Technische Universität Dresden: Qucosa
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Monitoring streamflow with drones
No full textStreamflow monitoring data are needed for many new locations to tackle water problems related to climate change and other societal challenges. However, when using traditional empirical streamflow monitoring methods, it typically takes many years to establish reliable data and in particular for extreme flows that are creating increasingly severe impacts on society. This gap between increasing data needs and current monitoring capabilities calls for new monitoring methods to be developed
Treatment of retracted, postsurgical scars and reduction of locoregional edema using a combined three-dimensional approach of liposuction lipofilling, dissecting cannulas, and suspension sutures
No full textBackground:
Post-surgical abdominal and inguinal scars are a frequent challenge in plastic surgery. There are limited non-invasive alternatives to address depressed and retracted scars. The associated retraction and fibrosis might cause lymphatic dysfunction with subsequent regional edema. The authors describe a combined surgical approach of liposuction, the use of dissecting cannulas, lipofilling, and Scarpa’s fascia suspension sutures in a prospective case series.
Methods:
The proposed procedure was performed in 22 consecutive patients between November 2012 and May 2015. Complications were assessed according to the Clavien-Dindo scale. Postoperative psychosocial, edema reduction, and patient satisfaction outcomes were gathered and analyzed based on blinded questionaries (Rosenberg Self-Esteem scale and a Cosmetic Procedures Screening Questionnaire (COPS)).
Results:
At 6 months, no major complications and 27.2% minor complications (Clavien-Dindo 1) were recorded. Four patients had superficial infections that settled with oral antibiotics and two patients developed a seroma. A significant improvement in self-esteem, aesthetic satisfaction, and social competence was found postoperatively in all patients. The novel technique reduced regional edema and scar-related self-consciousness. Patient satisfaction was rated very high, and all patients would recommend this surgery for abdominal or inguinal retracted scars.
Conclusions:
This study shows that the proposed technique is a safe minimally invasive alternative for the treatment of abdominal and inguinal retracted scars. The relatively high rate of minor complications is mainly due to the strict definition of the scale used. The results showed an improvement of local edema and high patient satisfaction
Sensing Mountains – Learning about the Observation of Environmental Processes in a Changing World
No full textThe international summer school Sensing Mountains, which was held for the first time in 2015 in Obergurgl (Austria), is a biannual event for early career scientists bringing together international researchers from Geosciences, Biosciences and Engineering for mapping and analysing of geospatial data in mountain environments
Digitalising Svalbard with Svalbox: towards a baseline survey of one of the world’s fastest warming places
No full textSvalbard is one of the fastest warming places in the world, with implications on amongst others geohazards and infrastructure. Even within the past few decades the landscape change is evident, with retreating glaciers, rock and debris flows and enhanced erosion. These changes are projected to continue in the future, and it is critical that the present-day landscape is preserved for time-lapse studies and re-evaluation and reproducibility of observations
Some dynamical aspects of generic disordered systems
No full textIn this thesis, we focus attention on the effects of disorder in closed interacting quantum systems that give rise to a many-body localization (MBL) transition between an ergodic phase and a many-body localized phase. This transition is not a conventional one, since it takes place at any finite energy density and can neither be described by thermodynamics nor conventional statistical mechanics. We explain why systems experiencing such an MBL transition can be regarded as generic in many ways, we do so by discussing many of their spectral properties and by giving a detailed account of their manifestation in the nonequilibrium dynamics and long-time behavior. Surprisingly, a wide variety of MBL systems consistently reflect strikingly similar characteristic effects in each side of the MBL transition. This is backed by myriads of numerical and experimental observations which in turn can be partially explained by theories developed in the past decade. However, some mechanisms behind the ergodic side of the MBL transition and the nature of the MBL transition itself remain elusive. These, as well as the lack of an accurate description of the nonergodic character of the steady states of such systems, have been some of the issues for active research and speculation by scholars that need to be timely addressed.
In the following, we describe our modest contributions at bridging the gap of understanding of some of the issues exposed above.
On the one hand, reduced density matrices are central objects for the description of the relaxation of local observables in closed quantum many-body systems, and on the other, quench protocols are experimentally relevant procedures. In the first part of this thesis we study the long-time behavior of the one-particle density matrix (OPDM) occupation spectrum after a quench. It was shown that, in the many-body localized phase (which can be understood in terms of localized quasiparticles), the OPDM occupation spectrum in eigenstates shows a zero-temperature Fermi liquid-like discontinuity at any finite energy density. In this thesis we show that in the steady state reached at long times after a global quench from a perfect density-wave state, the discontinuity in the OPDM occupation spectrum is absent, reminiscent of a Fermi liquid at a finite temperature, while the full occupation function remains strongly nonthermal. We discuss how one can understand this as a consequence of the local structure of the density-wave state and the resulting partial occupation of quasiparticles. We further show how these partial occupations can be controlled by tuning the structure of initial state and described by an effective temperature.
Another part of this thesis was devoted to the study of dynamics on the ergodic side of the transition in periodically driven systems in the absence of global conservation laws. Most numerical studies in this context were done in models with conserved quantities (e.g., energy and/or particle number) which could account for the reduction of the overall complexity of the problem, while in this thesis, we use a numerical technique based on the fast Walsh-Hadamard transform that allows us to perform an exact time evolution for large systems and long times. As in models with conserved quantities, we observe a slowing down of the dynamics as the transition into the many-body localized phase is approached. This is reflected in anomalous behavior of the energy absorption of the system, as well as consistent with a subballistic spread of entanglement and a stretched-exponential decay
of an autocorrelation function, with their associated exponents reflecting slow dynamics near the transition for a
fixed system size. However, with access to larger system sizes, we observe a clear flow of the exponents towards
faster dynamics and cannot rule out that the slow dynamics is a finite-size effect. Furthermore, we observe examples of nonmonotonic dependence of the exponents with time, with the dynamics initially slowing down but accelerating again at larger times, which could be consistent with the slow dynamics being a crossover phenomenon with a localized critical point. In addition, we observe no difference between the typical and average value of the autocorrelation function and therefore our results are inconsistent with the phenomenological explanation of the anomalous behavior based on Griffiths effects.
In the last part of this thesis, we study dynamics in the ergodic phase relating to two main quantum information measures: One is the entanglement entropy, which is an intrinsic property of the wave function and generated by the time evolution operator, while the other is the operator entanglement entropy of the time evolution operator, which quantifies the complexity of the latter. It is known that generic quantum many-body systems typically show a linear growth of the entanglement entropy growth after a quench from a product state. In this thesis we show that there is a robust correspondence between the operator entanglement entropy of the time evolution operator and the entanglement entropy growth of typical product states, whereas special product states, e.g., basis states, may exhibit faster entanglement production. We base our analysis on numerical simulations of a static and a periodically driven quantum spin chain in the presence of a disordered magnetic field, showing that both the wave function and operator entanglement entropies exhibit a power-law growth with the same disorder-dependent exponent. With this, we clarify the discrepancy between the exponents observed in previous results. Our results provide further evidence for slow information spreading on the ergodic side of the many-body localization transition in the absence of conservation laws.In dieser Dissertation setzen wir uns mit dem Effekt von Unordnung auf geschlossene wechselwirkende Quantensysteme auseinander. Unordnung kann einen Übergang von einer ergodischen in eine lokalisierte Phase induzieren, eine sogenannte Vielteilchenlokalisierung oder Many body localization (MBL). Dieser Phasenübergang ist alles andere als konventionell: Er kann weder durch Thermodynamik noch durch klassische statistische Mechanik beschrieben werden. Wir erklären, warum Systeme, die solch einen MBL Übergang aufweisen, in vielerlei Hinsicht als generisch angesehen werden können. Dazu diskutieren wir die spektralen Eigenschaften, die Nichtgleichgewichtsdynamik und das Langzeitverhalten. Erstaunlicherweise weist eine große Vielfalt verschiedener MBL Systeme auf beiden Seiten des MBL Übergangs mit großer Konsistenz ähnliche Charakteristiken auf. Dies wird durch unzählige numerische und experimentelle Beobachtungen unterstützt, die wiederum zumindest teilweise durch theoretische Arbeiten aus dem letzten Jahrzehnt erklärt werden können. Trotzdem bleiben manche Mechanismen auf der ergodischen Seite des MBL Übergangs und die Art des MBL Übergangs weiterhin im Verborgenen. Zusammen mit der fehlenden akkuraten Beschreibung des nicht-ergodischen Charakters der stationären Zustände dieser Systeme sind diese Probleme im derzeitigen Fokus der Forschung, wobei es eine Vielzahl fundierter Vermutungen gibt, die diese Phänomene erklären. Im Folgenden beschreiben wir unseren Beitrag wie diese oben gelisteten Probleme überwunden werden können.
Reduzierte Dichteoperatoren sind zentrale Objekte, um die Relaxation von lokalen Observablen in geschlossenen Quantenvielkörpersystemen zu beschreiben und sogenannte Quenches, also die plötzliche Änderung einiger systemrelevanter Parameter, ähnlich wie beim Abschrecken mit Wasser oder Luft, sind experimentell relevante Vorgänge. Im ersten Teil dieser Arbeit untersuchen wir das Langzeitverhalten des Besetzungsspektrums des Einteilchendichteoperators (one-particle density matrix, OPDM) nach solch einem Quench. Wie zuvor gezeigt wurde, weist das OPDM Besetzungsspektrum in der MBL Phase (die im Sinne von lokalisierten Quasiteilchen verstanden werden kann) für alle endlichen Energiedichten eine Diskontinuität auf, ähnlich wie in Fermi-Flüssigkeiten. In dieser Arbeit zeigen wir, dass diese Diskontinuität in stationären Zuständen, die von perfekten Dichtewellen ausgehend nach langer Zeit nach einem globalen Quench erreicht werden, abwesend ist, ähnlich wie in einer Fermi-Flüssigkeit bei einer endlichen Temperatur, während die gesamte Besetzungsfunktion stark nicht-thermal bleibt. Wir diskutieren, wie man dies als Konsequenz der lokalen Struktur des Dichtewellenzustands und der daraus folgenden teilweisen Besetzung der Quasiteilchen verstehen kann. Wir zeigen außerdem, wie die teilweise Besetzung durch Änderung der Struktur des Ausgangszustands kontrolliert und durch eine effektive Temperatur beschrieben werden kann.
Im nächsten Teil dieser Arbeit untersuchen wir die Dynamik der ergodischen Seite des MBL Übergangs in periodisch getriebenen Systemen ohne globale Erhaltungsgrößen. Die meisten bisherigen in diesem Zusammenhang vorgenommenen numerischen Untersuchungen wurden in Modellen mit Erhaltungsgrößen (wie Energie und/oder Teilchenzahl) durchgeführt, was an der Reduzierung der Komplexität des Problems liegen mag. In dieser Arbeit nutzen wir hingegen eine numerische Methode, die auf einer schnellen Walsh-Hadamard Transformation beruht, was uns ermöglicht, eine exakte Zeitentwicklung für lange Zeiten und große Systeme vorzunehmen. Wie in Modellen mit Erhaltungsgrößen beobachten wir eine Verlangsamung der Dynamik, wenn wir uns dem Übergangspunkt zu der MBL Phase nähern. Dies macht sich in einem ungewöhnlichen Verhalten der Energieabsorption des Systems bemerkbar, was mit einer unterballistischen Ausbreitung der Verschränkung und einem gedehnt-exponentiellen Abklingen der Autokorrelationsfunktion im Einklang steht, wobei die zugehörigen Exponenten die verlangsamte Dynamik für fixe Systemgrößen widerspiegeln. Durch den Zugang zu größeren Systemen können wir jedoch einen deutlichen Fluss der Exponenten Richtung schnellerer Dynamik feststellen und daher nicht ausschließen, dass die verlangsamte Dynamik durch die endlichen Systemgrößen hervorgerufen wird (ein sogenannter finite size effect). Des weiteren finden wir Beispiele für eine nicht-monotone Zeitabhängigkeit der Exponenten, wobei die Dynamik sich zunächst verlangsamt, bevor sie zu späteren Zeiten wieder beschleunigt. Dies könnte mit der Betrachtung der verlangsamten Dynamik als Crossover-Phänomen mit einem lokalisierten kritischen Punkt vereinbar sein. Außerdem können wir keinen Unterschied zwischen dem geometrischen und arithmetischen Mittel der Autokorrelationsfunktion feststellen, sodass unsere Ergebnisse der phänomenologischen Erklärung des ungewöhnlichen Verhaltens, die auf Griffiths-Effekten beruht, widersprechen.
Im letzten Teil der Dissertation widmen wir der Dynamik in der ergodischen Phase und verknüpfen zwei zentrale Größen der Quanteninformation: die Verschränkungsentropie, eine der Wellenfunktion intrinsische Größe, die aus dem Zeitentwicklungsoperator generiert werden kann, und der Operatorverschränkungsentropie des Zeitentwicklungsoperators, die die Komplexität des Operators quantifiziert. In generischen Quantenvielkörpersystemen wächst die Verschränkungsentropie nach einem Quench aus einem Produktzustand typischerweise linear. In dieser Arbeit zeigen wir, dass es eine belastbaren Übereinstimmung zwischen der Operatorverschränkungsentropie des Zeitentwicklungsoperators und der Verschränkungsentropie typischer Produktzustände gibt, wobei bestimmte Produktzustände, z.B. -Basiszustände, eine schnellere Verschränkungsproduktion aufweisen können. Unsere Analyse basiert auf numerischen Simulationen von statischen und periodisch getriebenen Quanten-Spinketten in einem ungeordneten Magnetfeld. Sowohl die Verschränkungsentropie der Wellenfunktion als auch die Operatorverschränkungsentropie wächst einem Potenzgesetz folgend mit den selben unordnungsabhängigen Exponenten. Damit schaffen wir Klarheit bezüglich der Unstimmigkeiten der Exponenten in den vorherigen Ergebnissen. Unsere Resultate geben außerdem Hinweise auf eine verlangsamte Informationsausbreitung auf der ergodischen Seite des MBL Übergangs ohne Erhaltungsgrößen
Reinigungssimulation: Möglichkeiten und Herausforderungen – Einblick in den aktuellen Stand der Forschung der TU Dresden
No full textDie Reinigung von Maschinen und Anlagen ist ein komplexer Prozessschritt in der Lebensmittelindustrie. Gegenwärtig erfolgt die Auslegung von Reinigungsprozessen in der Regel erfahrungsbasiert oder nach empirischen Regeln. Der alternative Lösungsansatz einer Reinigungssimulation bietet das Potential einerseits Einblicke in die relevanten Mechanismen und Prozesse zu gewinnen und andererseits reale Problemstellungen objektiv zu optimieren. Der Beitrag gibt einen aktuellen Überblick über Modellansätze, Methoden zur Modellparametrierung, Anwendungsbeispiele sowie Einblicke in relevante Mechanismen
Innovative Anlagenkonzepte und effektive Simulation resilienter Verpackungsanlagen im Kosmetikbereich
No full textLebensmittel- und Kosmetikindustrie sind in Deutschland wichtige Wirtschaftsfaktoren. Seit mehr als fünf Jahren gilt als anerkannt, dass auch für diese Bereiche die Betrachtung der Vulnerabilität (Verletzlichkeit) und Resilienz (Regenerationsfähigkeit) existentiell ist (VVD 2018). Eine ausreichende Resilienz ist immer auch eine Frage von vorhandenen und real abrufbereiten Alternativen. Diese Alternativen bzw. Sicherheitsredundanzen müssen seitens der Rohstoffe, der Produktrezepturen, der Packmittel, der technischen Ausrüstung, der Bedienbarkeit, der Informationsführung und der Logistik als bewertbare Varianten geplant, konstruiert und umgesetzt werden
Leaftronics: Harnessing Leaf-derived Lignocellulose Scaffolds for Sustainable Electronics
No full textThis research work proposes that quasi-fractal lignocellulose structures present in leaves, when extracted, can serve as mechanically robust, biodegradable natural scaffolds capable of taking up solution processed functional materials and coalescing them into extraordinarily well performing substrates and electrodes. Facile fabrication techniques are developed here that yield flexible, transparent, and biodegradable substrates with mean surface roughness below 3 nm. It is shown that these substrates are not only suitable for the fabrication of state-of-the-art physical vapor-deposited optoelectronic devices, but also function well as substrates for flexible thin film printed transistors and batteries. Additionally, it is shown that these substrates can be optimized for use as commercially viable PCBs and can sustain industrially relevant temperatures needed for soldered circuitry. The recyclability, biodegradability, and total carbon footprint of these substrates is also subsequently studied. Apart from substrate applications, a novel technique to coat these lignocellulose scaffolds with silver and copper while leaving the interstitial pores unblocked is also developed. This results in porous, freestanding, and highly conducting quasi-transparent biopolymer-based meshes that make excellent transparent electrodes for optoelectronic applications. This thesis also reports the first experiments performed that demonstrate the efficacy of such nature-derived conducting scaffolds for the oligodynamic disinfection of contaminated water.
This new paradigm, with its myriad sustainable possibilities, has been coined ‘Leaftronics’.:Abstract i
1 Introduction and Motivation ...................................................................................................... 16
2 Fundamentals ............................................................................................................................... 20
2.1 Biopolymer-based substrates in electronics ............................................................................. 20
2.2 Nature-derived fractals in electronics ....................................................................................... 27
2.3 Natural fractals within leaves ................................................................................................... 30
3 Materials and Methods ................................................................................................................ 33
3.1 Lignocellulose scaffold extraction from natural leaves ........................................................... 33
3.1.1 Method 1: Alkaline etching ............................................................................................... 33
3.1.2 Method 2: Controlled fermentation ................................................................................... 35
3.2 Solution/Ink synthesis .............................................................................................................. 35
4 Results and Discussion ................................................................................................................. 37
4.1 Leaf-derived scaffolds as biodegradable substrates ..................................................... 38
4.1.1 Lignocellulose scaffold coating ........................................................................................ 38
4.1.2 Substrate exfoliation .......................................................................................................... 44
4.1.3 Thermal, mechanical, and optical characterization ........................................................... 52
4.1.4 Substrate biodegradation ................................................................................................... 59
4.1.5 Biocompatibility ................................................................................................................ 61
4.1.6 Ink testing .......................................................................................................................... 64
4.1.7 Organic electrochemical transistors (OECTs) on lignocellulose substrates ..................... 66
4.1.8 Organic Photodiodes (OPDs) on lignocellulose substrates ............................................... 70
4.1.9 Soldered circuitry on lignocellulose substrates ................................................................. 74
4.1.10 Component recovery and substrate upcycling .................................................................. 79
4.1.11 Lignocellulose substrates as Moisture-enabled Energy Generators (MEGs) .................... 84
4.1.12 Rechargeable Zn-Br cells .................................................................................................. 93
4.1.13 Carbon footprint calculations .......................................................................................... 105
4.2 Leaf-derived scaffolds as metallized electrodes .......................................................... 110
4.2.1 Thermomechanical, electrical, and optical characterization ........................................... 115
4.2.2 Copper plating ................................................................................................................. 121
4.2.3 Metallized lignocellulose scaffolds for water purification .............................................. 123
5 Conclusion and Outlook ............................................................................................................ 130
5.1 Conclusion ...................................................................................................................... 130
5.2 Outlook ........................................................................................................................... 132
5.2.1 Life-cycle assessment ...................................................................................................... 132
5.2.2 Other leaf species for harvesting lignocellulose scaffolds .............................................. 135
5.2.3 Applications in bio-inspired neuromorphic computing .................................................. 137
5.2.4 Lignocellulose scaffolds for cell growth ......................................................................... 139
5.2.5 Organic light-emitting diodes .......................................................................................... 140
References ...................................................................................................................................... 141
Abbreviations ................................................................................................................................ 167
List of Figures ................................................................................................................................ 169
Acknowledgements ....................................................................................................................... 176
Erklärung ....................................................................................................................................... 178
Curriculum vitae ........................................................................................................................... 17
Quantification of evolved DNA‑editing enzymes at scale with DEQSeq
No full textWe introduce DEQSeq, a nanopore sequencing approach that rationalizes the selection of favorable genome editing enzymes from directed molecular evolution experiments. With the ability to capture full-length sequences, editing efficiencies, and specificities from thousands of evolved enzymes simultaneously, DEQSeq streamlines the process of identifying the most valuable variants for further study and application. We apply DEQSeq to evolved libraries of Cas12f-ABEs and designer-recombinases, identifying variants with improved properties for future applications. Our results demonstrate that DEQSeq is a powerful tool for accelerating enzyme discovery and advancing genome editing research
Autex 2025 World Conference: Book of abstracts
No full textDieses Buch ist eine Sammlung von Abstracts aus den Beiträgen, die auf der AUTEX 2025 Weltkonferenz vorgestellt wurden, die vom 11. bis 13. Juni 2025 in Dresden, Deutschland, stattfand. Die Konferenz wurde vom Institut für Textilmaschinen und Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der Fakultät für Maschinenwissenschaften und Ingenieurwesen der TU Dresden organisiert und ist eine jährliche Konferenz der Assoziation of Universitäten, wo im Bereich Textil unterrichtet und geforscht wird (AUTEX). Beiträge zu allen Themen im Zusammenhang mit der modernen Entwicklung, Produktion, Optimierung, künstlerischen Gestaltung, Logistik und dem Recycling von Textilprodukten, Verbundwerkstoffen, Hochleistungsfasern, CAE usw. wurden vom wissenschaftlichen Komitee bewertet, und die angenommenen Beiträge wurden als Vorträge und Posterpräsentationen vorgestellt.:1 Recycling, life cycle analysis, sustainability and circularity 24
2 Fibre science and engineering, biopolymers 79
3 Nano fibres, nanotechnologies and electrospinning 93
4 Science of textile and apparel machine development 108
5 Science and technology of textile processing 111
6 Textile Structures, Properties 123
7 Surface Functionalization and Coating, Dyeing technologies and systems 148
8 Industrial textiles, Technical Textiles, Protective Textiles 169
9 Composites and Membranes 184
10 Fashion, Design and aesthetic aspects of clothing 194
11 Comfort evaluation and sense evaluation 203
12 Quality testing, Measuring Technology of textiles and textile products214
13 Textile based sensors, smart textiles 222
14 Artificial Intelligence (AI) in textile and clothing science 245
15 Additive manufacturing technologies in textile and apparel 255
16 Medical textiles, tissue engineering, implants 259
17 Apparel science and production technology 271
18 CAD/CAE, modelling and simulation in textile and apparel 277
19 Robotics and Automation in the textile and clothing production 295
20 Textile economy, textile supply chain management 299
21 3D and 4D Body Scanning 302
22 Leather and shoes industry 310
23 Modern Textile Education and Training 321
Special Session SFB TRR 280 Design Strategies for Material-Minimized Carbon-Reinforced Concrete Structures 334
Special Session GRK 2430 Interactive Fiber Rubber Composites 336This book is a collection of abstracts of the presentations and posters at the AUTEX 2025 World Conference, which took place in Dresden, Germany, from June 11 to 13, 2025. The conference was organized by the Institute for Textile Machinery and High Performance Materials Technology (ITM), Faculty of Mechanical Sciences and Engineering at TU Dresden and is an annual conference of the Association of Universities for Textiles (AUTEX). Contributions on all topics, related to the modern development, production, optimization, artistic design, logistics, and recycling of textile products, composite materials, high-performance fibers and fabrics, CAE, etc. were evaluated by the scientific committee. The accepted contributions were presented as oral and poster presentations during the conference and are included in this book of abstracts.:1 Recycling, life cycle analysis, sustainability and circularity 24
2 Fibre science and engineering, biopolymers 79
3 Nano fibres, nanotechnologies and electrospinning 93
4 Science of textile and apparel machine development 108
5 Science and technology of textile processing 111
6 Textile Structures, Properties 123
7 Surface Functionalization and Coating, Dyeing technologies and systems 148
8 Industrial textiles, Technical Textiles, Protective Textiles 169
9 Composites and Membranes 184
10 Fashion, Design and aesthetic aspects of clothing 194
11 Comfort evaluation and sense evaluation 203
12 Quality testing, Measuring Technology of textiles and textile products214
13 Textile based sensors, smart textiles 222
14 Artificial Intelligence (AI) in textile and clothing science 245
15 Additive manufacturing technologies in textile and apparel 255
16 Medical textiles, tissue engineering, implants 259
17 Apparel science and production technology 271
18 CAD/CAE, modelling and simulation in textile and apparel 277
19 Robotics and Automation in the textile and clothing production 295
20 Textile economy, textile supply chain management 299
21 3D and 4D Body Scanning 302
22 Leather and shoes industry 310
23 Modern Textile Education and Training 321
Special Session SFB TRR 280 Design Strategies for Material-Minimized Carbon-Reinforced Concrete Structures 334
Special Session GRK 2430 Interactive Fiber Rubber Composites 33