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Gruppentherapie bei neurologisch bedingten Sprach- und Sprechstörungen
No full textZiel der Gruppentherapie bei neurologisch bedingten Sprach- oder Sprechstörungen ist die Befähigung der Betroffenen zu erfolgreicher und bestenfalls selbstinitiierter Kommunikation mit verschiedenen (fremden) Gesprächspartner:innen. Das Ziel reicht damit über die Dimension der reinen Verbesserung der Sprachsystematik oder der motorischen Sprechfunktion hinaus und umfasst auch Dimensionen der kommunikativen Teilhabe, des Managements von Ressourcen und Hilfen in der Interaktion mit der Umwelt sowie psychische Aspekte. Insbesondere die Gruppe bietet therapeutisch nutzbare Möglichkeiten wie Feedback von Gleichbetroffenen oder Perspektivwechsel in die Hörerrolle zur Übernahme von Kommunikationsverantwortung. Dies setzt aber ein ausreichendes Vertrauensverhältnis unter den Gruppenmitgliedern voraus. Durch bestimmte Techniken kann die Gruppenleitung diese Kohäsion fördern. Basal notwendig sind wiederkehrende strukturierende Elemente, wie ein fester Ablauf mit Begrüßungs- und Verabschiedungsritualen. Insgesamt bieten Gruppentherapien vor allem auf der kommunikativen und psychosozialen Ebene Vorteile. Die Studienlage zur Effektivität von sprachtherapeutischer Gruppentherapie ist jedoch weiterhin moderat und es bleiben Fragen, u.a. nach der notwendigen Frequenz, Intensität und Dauer oder auch nach dem geeignetsten Format, offen
„Bitte sprechen Sie lauter!“ – Gruppentherapie bei Dysarthrie und in der Geriatrie
No full textGruppentherapien sind ein wertvolles Werkzeug, um in Einzeltherapien erarbeitete Kommunikationsstrategien umzusetzen und in einem geschützten Rahmen auszuprobieren. Das gilt für Störungsbilder wie die Dysarthrie oder die Aphasie oder auch die Demenz. Die Gruppentherapie sollte die Einzeltherapie nicht ersetzen, aber sie kann eine wichtige Ergänzung sein. Betroffene mit Sprach- oder Sprechstörungen können hier einen Transfer leisten; sie können erfahren, dass die Sprechweisen und Kommunikationsstrategien, die sie in der Einzeltherapie erlernt haben, sinnvoll sind und funktionieren. Erfolgreiche Kommunikation spielt dabei die Hauptrolle. Zudem können sich die Betroffenen gegenseitig Feedback geben. In dem vorliegenden Beitrag wird der Schwerpunkt auf die Gruppentherapie bei Dysarthrie gesetzt. Es wird zunächst auf die Besonderheit des Störungsbildes im Gruppensetting eingegangen, um dann konkrete Beispiele für die Umsetzung zu geben. Dabei soll auch auf Aspekte bei der Gestaltung von Gruppentherapie in der Geriatrie eingegangen werden
Einzelfallstudien zur Evaluation eines Serious Health Games zur Behandlung von Senior:innen mit Aphasie
No full textDigitale Therapieansätze in Form von Serious Health Games werden aufgrund ihres motivationsfördernden Charakters als effektive Ergänzung zur traditionellen Aphasietherapie gesehen, um die Adhärenz zu steigern und den Therapieerfolg zu verbessern. Inwieweit Senior:innen mit Aphasie (SmA) von Serious Health Games profitieren können, ist bisher noch nicht hinreichend erforscht. Ziel dieser Studie war es, anhand von Einzelfällen die Effektivität der Serious Health Game-App „Carls Wortspiele“ zu untersuchen. Die App trainiert den Wortabruf in verschiedenen Szenarien. Für diese Studie wurde eine Küchenszene aus dem Spiel gewählt, in der die SmA verbal und visuell von Koch „Carl“ aufgefordert werden, Zutaten aus einem Regal auszuwählen. Untersucht wurden fünf Senior:innen (60 bis 84 Jahre alt, drei weiblich, zwei männlich) mit unterschiedlich schwer ausgeprägter Aphasie. Der Zeitpunkt der Diagnosestellung lag mind. sechs Monate und max. ein Jahr zurück.
Die Datenerhebung erfolgte über zwei Wochen in einem Wartelistendesign mit drei Messzeitpunkten (zum Studieneinstieg, nach zwei und nach vier Wochen). Drei SmA begannen mit der Intervention, zwei mit der Wartephase. Analysiert wurden der Wortabruf geübter Zielwörter, die Spontansprache sowie das App-Nutzungsverhalten. Zur Analyse wurde ein Friedman-Test durchgeführt (post-hoc Dunn-Bonferroni-Tests).
Die Untersuchung zeigte, dass die App-Nutzung je nach Schweregrad der Aphasie variierte. Während die drei leicht betroffenen SmA zwischen 40 und 221 Sessions spielten, waren es bei den Senior:innen mit mittelgradiger und schwerer Aphasie nur 13 bzw. 15 Sessions. Die leicht betroffenen SmA zeigten bei den Messungen zum Wortabruf Deckeneffekte. Die Analyse ergab dennoch zweimal eine signifikante und plausible Veränderung des Wortabrufs (Fälle P4, P5) und dreimal eine Veränderung der Spontansprache (Fälle P1, P3, P4). Die Post-hoc-Vergleiche waren hingegen nicht signifikant. Für den schwer betroffenen SmA ergab sich keine signifikante Veränderung.
Insgesamt zeigte sich, dass sich für Teilnehmende mit häufiger Nutzung der App „Carls Wortspiele“ Veränderungen von Wortabruf und/oder Spontansprache feststellen ließen.
Generalisierbarkeit und klinische Relevanz dieser Effekte werden perspektivisch mit neuen Szenarien in „Carls Wortspiele“ überprüft. Die bisherigen Ergebnisse deuten ein Potenzial zur Förderung der Therapie für SmA durch einen digitalen, spielerischen Behandlungsansatz an
Understanding the combined impacts of multiple risks on mental health, the preparedness and response capacity at the grassroots level: An empirical assessment in Central Vietnam
No full textExtreme events harm human health, both physically and mentally. People experience more simultaneous or consecutive damaging events. These combinations exacerbate impacts on society and ecosystems, complicating responses from at-risk communities. In this thesis, Hue City, Central Vietnam, was selected as a case study due to its vulnerability and exposure to floods and COVID-19 in 2020. The thesis identified the combined impacts on mental health and recommends practices, policies, and further research for managing multiple risks during climate-related events and pandemics.Extremereignisse gefährden die mentale Gesundheit der Betroffenen. Aufgrund des globalen Wandels steigt die Gefährdung durch kumulativ auftretende Ereignisse, die die Auswirkungen auf die Gesellschaft verschärfen und die Reaktion gefährdeter Gemeinden erschweren. Die Stadt Hue in Vietnam wurde als Fallstudie ausgewählt, da sie im Jahr 2020 sowohl von Überschwemmungen als auch von COVID-19 betroffen war. Die Arbeit zeigt die kombinierten Auswirkungen beider Ereignisse auf die psychische Gesundheit und empfiehlt Maßnahmen sowie weitere Forschungsarbeiten für den Umgang mit kombinierten Risiken
Steigerung der Quanteneffizienz von Poly(heptazinimiden) für die Herstellung von Solar-Kraftstoffen
No full textThe escalating depletion of natural resources coupled with increasing global energy demand necessitates the widespread adoption of clean, renewable energy sources. Artificial photosynthesis offers a sustainable and environmentally benign alternative route by harnessing sunlight to generate solar fuels and chemicals. This process fundamentally relies on utilizing photoexcited charge carriers to drive redox reactions, optimally within an aqueous medium. Among the diverse range of semiconductor photocatalysts developed for this purpose, polymeric carbon nitride materials are particularly prominent due to their intrinsically tunable chemical and catalytic roperties, which can be precisely controlled through strategies such as molecular modification, doping, and surface engineering. Specifically, ionic carbon nitrides like poly (heptazine imides) (PHI) have emerged as promising candidates due to their high crystallinity and broader light absorption range. Hence, optimizing the photocatalytic performance of PHI-based catalysts through precise structural modifications is critical for better charge carrier utilization and improved quantum efficiencies. In response to these challenges, this thesis explores strategies to boost the quantum efficiency of KPHI in key applications such as oxygen evolution (OER) and oxygen reduction reactions (ORR). These innovative approaches include copolymerization, heterojunction formation, and heteroatom doping, as detailed in Chapter 1. Copolymerization-induced structural distortion of KPHI for improved photocatalytic H2O2 generation. An ionic carbon nitride material (Ox-KPHI) was rationally developed through a salt-templated thermal copolymerization method using a KCl/LiCl eutectic mixture and oxamide as a structural modifier. The introduction of oxamide induced structural distortion within the KPHI framework, which activated the n → π⁎ electronic transitions, thereby enhancing the material’s optical and electronic properties. Specifically, Ox-KPHI exhibited significantly improved light absorption, accelerated charge separation, and a high apparent quantum efficiency of 41% at 410 nm. As a result, Ox-KPHI demonstrated superior photocatalytic performance for H2O2 production compared to pristine KPHI, operating predominantly via a two-step, single-electron oxygen reduction pathway, as discusses in Chapter 2. Fabrication of a C1N1-KPHI heterojunction structure for improved photocatalytic H2O2 generation. A hybrid photocatalyst (designated as C1N1-KPHI) was successfully synthesized via a one-step salt-templated thermal condensation process. In this composite, C1N1 functions as an electron acceptor, facilitating efficient charge separation and transfer from KPHI to C1N1 through an internal built-in electric field. The integration of C1N1 leads to enhanced light harvesting, a narrowed band gap, and a more conduction band position. These synergistic effects contribute to a substantial improvement in photocatalytic H2O2 production, with the optimized composite (2%C1N1-KPHI) achieving a high apparent quantum efficiency of 64% at 410 nm (Chapter 3). Nanocrystal fragmentation of B-KPHI induced by boron doping for improved oxygen evolution reaction. Boron-doped ionic carbon nitride (B-KPHI) was prepared via a one-step thermal calcination method using a KCl/LiCl eutectic salt mixture, with sodium borohydride serving as the boron source. The incorporation of boron led to the formation of nanocrystalline domains within the polymeric framework, which significantly enhanced the material’s hydrophilicity, light-harvesting capability, and suppressed charge carrier recombination. As a result, B-KPHI exhibited accelerated reaction kinetics and superior photocatalytic OER performance, reaching an apparent quantum efficiency of 4.57% at 420 nm (Chapter 4). This thesis provides new insights into the strategic design of ionic carbon nitrides with superior photocatalytic performance and higher quantum efficiencies. Strategies such as copolymerization, heterojunction engineering, and heteroatom doping have been shown to effectively expand light absorption, modulate band structures, and improve charge carrier separation and utilization. These modifications collectively underline the potential of such modifications to elevate the photocatalytic properties of ionic carbon nitrides across diverse applications. In addition, the work outlines promising future research directions, including deeper mechanistic understanding through advanced or in situ characterization techniques, and the exploration of novel ionic carbon nitride materials with a focus on the structural and functional impacts of various dopants (Chapter 5).Die zunehmende Erschöpfung natürlicher Ressourcen und der wachsende globale Energiebedarf erfordern den verstärkten Einsatz sauberer, erneuerbarer Energiequellen. Die künstliche Photosynthese bietet hierbei eine nachhaltige und umweltfreundliche Lösung, da sie Sonnenlicht zur Erzeugung solaren Brennstoffs und chemischer Produkte nutzt. Grundlage ist die Verwendung photoangeregter Ladungsträger zur Katalyse von Redoxreaktionen, idealerweise in wässrigem Medium. Unter den dafür entwickelten Halbleiter-Photokatalysatoren gelten polymere Kohlenstoffnitride als besonders vielversprechend. Ihre Eigenschaften lassen sich gezielt über molekulare Modifikation, Dotierung und Oberflächenstrategien steuern. Besonders ionische Kohlenstoffnitride wie Poly(heptazinimide) (PHI) zeichnen sich durch hohe Kristallinität und breite Lichtabsorption aus. Daher ist die Optimierung ihrer photokatalytischen Leistung durch präzise strukturelle Modifikationen entscheidend für eine verbesserte Ladungsträgernutzung und höhere Quanteneffizienz. Diese Arbeit untersucht entsprechende Strategien zur Effizienzsteigerung von KPHI bei Schlüsselreaktionen wie der Sauerstoffentwicklung (OER) und der Sauerstoffreduktion (ORR). Zu den Ansätzen zählen Copolymerisation, Heteroübergänge und Dotierung mit Heteroatomen, wie in Kapitel 1 beschrieben. Copolymerisationsbedingte Strukturverzerrungen in KPHI steigern die Effizienz der H2O2-Photogenerierung. Ein ionisches Kohlenstoffnitrid-Material (Ox-KPHI) wurde auf gezielte Weise mittels eines thermischen Copolymerisationsverfahren synthetisiert, wobei eine eutektischen KCl/LiCl-Mischung und Oxamid als Strukturmodifikator zum Einsatz kamen. Die Zugabe von Oxamid führte zu einer strukturellen Verzerrung im KPHI-Gerüst, wodurch die elektronischen n → π⁎-Übergänge aktiviert wurden. Dies resultierte in einer Versbesserung der optischen und elektronischen Eigenschaften des Materials. Insbesondere zeigte Ox-KPHI eine deutlich verbesserte Lichtabsorption, eine beschleunigte Ladungstrennung und eine hohe scheinbare Quanteneffizienz von 41 % bei 410 nm. Infolgedessen übertraf Ox-KPHI im Vergleich zu unbehandeltem KPHI die photokatalytische Leistung bei der H2O2-Produktion, die hauptsächlich über einen zweistufigen Ein-Elektronen-Sauerstoffreduktionsweg erfolgt, wie in Kapitel 2 erörtert. Herstellung einer C1N1-KPHI-Heteroübergangsstruktur für verbesserte photokatalytische H2O2-Erzeugung. Ein hybrider Photokatalysator (C1N1-KPHI) wurde erfolgreich durch einen einstufigen thermischen Kondensationsprozess unter Verwendung eines Salzes synthetisiert. In diesem Verbundmaterial wirkt C1N1 als Elektronenakzeptor und ermöglicht, durch ein eingebautes elektrisches Feld, eine effiziente Ladungstrennung und -übertragung von KPHI auf C1N1. Die Integration von C1N1 führt zu einer verbesserten Lichtausbeute, einer verringerten Bandlücke sowie einer höheren Leitungsbandposition. Diese synergistischen Effekte resultieren in einer signifikanten Steigerung der photokatalytischen H2O2-Produktion, wobei das optimierte Kompositmaterial (2%C1N1-KPHI) eine hohe scheinbare Quanteneffizienz von 64 % bei 410 nm erzielt (Kapitel 3). Nanokristallfragmentierung von B-KPHI durch Bordotierung zur Optimierung der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER). Mit Bor dotiertes ionisches Kohlenstoffnitrid (B-KPHI) wurde in einem einstufigen thermischen Kalzinierungsprozess unter Einsatz einer eutektischen KCl/LiCl-Salzmischung synthestisiert, wobei Natriumborhydrid als Borquelle diente. Der Einbau von Bor induzierte die Bildung nanokristalliner Domänen innerhalb des Polymergerüsts, was sowohl die Hydrophilie des Materials als auch die Lichtsammelfähigkeit erheblich verbesserte und die Rekombination von Ladungsträgern unterdrückte. Infolgedessen zeigte B-KPHI eine beschleunigte Reaktionskinetik und eine hervorragende photokatalytische OER-Leistung und erreichte eine scheinbare Quanteneffizienz von 4,57 % bei 420 nm (Kapitel 4). Diese Arbeit liefert neue Erkenntnisse für das strategische Design ionischer Kohlenstoffnitride mit herausragender photokatalytischer Leistung und höheren Quanteneffizienzen. Es konnte gezeigt werden, dass Ansätze wie Copolymerisation, Heteroübergangstechnik und Heteroatomdotierung die Lichtabsorption wirksam erweitern, die Bandstrukturen modulieren und die Ladungstrennung und -nutzung verbessern. Dies verdeutlicht das Potenzial solcher Modifikationen, die photokatalytischen Eigenschaften ionischer Kohlenstoffnitride für verschiedene Anwendungen gezielt zu optimieren. Darüber hinaus werden in dieser Arbeit vielversprechende Perspektiven für die zukünftige Forschung aufgezeigt. Dazu zählen ein tieferes mechanistisches Verständnis durch fortgeschrittene oder In-situ-Charakterisierungsmethoden, sowie die Entwicklung neuartiger ionischer Kohlenstoffnitridmaterialien mit Fokus auf den strukturellen und funktionellen Auswirkungen verschiedener Dotierstoffe (Kapitel 5)
Aufklärung von Exzitonpfaden, die die Ladungserzeugung in organischen Solarzellen mit geringem Offset begrenzen
No full textCertified power conversion efficiencies of single junction organic solar cells (OSCs) based on non-fullerene acceptors (NFAs) have recently breached 20%, positioning OSCs as viable for commercial integration. These efficiency gains increasingly stem from donor(D):A blends categorised as so-called “low energy offset” blends. This energy offset denotes the excess interfacial energy between the D and NFA materials which drives the heart of all OSC function: the generation of free charge (FC) carriers from photogenerated local excitons (LE), mediated by charge-transfer (CT) states at D:A interfaces. This energetic driving force is either denoted by the difference in the two materials’ ionisation energies, ΔIE, or more accurately by the energy difference between the LE and CT state, ΔECT-LE. Generally, the central trade-off in OSCs is that a large energy offset facilitates FC generation (photocurrent production) but incurs voltage losses in the process, undermining the open-circuit voltage of the solar cell. Yet, the same low-offset architectures in today’s record OSCs simultaneously achieve high photocurrent and low voltage losses. This challenges traditional notions on the interplay of excitonic pathways during FC generation in OSCs, and raises fundamental questions about the energetic thresholds conducive to efficient exciton harvesting.
Aligned with this motivation, the peer-reviewed studies in this dissertation use an extensive experimental toolkit to resolve the nanoscopic mechanisms underpinning photocurrent generation in a variety of low-offset NFA OSCs. Central to this methodology is a refinement of the time-delayed collection field (TDCF) technique, called modified-TDCF or m-TDCF, which quantifies FC generation properties. Herein, the voltage waveform used to bias devices can be controlled with a nanosecond-scale resolution. The optimised bias timing thus afforded filters out experimental artifacts arising from background carrier recombination, enabling the first clean measurement of bias-dependent FC generation in operating OSCs. With this in hand, we observe over several D:A devices that a reduction in the driving force amplifies the bias-dependence of FC generation. Concomitant changes in blend emission yields are quantified with complementary photoluminescence (PL) measurements as a function of bias. The correlation between these two techniques provides the experimental framework to separately map the contributions of inefficient LE dissociation and/or CT separation to the device photocurrent. It is observed in a number of D:A systems that bias-dependent FC generation and blend emission are strictly and quantitatively anticorrelated. This anticorrelation is a focal finding of this thesis, and reveals that LE decay, rather than CT decay, is the dominant competitor to FC generation in today’s OSCs. That is, interfacial hole transfer from NFA to D is impeded as ΔIE reduces, thereby dictating the bias-dependence of device photocurrent. Importantly, the FC generation efficiency of several devices can be restored by a sufficiently high reverse bias (greater effective internal field across the OSC). The role of LE decay as the pivotal deterrent to FC generation is corroborated by transient absorption spectroscopy, which shows time-correlated growth of free charge and ionic donor signatures with the decay of LE absorption features in multiple blends with varying driving force. This is further reinforced by the accurate reconstruction of PL quantum yield values for multiple D:A systems using their bias-dependent FC generation efficiencies, neat-film emissions and electroluminescence. The anticorrelation approach also highlights signs of inefficient LE dissociation in some OSCs using non-fused-ring NFAs. However, this process plays a minor role in the fill factors of these systems compared to suppressed recombination induced by additive-enhanced morphology.
Another of this dissertation’s key findings is that the offset-dependence of FC generation is rather acute. We find a narrow ΔECT-LE window of 0.2 eV that marks a drop of experimental FC generation efficiency from near unity to below 10%, coinciding with increased LE decay efficiency. This delicate balance is mirrored by simulations of classical Marcus rates of charge transfer using insights from quantum chemical modelling. These findings demonstrate that reducing the interfacial driving force slows down interfacial hole transfer to the point where LE dissociation competes with intrinsic LE decay. This then manifests as bias-dependent device photocurrent and lower fill factors. In this regime, exciton harvesting is limited by LE dissociation rather than the diffusion of excitons (the latter becomes the limiting factor in higher-offset blends). Here, the applied external bias likely stabilises the energy of the CT state relative to the LE state energy, where the former is easily polarisable. This would widen the LE-CT energy gap, i.e. the driving force, and explain the restored FC generation efficiency at high reverse bias in devices. The combined experimental-simulation data indicates that a threshold of ΔECT-LE < ─0.1 eV (corresponding to ΔIE of at least 0.3 eV to 0.35 eV) is necessary to maintain efficient LE-to-FC conversion with minimal energetic cost. Importantly, the Marcus rates for LE dissociation reveal that this energetic threshold can be lowered if the reorganisation energy for charge-transfer between D and NFA is also reduced.
The anticorrelation analysis framework further discerned that poor CT separation is the bottleneck to tapping the photocurrent potential in state-of-the-art low-bandgap OSCs, whose NFAs possess extended π-conjugation, such as BTPV-4F-eC9. Here, chemical modelling reveals the role of the molecule’s structural flexibility on the impeded FC generation process. The conformational diversity of these NFAs deters long-range packing, supported by morphological studies, and hinders the beneficial interfacial band-bending that would occur via the high quadrupolar moment of these NFAs. As a result of these poor aggregational tendencies, inefficient CT separation also impairs recovery of encountered CT states due to their poor re-dissociation.
The findings from this thesis give insight on the interplay between FC generation pathways and their competing processes (LE decay, CT recombination) as a function of the energetic driving force, helping resolve ambiguities about the optimal energy offset for efficient exciton harvesting. Ultimately, this exploration combines experimental techniques with theoretical insights to clarify the conditions necessary to advance future organic photovoltaics toward their practical efficiency ceiling.Organische Solarzellen (OSCs) gelten als vielversprechende Photovoltaik-Technologie, die traditionelle Silizium-Solarzellen ergänzt. Gründe dafür sind ihre Flexibilität, ihr geringes Gewicht und die Möglichkeit, sie kostengünstig herzustellen. In den letzten Jahren haben OSCs mit speziellen Strukturen – der Kombination von Polymer-Donatoren und neuartigen nicht-fullerenbasierten Akzeptoren (NFAs) – Wirkungsgrade von über 20 % erreicht – ein wichtiger Schritt in Richtung kommerzieller Nutzung.
Dieser Fortschritt bringt jedoch neue Herausforderungen mit sich. Das Grundprinzip der Stromerzeugung in einer Solarzelle ist die Umwandlung von Licht (Photonen) in freie elektrische Ladungen. In organischen Solarzellen erfolgt dies über mehrere Zwischenschritte: zunächst entstehen sogenannte „Exzitonen” (eng gebundene Elektron-Loch-Paare) durch Photon-Absorption; anschließend werden diese über intermolekulare Ladungsübertragung zwischen Donatoren und Akzeptoren in sogenannte CT-Zustände umgewandelt, bevor sie letztendlich freie Ladungen erzeugen. Strom (und schließlich Leistung) entsteht, wenn diese freien Ladungen aus der Solarzelle gesammelt werden. Damit die Exzitonen möglichst verlustfrei in einen CT-Zustand übergehen können, muss zwischen den beteiligten Materialien allerdings eine bestimmte Energiedifferenz („Antriebsenergie“) vorhanden sein. Hier stellt der notwendige Kompromiss eine Herausforderung dar: Bei zu geringer Antriebsenergie profitiert die Solarzelle von einer höheren Spannung, leidet jedoch unter einem geringen Strom. Bei zu hoher Antriebenergie werden freie Ladungen zwar effizient erzeugt, jedoch auf Kosten der Spannung.
In modernen, effizienten Solarzellen ist diese Energiedifferenz jedoch sehr gering. Dies wirft Fragen zu den physikalischen Mechanismen auf, die die Stromerzeugung steuern. Genau hier setzt diese Dissertation an: Sie untersucht mit präzisen Messmethoden die Pfade der freien Ladungserzeugung und warum es manchmal zu Verlusten kommen kann. Die wichtigste Erkenntnis dieser Arbeit ist, dass das Problem nicht der Übergang vom CT-Zustand zu freien Ladungen ist, sondern vielmehr der vorangehende Schritt: Die Aufspaltung der Exzitonen in CT-Zustände. Besonders kritisch ist dabei eine geringe Antriebsenergie – fällt sie unter einen bestimmten Wert, werden die Exzitonen nicht vollständig in CT-Zustände aufgespalten. Sie gehen verloren, bevor sie zum elektrischen Strom beitragen können, und die Effizienz der Stromerzeugung sinkt drastisch. Dies wurde durch neue Messansätze, computergestützte Modelle und optoelektronische Analysen vieler Materialkombinationen bestätigt.
Die Arbeit liefert zudem Erkenntnisse darüber, wie die chemische Struktur und Morphologie der verwendeten Moleküle die Energielandschaft innerhalb der Solarzelle – und somit auch die Stromerzeugung – beeinflussen. So scheinen einige Materialien zwar vielversprechend, neigen jedoch dazu, sich schlecht anzuordnen, was die Umwandlung von Licht in Elektrizität einschränkt. Insgesamt liefert diese Dissertation ein tieferes Verständnis dafür, wie organische Solarzellen funktionieren – und welche Prozesse dazu führen, dass einige Materialen ihr Potential nicht ausschöpfen können. Diese Erkenntnisse können einen wertvollen Beitrag dazu leisten, die nächste Generation von Solarzellen noch effizienter zu machen
Vergangene und zukünftige Dynamik borealer Wälder in Sibirien und Nordamerika, abgeleitet aus populationsgenetischen Analysen und individuenbasierter Modellierung
No full textUnderstanding the historical and ecological drivers of boreal forest dynamics is essential for predicting species-specific responses to ongoing climate change. This thesis integrates landscape genetics, palaeobotanical evidence, and individual-based modelling to examine how glacial legacies, refugial histories, and ecological constraints have shaped the postglacial recolonisation and future migration potential of dominant boreal tree species – Larix spp. in Siberia and Picea spp. in North America.
First, we investigated the demographic impacts of Quaternary glacial cycles (Hypothesis 1). Genome-wide single nucleotide polymorphisms (SNPs), derived by genotyping-by-sequencing (GBS), combined with Bayesian demographic inference, revealed contrasting trajectories between Larix and Picea. In Larix, genetic diversity was shaped by geographic isolation, topographic barriers, and repeated Pleistocene range contractions. Effective population size closely tracked glacial–interglacial temperature oscillations, highlighting strong climate-driven demographic sensitivity. Divergence between Larix cajanderi and L. gmelinii began during the Last Glacial Maximum (LGM, ~ 20 ka BP), likely due to range contraction and reduced gene flow across the north–south-oriented Verkhoyansk Mountains, followed by secondary contact and interbreeding in the mid-Holocene (~ 5 ka BP) as conditions improved. In North America – where, unlike Siberia, much of the boreal zone was glaciated – ice sheets strongly influenced Picea population structure. In Picea mariana, genetic patterns indicate divergence predating the LGM, with long-term isolation maintaining separation between eastern and western lineages, divided by the Laurentide and Cordilleran Ice Sheets. In contrast, P. glauca exhibits high genetic connectivity, consistent with a more recent and widespread postglacial recolonisation, limited mainly by the Alaskan Coastal Range.
Second, we assessed the role of glacial refugia in shaping genetic diversity and recolonisation dynamics (Hypothesis 2). In Larix, Bayesian clustering, Approximate Bayesian Computation (ABC) modelling, and palaeobotanical data support long-term persistence in cryptic northern refugia, such as the Verkhoyansk Mountains and Tschuch’ye Lake region. Rather than a complete northward recolonisation from southern populations, Holocene expansion seems to have benefitted from these refugial populations ahead of the treeline. In contrast to early-Holocene dynamics, however, current migration is likely to be slower, due to the absence of extant refugia in the far north. The two Picea species show divergent refugial histories. In P. mariana, genetic data suggest survival in multiple refugia east and west of the major ice sheets, with limited postglacial gene flow. Recolonisation of Alaska–Yukon likely occurred via eastern ice-free corridors across the Rockies and Mackenzie Mountains. Picea glauca, by contrast, underwent rapid expansion from Beringian and/or southeastern Alaskan refugia, facilitated by high dispersal capacity andecological generalism. These divergent histories have left lasting imprints on genetic structure, connectivity, and present-day distributions.
Third, we investigated how ecological constraints – particularly snow dynamics – modulate mountain treeline migration under climate change (Hypothesis 3). Using the individual-based, spatially explicit forest model LAVESI, originally developed for Larix and here adapted for Picea, we conducted multi-site sensitivity analyses in Alaska, Canada, and Russia. Migration responses were highly site-specific, shaped by local climate, wind, slope, and species traits. Counterintuitive patterns – such as accelerated migration with delayed maturation or higher seedling mortality – highlight the complexity of demographic–environmental interactions. Incorporating a snow dynamics module further revealed that snow cover duration and depth are critical constraints on seedling establishment, growth, and dispersal. Snow acted variably as a barrier or facilitator, depending on site conditions and its interaction with topography and wind, producing often non-linear treeline responses. These results underscore the importance of including fine-scale snow processes in models of northern forest dynamics to improve climate change projections.
Finally, our genetic findings suggest species-specific differences in demographic resilience. Picea mariana, with its fragmented genetic structure and ecological specialisation, may be more vulnerable to climate change. In contrast, the high genetic connectivity and ecological breadth of P. glauca imply a potentially greater adaptive potential under future conditions.
Collectively, this thesis demonstrates that boreal forest dynamics are shaped by the interplay of demographic history, ecological traits, landscape configuration, and climatic constraints. By integrating landscape genetics, palaeobotanical data, and process-based modelling, it provides robust support for three linked hypotheses: (1) that Pleistocene climate and geographical factors shaped genetic structure and forest migration; (2) that refugia influence genetic diversity and postglacial recolonisation; and (3) that treeline migration is modulated by ecological constraints, particularly snow conditions. These findings highlight the need to account for both historical legacies and present-day ecological limits when predicting forest migration and resilience in high-latitude and alpine environments.Ein Verständnis der historischen und ökologischen Einflussfaktoren auf die Dynamik borealer Wälder ist entscheidend, um artspezifische Reaktionen auf den fortschreitenden Klimawandel vorhersagen zu können. In dieser Arbeit werden landschaftsgenetische Analysen, paläobotanische Befunde und individuenbasierte Modellierung kombiniert, um zu untersuchen, wie die Folgen der Eiszeiten, glaziale Refugien und ökologische Beschränkungen die postglaziale Wiederbesiedlung sowie das zukünftige Ausbreitungspotenzial dominanter borealer Baumarten geprägt haben – konkret: Larix in Sibirien und Picea in Nordamerika.
Zunächst wurden die demografischen Auswirkungen der quartären Eiszeitzyklen analysiert (Hypothese 1). Basierend auf genomweiten SNP-Daten (Single Nucleotide Polymorphisms), gewonnen durch Genotyping-by-Sequencing (GBS), sowie Bayesscher demografischer Inferenz zeigten sich gegensätzliche Entwicklungsmuster bei Larix und Picea. Bei Larix wurde die genetische Diversität maßgeblich durch geographische Isolation, topografische Barrieren und wiederholte Verbreitungsrückgänge während des Pleistozäns beeinflusst. Die effektive Populationsgröße spiegelte die glazial-interglazialen Temperaturschwankungen wider, was auf eine starke klimasensitive demografische Reaktion hinweist. Die Aufspaltung von Larix cajanderi und L. gmelinii setzte während des Letzten Glazialen Maximums (LGM, ~ 20.000 Jahre vor heute) ein – vermutlich infolge von Arealverlusten und vermindertem Genfluss über das Werchojansk-Gebirge. Im mittleren Holozän (~ 5.000 Jahre vor heute) kam es bei verbesserten Klimabedingungen erneut zu Kontakt und genetischem Austausch. In Nordamerika – wo im Gegensatz zu Sibirien große Teile der borealen Zone während des LGM vergletschert waren – prägten Eisschilddynamiken stark die genetische Struktur der Picea-Arten. Bei Picea mariana deuten genetische Muster auf eine Aufspaltung hin, die bereits vor dem LGM stattfand; die Isolation zwischen östlichen und westlichen Linien blieb über lange Zeiträume bestehen, getrennt durch die Laurentidischen und Kordilleren-Eisschilde. Picea glauca hingegen zeigt eine hohe genetische Konnektivität, was auf eine spätere, aber weitreichende Wiederbesiedlung nach dem Rückzug der Gletscher hindeutet – begrenzt vor allem durch die Alaskanische Küstenkette.
Im zweiten Schritt untersuchten wir die Rolle glazialer Refugien in Bezug auf genetische Vielfalt und Wiederbesiedlungsprozesse (Hypothese 2). Für Larix legen Clusteranalysen, Approximate Bayesian Computation (ABC) und paläobotanische Daten eine langfristige Präsenz in kryptischen nördlichen Refugien nahe, etwa in den Werchojansker Bergen und in der Region um den Tschutschje-See. Die holozäne Nordausbreitung erfolgte offenbar nicht allein durch Migration aus südlichen Arealen, sondern wurde durch solche nördlich vorgelagerten Refugialpopulationen unterstützt. Anders als im frühen Holozän wird die heutige Migration jedoch voraussichtlich deutlich langsamer verlaufen, da im hohen Norden keine Refugialpopulationen mehr existieren. Die beiden nordamerikanischen Picea-Arten zeigen unterschiedliche Refugialgeschichten. Für P. mariana deuten genetische Daten auf ein Überleben in mehreren voneinander getrennten Refugien östlich und westlich der Eisschilde hin, bei gleichzeitig begrenztem Genfluss im Anschluss an die Wiederbesiedlung. Die Besiedlung des Alaska-Yukon-Gebiets verlief vermutlich über eisfreie Korridore entlang der Rocky Mountains und Mackenzie Mountains. Picea glauca hingegen expandierte rasch nach dem LGM, vermutlich aus Beringia und/oder aus südostalaskischen Refugien – begünstigt durch hohe Ausbreitungsfähigkeit und ökologische Flexibilität. Diese unterschiedlichen biogeografischen Verläufe haben sich deutlich in der heutigen genetischen Struktur, Populationsvernetzung und Verbreitung niedergeschlagen.
Im dritten Schritt untersuchten wir, wie ökologische Faktoren – insbesondere Schneebedingungen – die Baumgrenzdynamik im Zuge des Klimawandels beeinflussen (Hypothese 3). Dafür nutzten wir das individuenbasierte, räumlich explizite Waldmodell LAVESI, das ursprünglich für Larix entwickelt und hier für Picea angepasst wurde. Anhand von Sensitivitätsanalysen an Standorten in Alaska, Kanada und Russland identifizierten wir die wichtigsten klimatischen und ökologischen Treiber der Ausbreitungsdynamik. Die Ergebnisse zeigten: Die Reaktionen sind stark standortabhängig und hängen von lokalen Klima- und Geländebedingungen sowie artspezifischen Merkmalen ab. Unerwartete Muster – etwa eine beschleunigte Migration bei späterer Samenreife oder erhöhter Sämlingssterblichkeit –verdeutlichen die komplexen Wechselwirkungen zwischen Demografie und Umwelt.Die Integration eines Schneemoduls zeigte zudem, dass Schneedeckendauer und -tiefe entscheidende, teils limitierende Faktoren für Keimung, Etablierung und Ausbreitung darstellen. Je nach Standort fungierte Schnee als Barriere oder als begünstigender Faktor – in Interaktion mit Topografie und Wind entstanden komplexe, nicht-lineare Baumgrenzverläufe. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, feinskalige Schneedynamiken in Modellen zur Vorhersage nördlicher Walddynamiken zu berücksichtigen.
Abschließend deuten unsere genetischen Befunde auf artspezifische Unterschiede in der demografischen Resilienz hin. Picea mariana mit fragmentierter genetischer Struktur und enger ökologischer Anpassung könnte besonders anfällig für klimabedingte Arealverluste sein. Picea glauca hingegen zeigt durch ihre hohe genetische Konnektivität und ökologische Breite potenziell eine höhere Anpassungsfähigkeit gegenüber zukünftigen Umweltveränderungen.
Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass die Dynamik borealer Wälder durch das Zusammenspiel von demografischer Geschichte, ökologischen Eigenschaften, Landschaftsstruktur und klimatischen Rahmenbedingungen bestimmt wird. Die Kombination aus genetischen Analysen, paläobotanischer Evidenz und prozessbasierten Modellen liefert robuste Unterstützung für drei zentrale Hypothesen: (1) dass pleistozäne Klima- und Landschaftsdynamiken die genetische Struktur und Waldmigration geprägt haben; (2) dass Refugien entscheidenden Einfluss auf genetische Vielfalt und Wiederbesiedlung hatten; und (3) dass ökologische Einschränkungen – insbesondere Schnee – die zukünftige Baumgrenzverschiebung modulieren. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass sowohl historische als auch gegenwärtige Faktoren berücksichtigt werden müssen, um die Zukunft borealer Wälder unter Klimawandelbedingungen verlässlich vorherzusagen
Alle argumentieren
No full textDas Projekt „Fair Debattieren und Erörtern" (FDE) untersucht, wie mündliches Argumentieren die Fähigkeit zum schriftlichen Erörtern im Deutschunterricht fördert. Dafür wurde eine kontrollierte Interventionsstudie mit 355 Schüler:innen der 9. Jahrgangsstufe an Gymnasien und Nicht-Gymnasien durchgeführt. Die Studie testet die wechselseitige Beeinflussung von Debattier- und Erörterungskompetenz. Die Ergebnisse zeigen unterschiedliche Anwendungen beim Einsatz der Reihenfolgen Debattieren-Erörtern (DE) und Erörtern-Debattieren (ED)
Cultural models of gender and homosexualitity in Indian and Nigerian English
No full textThe study presented in this book explores the cultural models of GENDER and HOMOSEXUALITY in Indian and Nigerian English, drawing on the research fields of Cultural Linguistics, Cognitive Sociolinguistics and World Englishes. With the help of different methodologies and empirical data in the form of sociolinguistic interviews, multimodal film material and an online survey, the study scrutinises cultural conceptualisations such as culture-specific conceptual metaphors or schemas and shows how they combine to larger, interconnected cultural models, which provide speakers with a conceptual logic for understanding and interpreting gender and homosexuality. The book further seeks to contribute to existing theory by suggesting a novel way of visualising cultural models as complex network representations. This scholarly work caters to readers interested in the culturally oriented strands of Cognitive Linguistics, in sociolinguistics, in World Englishes research and in questions on language, gender and homosexuality. It offers valuable insights into the intricate connections between language, culture and cognition