Cognitio Litterarum
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Quantitative imaging of H₂O₂ and HO₂ in a cold plasma jet by photofragmentation laser-induced fluorescence
No full textAccurate determination of the concentrations of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) in low-temperature plasmas is critical to understand the interactions between the plasma and treatment targets. While laser-induced fluorescence (LIF) is commonly used to measure plasma species, hydrogen peroxide (H₂O₂) and the hydroperoxyl radical (HO₂), two important RONS, are not directly accessible by LIF due to their predissociative electronically excited states. Instead, photofragmentation laser-induced fluorescence (PF-LIF) can be used, where H₂O₂ or HO₂ is photodissociated by a pump laser to produce OH molecules, which are then detected by LIF using a probe laser. However, differentiating the PF-LIF signals of HO₂ and H₂O₂ remains challenging as both species produce OH photofragments. This work demonstrates a method for quantitative PF-LIF imaging measurements of HO₂ and H₂O₂ concentrations using the COST reference microplasma jet. By leveraging the different photodissociation dynamics of HO₂ and H₂O₂, we separate their individual contributions to the PF-LIF signal. The presented method involves combining calibrated signals from rotationally excited OH molecules resulting from H₂O₂ photofragmentation with signals from OH molecules in the rotational ground state. Applicable to any steady-state reactive flow, this method can be used not only in plasma applications, but also in the fields of combustion diagnostics and catalysis
HiFi: Hochintegrierter Quantenfrequenzkonverter höchster Fidelität auf Basis innovativer Laser-, Faser- und Produktionstechnologie; Teilvorhaben: Systemintegration und optische Stabilisierung für QFC System
No full textDas Ziel des HiFi-Projekts bestand darin einen kompakten Quantenfrequenzkonverter, der die Wellenlängen der Qubits im nahen Infrarot mit den verlustarmen Telekommunikationswellenlängen im C-Band, wie sie in Fasernetzwerken genutzt wurden, verknüpfte. Als Koordinator des Projekts übernahm Menlo Systems nicht nur die Koordination der Arbeitspakete der Verbundpartner, sondern entwickelte und stellte auch einige der zentralen Systemkomponenten bereit.
Ein wichtiges Ziel war die Frequenzstabilisierung des 2 μm Pumplasers mittels eines Frequenzkamms, um die notwendige geringe Linienbreite zu erreichen, sowie die Stabilisierung der Faserstrecken zur Verteilung
der erzeugten Qubits. Zudem leistete Menlo Systems Beiträge zur Konzeption des Frequenzkonverters und zur Auswahl geeigneter nichtlinearer Wellenleitertypen. Für die fertigungstechnische Umsetzung sollte auf
Miniaturisierung und hohe Integrationsdichte geachtet werden. Wesentliche Aspekte der Aufbau- und Systemtechnik sollten durch die Entwicklung von Verbindungstechniken für optische Faserankopplungen
sowie deren Integration in eine automatisierte Aufbautechnologie umgesetzt werden. Aufgrund der bereits etablierten Marktanbindung in verschiedenen Quantentechnologien sollte Menlo Systems zudem ein
Vermarktungskonzept zur späteren Kommerzialisierung des Gesamtsystems erarbeiten
Schlussbericht - BMBF-Förderprogramm: Aktuelle Dynamiken und Herausforderungen des Antisemitismus
No full textAngesichts eines gewachsenen Antisemitismus richten sich jüngere Forschungen insbesondere auf den Bereich der Bildung, der für die gesellschaftliche Bearbeitung des Problems einen besonderen Stellenwert beansprucht. Bislang fehlte es jedoch an Forschungen darüber, ob und wie bereits im Kindesalter Stereotypisierungen und Zuschreibungen mit antisemitischem Hin-tergrund vorzufinden sind und wie diesen im Bereich der (früh)kindlichen Erziehung und Bil-dung begegnet werden kann. Vor diesem Hintergrund hatte das Verbundvorhaben zum Ziel, Differenzkonstruktionen unter jungen Kindern grundlagentheoretisch zu untersuchen, um der Ausbildung antisemitischer Haltungen frühzeitig und nachhaltig bereits im frühen Kindesalter mit seinen besonderen Entwicklungs- und Lernchancen entgegenwirken zu können. Drei interdisziplinär und qualitativ forschenden Teilprojekte haben sich der Forschungsfrage aus verschiedenen Perspektiven und in unterschiedlichen pädagogischen Feldern angenähert: TP 1 (Goethe Universität Frankfurt/Main, Institut für Allgemeine Erziehungswissenschaften, Dr. Benjamin Rensch-Kruse) hat untersucht, wie Kinder in Kindertagesstätten untereinander (antisemitische) Differenzierungspraktiken anwenden. Methodisch wurden Interviews mit pädagogischen Fachkräften, Kitaleitungen und Eltern sowie teilnehmende Beobachtungen und Gruppendiskussionen mit Kindern durchgeführt. Im Mittelpunkt der Forschung von TP2 (Akademie der Weltreligionen, Universität Hamburg, Dr. Anna Körs) stand der schulische Religionsunterricht in der Grundschule, der durch die Vermittlung von Kenntnissen über das Judentum und die jüdische Geschichte und Gegenwart zur Prävention und Bearbeitung von Antisemitismus beitragen soll. Anhand von Unterrichtsbeobachtungen und Interviews mit Religionslehrer:innen an Hamburger Grundschulen wurden die didaktisch vermittelten und reproduzierten Unterscheidungspraktiken untersucht. Mit TP 3 (Institut für die Geschichte der deutschen Juden, Hamburg, Dr. Karen Körber) wurde ein Perspektivwechsel vollzogen und der Fokus auf jüdische Grundschulen gelegt. An drei Standorten wurden leitfadengestützte Interviews mit von Antisemitismus betroffenen jüdischen Eltern und deren Kindern und parallel dazu Expert:inneninterviews mit Schulleitungen und Lehrkräften geführt
TWIN4TRUCKS - Digitaler Zwilling und Künstliche Intelligenz in der vernetzten Fabrik für die integrierte Nutzfahrzeugproduktion, Logistik und Qualitätssicherung; Teilvorhaben "Digitaler Zwilling und Künstliche Intelligenz in der vernetzten Produktion"
No full textSchlussbericht des Verbundvorhabens InPeiro zum Technologietransfer-Programm Leichtbau des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie
No full textDie Aufgabenstellung des Projekts lag in der Entwicklung eines funktionsintegrierten Leichtbauelements in plattenförmiger Sandwichleichtbauweise im Möbel- und Innenausbau von Mobilien und Immobilien. Das zentrale Projektziel bestand in der konsequenten Integration der mechanischen Funktionselemente in den strukturellen Aufbau eines plattenförmigen Möbelelement einer Korpusseite (PANEL) und der damit verbundenen Substitution konventioneller, nachträglich montierter Beschlag- und Verbindungslösungen. Die konstruktiven und fertigungstechnischen Ansätze sollten zudem eine technisch robuste und automatisierbare Umsetzung stoffschlüssiger Fügeverfahren ermöglichen. Durch den integrativen Leichtbauansatz sollten eine Funktionssteigerung, eine verbesserte Nutzerwahrnehmung sowie eine signifikante Reduzierung des Ressourceneinsatzes ganzheitlich zusammengeführt werden
Schlussbericht
No full textDie Gesellschaft steht vor der großen Herausforderung, die zukünftige Digitalisierung und Automatisierung sowie den Wandel zu einer klimaneutralen Wirtschaft zu bewältigen. Dies wird auch zu einem deutlichen Wandel in der Art und Weise führen, wie wir forschen, entwickeln und ausbilden. Das Projekt adressiert und kombiniert zwei Zukunftsthemen von erheblicher Bedeutung: Batterieforschung für eine zukünftige umweltschonende und CO2-neutrale Wirtschaft sowie Digitalisierung und Automatisierung mittels Maschinellen Lernens (Neuronale Netze, Digitale Zwillinge).
Die 3D-Strukur und -Morphologie ist entscheidend für die Leistung und das Degradationsverhalten von Batterie-Elektroden. Die gleichzeitige ionische und elektrische Leitfähigkeit muss an jeder Stelle der gesamten Elektrode gewährleistet sein. Daher ist eine geeignete und stabile (hierarchische) 3D-Struktur auf der Mikro- und Nanometerskala der Schlüssel für die Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialien. Deswegen ist eine genaue Kenntnis der 3D-Morphologie experimentell hergestellter Materialien und ihrer funktionellen Eigenschaften für ein geeignetes Design von Elektrodenmaterialien unerlässlich.
Röntgen-tomographische Verfahren ermöglichen die Erfassung der relevanten Strukturparameter zerstörungsfrei im laufenden Betrieb bzw. während des Zyklisierens der Batterie und sind daher ein unersetzliches Tool in der Batterieforschung geworden.
Tomographie bildet zudem die Grundlage für Realdaten-bezogene Simulationen und Modellierung und zur Erzeugung Digitaler Zwillinge, sowie für komplexe multidimensionale Auswertung mittels moderner Verfahren des Maschinellen Lernens. Schließlich ermöglichen sie, Virtual Material Design für die Entwicklung und Optimierung zu nutzen, um eine erhebliche Beschleunigung bzw. Verkürzung der Entwicklungszyklen in der Industrie zu erreichen. Zwar ist Röntgentomographie an sich inzwischen recht weit verbreitet jedoch sind die eingesetzten Geräte und Auswerteverfahren selten optimiert für den Einsatz im Bereich der Batterie-Materialien
ELISA - Elektrifizierter, innovativer Schwerverkehr auf Autobahnen; Schlussbericht Teilprojekt ELISA II-A: Wartung und Instandhaltung der Infrastruktur
No full textDas Projekt ELISA (Elektrifizierter, innovativer Schwerverkehr auf Autobahnen) steht für den ersten eHighway Deutschlands und damit für den erstmaligen Einsatz einer Oberleitungsinfrastruktur zur Elektrifizierung des Straßengüterschwerlaststraßenverkehrs unter den realen Verkehrsbedingungen einer hoch belasteten Autobahn. Mit ELISA verbindet sich die Erwartung, die Machbarkeit, Einsatzfähigkeit und Verlässlichkeit einer Technologie im Rahmen eines umfassenden Feldversuchs wissenschaftlich nachzuweisen, mit deren Hilfe der Verkehrssektor einen bedeutenden Beitrag zum Erreichen der nationalen Klimaschutzziele leisten kann.
ELISA gliedert sich in die Teilprojekte ELISA I, ELISA II-A, ELISA II-B und ELISA III. Inhalt des abgeschlossenen Teilprojekts ELISA II-A war der Betrieb der in ELISA I errichteten und in ELISA III erweiterten Infrastruktur
Final report on the BMFTR project “KMU-innovativ" (Project MoleVision): Development of a secure and energy-efficient embedded device with radar sensors and communication interfaces for cloud-based skin cancer diagnostics
No full textIm Verbundprojekt MoleVision (Universität Siegen, Petanux GmbH, Universitätsklinikum Bonn (UKB) und Universitätsklinikum Düsseldorf (UKD)) wurde ein KI-basierter Ansatz zur frühzeitigen Melanomdetektion entwickelt, der konventionelle makroskopische Bildgebung mit mmWave-Radarsensorik kombiniert. Im Teilvorhaben „Secure and energy-efficient embedded device with radar sensing and communication interfaces for cloud-based skin cancer diagnostics“ konzipierte und realisierte die Universität Siegen eine integrierte Embedded-Plattform, die eine zuverlässige multimodale Datenerfassung, eine datenschutzwahrende On-Device-Verarbeitung sowie eine sichere Einbindung in klinische und telemedizinische Workflows ermöglicht.
Der Stand der Technik wird weitgehend durch optikbasierte Point-of-Care- und Embedded-Lösungen geprägt, die überwiegend auf Oberflächenbildgebung bzw. indirekten physiologischen Indikatoren beruhen und häufig keine tiefen- oder dielektrizitätsbezogenen Gewebemerkmale erfassen; zudem werden Laientauglichkeit, energieeffizienter Betrieb sowie durchgängige Safety-/Security-Unterstützung nicht konsistent abgedeckt. Mikrowellen- bzw. radarbasierte Ansätze sind zwar vielversprechend, erfordern für kleine Hautläsionen jedoch robuste, reproduzierbare Erfassungs- und Verarbeitungsketten. MoleVision adressiert diese Lücken durch die Fusion hochauflösender Bilddaten mit mmWave-Messungen zur Einbeziehung komplementärer tiefen- und gewebespezifischer Informationen und durch eine praxistaugliche Embedded-Implementierung mit Energiemanagement, GDPR-konformen Datenschutzmaßnahmen sowie integrierten Safety- und Security-Funktionen. Die Arbeiten umfassten die Auswahl und Integration der Sensorik, die Bereitstellung auf einer FPGA-basierten Zielplattform sowie die Entwicklung eines stabilen Capture-Frameworks. Der multimodale Fusionsansatz zeigte in den durchgeführten Evaluierungen eine deutliche Leistungssteigerung gegenüber einer rein bildbasierten Klassifikation. Ergänzend wurden GDPR-konforme Maßnahmen durch Pseudonymisierung auf dem Gerät und lokale Datenspeicherung umgesetzt. Die Zertifizierbarkeit und Zuverlässigkeit des Systems wurden zudem durch Safety- und Security-Mechanismen gestärkt, darunter hardware- /softwarebasierte Selbsttests (BIST), Plausibilitätsprüfungen der Datenströme und eine schlüsselbasierte, verschlüsselte Datenübertragung.Within the MoleVision collaborative project (the University of Siegen, Petanux GmbH, University Hospital Bonn (UKB), and University Hospital Düsseldorf (UKD)), an AI-based approach for early melanoma detection was developed by combining conventional macroscopic imaging with mmWave radar sensing. In the subproject “Secure and energy-efficient embedded device with radar sensing and communication interfaces for cloud-based skin cancer diagnostics,” the University of Siegen designed and implemented an integrated embedded platform that enables reliable multimodal data acquisition, privacy-preserving on-device processing, and secure integration into clinical and telemedicine workflows.
The state of the art is largely dominated by optical point-of-care and embedded solutions that rely mainly on surface imaging or indirect physiological indicators and often do not capture depth- or dielectric-related tissue characteristics; moreover, usability for lay users, energy-efficient deployment, and end-to-end safety/security support are not consistently addressed. Microwave/radar-based techniques are promising, but their application to small skin lesions still requires robust, repeatable acquisition and processing pipelines. MoleVision addresses these gaps by fusing high-resolution images with mmWave measurements to incorporate complementary depth- and tissue-specific cues, while delivering a deployable embedded implementation with energy management, GDPR-aligned privacy measures, and integrated safety and security functions.
The work covered sensor selection and integration, deployment on an FPGA-based target platform, development of a stable capture framework. The fused multimodal approach showed a clear performance improvement over image-only classification in the conducted evaluations. In addition, GDPR-aligned privacy measures were implemented through on-device pseudonymization and local data storage, and the device’s certifiability and reliability were strengthened via safety and security mechanisms, including hardware/software self-tests (BIST), stream sanity checks, and key-based encrypted data transfer
