the ICON modeling framework: ICON-ART version 2025.10
No full textAccurate and efficient modeling of atmospheric composition, including aerosols and trace gases and their interactions with radiation, clouds, and dynamics is essential for improving predictions and understanding of air quality, weather, climate, and related health impacts. The Aerosols and Reactive Trace gases (ART) component extends the ICOsahedral Nonhydrostatic (ICON) modeling framework by enabling online, fully coupled simulations of atmospheric composition processes across scales. ICON-ART includes modules for emissions, transport, gas-phase chemistry, and aerosol microphysics in both the troposphere and stratosphere, allowing for the investigation of feedbacks between atmospheric composition and physical processes from the large-eddy to global scale.
This paper presents an updated overview of the ICON-ART framework as implemented in version 2025.10, highlighting recent developments in emission parameterizations, chemical mechanisms, aerosol processes, and coupling to the physical core of ICON via aerosol–radiation and aerosol–cloud interactions. We summarize the structure of the code infrastructure and demonstrate the model’s flexibility and scalability across a wide range of applications. ICON-ART provides a unified and modular platform for research and operational use in atmospheric composition, bridging the gap between regional air quality modeling and global Earth system simulations
Evaluating the spin structure in a cone-shaped Fe4Ln4 complex which combines an Fe4 propeller motif with a Ln3 triangle
No full textHigh-resolution analysis of ordered and disordered isoporous 3D nanostructures using PXCT
No full textMany applications of 3D isoporous (nano)structures rely on the use of liquids flowing through the material. Therefore, a better understanding of the underlying processes and the influence of the structural properties on the fluid flow is of high importance. However, due to the small structure sizes, the analysis of the fluid flow processes is difficult. Using synchrotron radiation-based ptychography X-ray computed tomography (PXCT), ordered and disordered isoporous Al2O3 structures with different nominal pore sizes are investigated and characterized. The detailed, scanned 3D structures are simulated regarding their differences in fluid flow properties. It was found that ordering has only a minor influence on the fluid velocity’s homogeneity compared to the influence of the connection points between the macropores. Keywords: Ptychography X-ray CT, permeability, isoporous nanostructures, fluid flow simulation
Interactive Segmentation and Annotation of Medical Images
No full textDie medizinische Bildsegmentierung hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt, und viele Modelle erreichen inzwischen eine dem Menschen vergleichbare Leistungsfähigkeit auf zahlreichen Benchmarks. Dennoch bleibt die Expertise von Fachpersonen unverzichtbar, da unvollständige oder fehlerhafte Vorhersagen unmittelbaren Einfluss auf Diagnose und Therapie haben können. Interaktive Segmentierung begegnet dieser Herausforderung, indem sie menschliches Feedback in Modelle integriert und es Nutzerinnen ermöglicht, Vorhersagen iterativ über menschliche Interaktionen wie Klicks zu verfeinern. So können Expertinnen Modelle gezielt zu präzisen Ergebnissen leiten und komplexe Daten – etwa 3D-Volumina – mit wenigen Interaktionen statt durch aufwendige voxelweise Annotationen effizient annotieren. Trotz dieses Potenzials ist das Forschungsfeld fragmentiert: Es fehlen klare Definitionen, standardisierte Evaluationsverfahren, realistische Interaktionssimulationen und einheitliche Benchmarks. Diese Dissertation widmet sich diesen zentralen Herausforderungen und liefert sowohl praktische Lösungen als auch theoretische Grundlagen, die bisher weitgehend gefehlt haben.
Im ersten Teil der Dissertation untersuchen wir drei zentrale Komponenten interaktiver Modelle und formulieren Best Practices, die für jedes Modell anwendbar sind: (1) die Repräsentation menschlicher Interaktionen; (2) die realistische Simulation der Interaktionen medizinischer Annotator*innen; (3) sowie die Effizienz interaktiver Modelle. Wir geben formale Definitionen für die Interaktionsrepräsentation („guidance signal“) und die Interaktionssimulation („robot user“) und entwickeln einen theoretischen Rahmen, um interaktive Modelle systematisch mit unserer Terminologie zu beschreiben.
Aufbauend auf diesen theoretischen Grundlagen führen wir im zweiten Teil der Dissertation eine systematische Analyse von 121 existierenden Methoden der interaktiven Segmentierung durch und entwickeln eine Taxonomie, die die Methoden in klar abgegrenzte Kategorien einordnet. Mithilfe dieser Taxonomie geben wir praktische Empfehlungen zur Modellauswahl für spezifische Anwendungen und formulieren Best Practices für jede Kategorie. Unsere Analyse zeigt außerdem wesentliche Lücken im Forschungsfeld auf, darunter das Fehlen standardisierter Evaluationen, Datensätze, Baselines und Protokolle zur Interaktionssimulation. Diese Defizite haben dazu geführt, dass viele frühere Modelle isoliert evaluiert wurden – ohne Vergleich zu bestehender Arbeit.
Um das Fehlen gemeinsamer Standards zu adressieren, etablieren wir eine globale Community für interaktive Segmentierung, indem wir vier internationale Wettbewerbe an mehreren Standorten mitorganisieren, die über 200 Einreichungen anziehen. Diese Initiativen ermöglichen eine gemeinschaftsweite Diskussion zentraler Forschungslücken und schaffen die Grundlage für faire und standardisierte Vergleiche interaktiver Ansätze. Zudem erstellen wir ein groß angelegtes, multimodales Datenset aus 166 offenen Datensätzen über neun Bildgebungsmodalitäten, ergänzt durch standardisierte Protokolle für Interaktionssimulation und Evaluation, sodass transparente und reproduzierbare Benchmarks in jedem Bereich der medizinischen Bildgebung möglich werden.
Diese Dissertation definiert die Grundlagen der interaktiven medizinischen Bildsegmentierung neu – basierend auf drei Säulen: theoretischen Beiträgen, praktischen Empfehlungen und Community-getriebenen Benchmarks. Diese Grundlagen schaffen die notwendige Struktur für Fortschritt und zeigen, dass Weiterentwicklung von Zusammenarbeit, der Etablierung von Best Practices und der Identifikation zentraler Forschungslücken abhängt, um das Feld in Richtung klinisch verlässlicher und annotierungseffizienter interaktiver Modelle voranzubringen
Canonical theorems in geometric Ramsey theory
No full textIn Euclidean Ramsey Theory usually we are looking for monochromatic configurations in the Euclidean space, whose points are colored with a fixed number of colors. In the canonical version, the number of colors is arbitrary, and we are looking for an ‘unavoidable’ set of colorings of a finite configuration, that is, a set of colorings with the property
that one of them always appears in any coloring of the space. This set definitely includes the monochromatic and the rainbow colorings. In the present paper, we prove the following two results of this type. First, for any acute triangle , and any coloring of , there is either a monochromatic or a rainbow copy of . Second, for every , there exists a sufficiently large such that in any coloring of , there exists either a monochromatic or a rainbow m-dimensional unit hypercube. In the maximum norm, ℓ, we have a much stronger statement. For every finite , there exits an n such that in any coloring of , there is either a monochromatic or a rainbow isometric copy of
Transforming Local Food Systems towards Sustainability by Building Networks and Ecosystems of Change
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Electrochemical Dehydration of Carboxamides to Their Nitriles
No full textAn efficient electrochemical strategy for the dehydration of carboxamides to their corresponding nitriles is reported. This method replaces conventional dehydrating reagents with a thiocyanate-mediated electrochemical activation, providing a safer, milder, and more sustainable alternative. Under optimized conditions in an undivided cell, 18 examples of aromatic and aliphatic carboxamides were smoothly converted to the corresponding nitriles at ambient temperature in good-to-excellent yields (up to 84%). Hexafluoroisopropanol proved to be essential for reaction efficiency, while tetrabutylammonium thiocyanate acted as a redox mediator, as confirmed by cyclic voltammetry studies, which revealed an EC-type-mediated oxidation process. The method demonstrates broad functional-group tolerance, including halogenated, methoxylated, and sterically hindered substrates, as well as complex molecules derived from pharmaceuticals and natural products. Importantly, the protocol was successfully scaled up eightfold with minimal loss in yield, illustrating its robustness and practical applicability. Mechanistically, anodic oxidation of thiocyanate generates highly reactive species that activate the amide functionality, leading to nitrile formation via an oxidative dehydration pathway, while hydrogen evolution occurs at the cathode. This work expands the synthetic utility of electrochemical dehydration reactions and offers a valuable, environmentally responsible route to nitrile-containing compounds of broad relevance for pharmaceuticals, agrochemicals, and materials science