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Polymerizable BODIPY Probes for Molecularly Imprinted Optical Sensing
No full textEin aktueller Forschungsschwerpunkt in der analytischen Chemie ist die Entwicklung (bio)chemischer Sensoren mit hoher Selektivität, Empfindlichkeit und schnellem Ansprechverhalten für den Nachweis und das Monitoring von besorgniserregenden Analyten in Realproben. Fluoreszierende molekular geprägte Sensormaterialien bieten einen innovativen Ansatz, indem sie die spezifischen Erkennungsfähigkeiten molekular geprägter Polymere (MIPs) mit der hohen Empfindlichkeit der Fluoreszenzdetektion kombinieren. Ziel dieser Arbeit war es, MIPs mit optischen Sensoreigenschaften zu entwickeln, um Umweltschadstoffe schnell und spezifisch nachzuweisen.
Zur Konstruktion von MIPs mit außergewöhnlichen optischen Eigenschaften wurden fluoreszierende Sonden-Monomere auf Basis des Bor-Dipyrromethen (BODIPY)-Fluorophors entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Verschiedene Akzeptor-Einheiten wurden in das BODIPY-Gerüsts eingeführt, um das Ansprechverhalten auf Zielanalyten mit Carboxylatfunktionen (z.B. Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide, oberflächenaktive Substanzen) zu untersuchen. Diese fluoreszierenden Sonden-Moleküle wurden mit polymerisierbaren Einheiten ausgestattet, um ihre kovalente Einbindung in ein quervernetztes MIP-Netzwerk zu ermöglichen, das als Erkennungselement und Signalübermittler dient. Die Molekülstrukturen wurden durch Röntgenkristallanalyse bestätigt. Mit Hilfe spektroskopischer Methoden wurden die photophysikalischen Eigenschaften der Sonden-Monomere und ihre Bindungsaffinität für die Zielmoleküle untersucht, wobei die Sonden-Monomere eine starke Fluoreszenz im sichtbaren bis nahen Infrarotbereich aufwiesen und bemerkenswerte spektrale Veränderungen bei der Bindung mit den Zielanalyten zeigten. Der Einbau der Sonden in MIP-Schalen auf Siliziumdioxid-Kernpartikeln ermöglichte den selektiven Nachweis eines bestimmten Antibiotikums gegenüber anderen Antibiotika mit ähnlichen funktionellen Gruppen. Weiterhin wurden rot-emittierende BODIPY-Farbstoffe zur Dotierung von Polymerkernen eingesetzt, um ein Sensorsystem mit dualer Emission (d. h., mit Farbstoff dotierter Polymerkern/SiO2-Schale/fluoreszierendes Sonden-Monomer enthaltende MIP-Schale). Diese sensorischen MIPs zeigten eine ratiometrische Fluoreszenzantwort auf ein Antihistaminikum, wobei das eingebaute Referenzsignal im Kern eine Selbstkalibrierung in den Assays ermöglichte. Ein weiteres dual fluoreszierendes MIP-Sensormaterial (d. h. farbstoffdotierter Siliziumdioxidkern/fluoreszierendes Sonden-Monomer enthaltende MIP-Schale) wurde für die direkte Messung von Perfluorcarbonsäuren entwickelt. Die Integration der sensorischen MIPs in einen mikrofluidischen Aufbau führte zu einer mobilen und vielseitigen Sensorplattform, die einfach zu bedienen ist. One of the current focal points of research in the field of analytical chemistry is the development of (bio)chemical sensors with high selectivity, sensitivity, and rapid response for the detection and monitoring of analytes of high concern in complicated samples. Fluorescent molecularly imprinted sensor materials represent a cutting-edge approach to developing sensors that combine the specific recognition capabilities of molecularly imprinted polymers (MIPs) with the high sensitivity of fluorescence detection. The objective of this thesis was to design, synthesize, and evaluate MIPs with optical sensing properties, focusing mainly on fluorescence, with the aim of rapidly and specifically detecting emerging environmental contaminants.
To construct MIPs with exceptional optical characteristics and a well-defined binding mechanism for the recognition of target molecules, a series of tailor-made fluorescent probe monomers based on the boron-dipyrromethene (BODIPY) fluorophore have been designed, synthesized and characterized. Identical acceptor modules were introduced at various positions, or different acceptor modules were introduced at the same position of the BODIPY scaffold, to preliminarily investigate the response behavior of different types of probe monomers for target analytes containing carboxylate functions, ranging from pharmaceuticals to pesticides and surfactants. Additionally, one or two polymerizable units were attached to these fluorescent probe molecules to enable their covalent incorporation into a crosslinked MIP network, serving as recognition element and signal transducers. The molecular structures of these probe monomers were confirmed via X-ray crystal analysis. Spectroscopic approaches were employed to assess the photophysical characteristics of the probe monomers and their binding affinities for the target molecules. These probe monomers exhibited strong fluorescence in the visible-to-near infrared wavelength region, along with remarkable spectral changes upon binding with the target analytes. Incorporation of the fluorescent probes into MIP shells on silica cores achieved selective detection of a targeted antibiotic from other antibiotics with similar carboxylate, amine and aromatic functional groups. In addition, the synthesis of red-emitting BODIPY dyes for doping into polymer cores facilitated the fabrication of a dual-emission sensing system (i.e., dye-doped polymer core/silica shell/MIP shell). The sensory MIPs exhibited a ratiometric fluorescence response to an antihistaminic drug and the presence of a built-in reference signal in the core provided self-calibration for MIP assays. Furthermore, another dual-fluorescent MIP sensor material was engineered (i.e., dye-doped silica core/MIP shell) for the direct monitoring of perfluorocarboxylic acids. The integration of the sensory MIPs into a dedicated microfluidic setup resulted in a portable and easy-to-operate versatile sensing platform
Integrating isotopes, environmental data, and tracer-aided modelling to assess effects of contrasting land cover on ecohydrological fluxes
No full textPflanzen verbinden atmosphärisches mit unterirdischem Wasser und prägen so den Wasserkreislauf mit einer Reihe verschiedener Prozesse wie Interzeption und Transpiration. Diese Dissertation verwendet stabile Wasserisotope um ökohydrologische Flüsse vom Parzellenmaßstab zum Einzugsgebietskontext zu untersuchen und die Effekte von Vegetationsbedeckung auf die Wasseraufteilung zu bewerten.
Die Arbeit ermittelte, dass die Wurzelwasseraufnahme zweier Weiden während der Vegetationsperiode von 2020 hauptsächlich aus Wasser des Oberbodens bestand, selbst während einer Trockenphase im Sommer. Am Ende der Vegetationsperiode und nach der Wiederbefeuchtung des Oberbodens entnahmen die Bäume tieferes Bodenwasser. Weiterhin deuteten Untersuchungen während der Vegetationsperiode in 2021 im Demnitzer Mühlenfließ darauf hin, dass eine geringe Variabilität der Wasseraufteilung in den untersuchten Landnutzungen vorliegt und wahrscheinlich durch das zurückgesetzte Evaporationssignal nach einem Starkregenereignis hervorgerufen wurde. Eine Modellierung der Wasserflüsse von den vier Landnutzungen mittels des Modells EcoIsoPlot zeigte, dass die Wasseraufteilung in der Agroforstwirtschaft zwischen Wald und Ackerfläche liegt. Solche Unterschiede wurden nur mit Hilfe der Simulation der Wasserbilanz aufgezeigt und betonen die Relevanz von stabilen Wasserisotopen in Verbindung mit weiteren ökohydrologischen Parametern. Weiterhin untersuchte der kollaborative Artikel mit dem EcH2O-iso Modell die hoch-frequenten Daten des Weidenstandorts und erreichte die besten Simulationen mittels täglicher Zeitschritte und distanz-basierter, isotopischer Mischung.
Diese Thesis beobachtete, analysierte und modellierte ökohydrologische Flüsse mit verschiedenen räumlichen und zeitlichen Maßstäben. Sie zeigt die Relevanz von Interaktionen zwischen Pflanzen und Wasser für die Ermittlung von Wasserpartitionierung sowie weitere Forschungsmöglichkeiten für die Beobachtung und Modellierung von ökohydrologischen Flüssen.Plants link atmospheric and subsurface water shaping the water cycle with a diverse range of processes like interception or transpiration. This thesis utilizes stable water isotopes to investigate ecohydrological fluxes from plot scale to catchment context assessing the effects of vegetation cover on water partitioning.
The thesis found root water uptake of two willow trees over the growing season of 2020 mainly consisted of topsoil water even during a drier phase in summer. At the end of the growing season and after rewetting of the topsoil the trees tapped into deeper soil water. Further, investigations during the growing season of 2021 at the Demnitzer Millcreek Catchment indicated slight variabilities in water partitioning of the investigated land uses possibly caused by resetting evaporative signal due to a mid-summer storm event. Simulating water fluxes of the four land uses via the EcoIsoPlot model resulted in agroforestry water partitioning to be estimated between forest and cropland. Such disparity between cropland and agroforest was only evident via simulating the water balance underlining the relevance of combining stable water isotopic composition with additional ecohydrological parameters. Further, the co-authored EcH2O-iso model explored the high frequency data from the willow stand and achieved best simulations via daily time steps and distance-based isotopic mixing.
This thesis monitored, analysed, and modelled ecohydrological fluxes at various spatial and temporal scales. It demonstrates the importance of plant-water interactions for estimating water partitioning as well as further research opportunities in monitoring and modelling of ecohydrological fluxes
Militärische Gewaltkulturen von der Frühen Neuzeit bis zum Zweiten Weltkrieg
No full textThe publication of this work was supported by the Open Access Publication Fund of Humboldt-Universität zu Berlin.Haben sich in militärischen Einheiten, in Gesellschaften, Staaten oder Nationen spezifische Kulturen etabliert, die zu exzessiver militärischer Gewalt geführt haben? Die Beiträge dieses Bandes untersuchen, wie sich in den regulären Armeen der europäischen Großmächte – von der Frühen Neuzeit bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs – spezifische militärische Gewaltkulturen entwickelten. Zudem beleuchten sie, welche Rolle diese bei der Ausübung exzessiver Gewalt von Soldaten spielten. Der Fokus des Bandes liegt dabei auf physischer Gewalt, die von Zeitgenossen sowohl in Kriegs- als auch in Friedenszeiten als illegitim angesehen wurde. So können sowohl die Maßstäbe der Legitimität und Illegitimität von Gewalt als auch die Bedingungen ihres Wandels aufgezeigt werden. Das überraschende Ergebnis ist: Trotz der Spezifik militärischer Gewaltkulturen der europäischen Armeen in den verschiedenen Epochen hatten diese weniger Auswirkungen auf exzessive Gewalt als bislang in der Geschichtswissenschaft angenommen
Multimodal Learning Companions
No full textTechnologien wie Sensoren können dabei helfen, die Fortschritte und Zustände der Lernenden (z.B. Langeweile, Verhaltensweisen des Aufgebens) zu verstehen, und diese erkannten Zustände können genutzt werden, um ein Unterstützungssystem zu entwickeln, das als Begleiter fungiert. Zu diesem Zweck werden in dieser Dissertation drei Forschungsfragen untersucht: 1) Wie können multimodale Sensordaten wie physiologische und eingebettete Sensordaten genutzt werden, um Lernbegleiter zu entwickeln, die den Lernenden ein Bewusstsein für ihre Zustände vermitteln? als erste Forschungsfrage, 2) Wie können Lernbegleiter auf verschiedenen Modalitätsschnittstellen entworfen werden, wie z.B. bildschirmbasierte Agenten und verkörperte Roboter?, um verschiedene Möglichkeiten zu untersuchen, wie Lernende effektiv beraten werden können, und 3) Wie können nicht-technische Nutzer bei der Gestaltung und Nutzung multimodaler Lernbegleiter für ihre Anwendungen unterstützt werden? Zur Beantwortung der obengenannten Forschungsfragen wurde als Methode der Design-Based Research (DBR) Ansatz gewählt, bei der Theorie und Praxis gleichermaßen berücksichtigt wurden. Die daraus abgeleiteten Designüberlegungen dienten als Leitfaden für die Gestaltung von Lernbegleitern und der Plattform zur Entwicklung multimodaler Lernbegleiter.This dissertation investigates three research questions: 1) How can multimodal sensor data such as physiological and embedded sensor data be used to design learning companions to provide learners with an awareness of their states?, 2) How can learning companions be designed for different modality interfaces, such as screen-based agents and embodied robots? to investigate various means to provide effective advice to learners, and 3) How can non-technical users be supported in designing and using multimodal learning companions in their various use cases? To answer these research questions, design-based research (DBR) methodology was utilized, considering both theory and practice. The derived design considerations were employed to guide the design of the learning companions as well as the platform to design multimodal learning companions. The findings from this dissertation reveal an association between the change in physiological sensor values and the arousal of emotion, which is also endorsed by prior studies. It was also found that using sensor devices such as mobile and wearable devices and Facial Expression Recognition (FER) can add to the methods of detecting learners’ states. Furthermore, designing a learning companion requires a consideration of the different modalities of the involved technology, in addition to the appropriate design of application scenarios. It is also necessary to integrate the stakeholders (e.g. teachers) into the design process while also considering the data privacy of the target users (e.g. students). The dissertation employs DBR to investigate real-life educational issues, considering both theories and practical constraints. Even though the studies conducted are limited, as they involved only small sample sizes lacking in generalizability, some authentic educational needs were derived, and the corresponding solutions were devised and tested in this dissertation
The colonial labour question: Trade and social expenditure in interwar Africa
No full textAccess to education and health care are core development goals of the United Nations since its inception. Today, almost all countries have education and health systems in place. In former colonies, the historical roots of these systems can often be traced back to colonial times. In this article, we argue that spending on social services for the local population was seen as a necessary condition to expand the trade-based colonial economy especially in the initial stage of social services dating back to the interwar period. Using novel data on health and education expenditure in 35 former British and French African colonies during the height of their empires (1919–39), we show that trade volumes account for a large share in the variance of expenditure on education but not health services, and that present-day expenditures partly reflect these patterns. Our results suggest that similar mechanisms are at play within the two empires and differences between them are in degree rather than in kind.H2020 European Research Council https://doi.org/10.13039/100010663Peer Reviewe
Plurilingual comprehension in young EFL learners: An immediate recall protocol to assess primary school learners’ ability to draw on bilingual context for text comprehension in non-parallel bilingual books
No full textThis paper investigates the ability of primary school EFL learners to draw on context in age-appropriate bilingual books. By drawing on context, readers can access the meaning of specific words or phrases, contributing to implicit vocabulary acquisition. This also applies to the reading of bilingual texts, which, at the same time, provide a meaningful context for practicing plurilingual comprehension, i.e. “the practical functional ability to exploit plurilingualism for comprehension” (Council of Europe, 2018, p. 160). For this study, 28 primary school students read a bilingual book that integrates English and English-German bilingual dialogues in a German-language narrative (Ahrens, 2008). Immediate recall interviews were conducted to elicit learners’ ability to use non-target-language context for the comprehension of target-language text. Most students were able to use text sequences in German (school language) to help their comprehension of text passages in English (foreign language), though the ability to identify and use context varied between individuals and between target sentences. The study demonstrates that while drawing on context in bilingual texts is achievable for low beginners, there is evidence that learners would profit from explicit training in plurilingual comprehension.Diese Studie betrachtet die Fähigkeit von Englisch-lernenden Grundschüler*innen, Kontext in altersangemessenen zweisprachigen Büchern für das Textverstehen nutzbar zu machen. Indem sie den Textkontext einbeziehen, können Lesende Wort- und Phrasenbedeutungen erschließen; dies leistet einen Beitrag zum impliziten Wortschatzerwerb. Gleiches gilt für die Lektüre zweisprachiger Texte, die gleichzeitig eine Übungsgelegenheit in Bezug auf plurilingual comprehension darstellen, also „der praktisch-funktionalen Fähigkeit, Mehrsprachigkeit für Verstehen zu nutzen“ (Council of Europe, 2018, p. 160, Übersetzung dier Autor*in). Im Rahmen dieser Studie lasen 28 Grundschüler*innen ein zweisprachiges Buch, das englische und englisch-deutsch-zweisprachige Dialoge in eine deutschsprachige Handlung einbettet (Ahrens, 2008). Mithilfe von immediate recall Interviews wurde ihre Fähigkeit, nicht-zielsprachlichen Kontext für das Verständnis des zielsprachlichen Texts zu nutzen, untersucht. Die meisten Schüler*innen waren in der Lage, Textsequenzen auf Deutsch (der Schulsprache) zu nutzen, um ihr Verständnis von Textpassagen auf Englisch (der Fremdsprache) zu stützen, wenngleich die Fähigkeit, Kontext zu identifizieren und zu nutzen zwischen Personen und zwischen Zielsätzen variierte. Die Studie zeigt, dass auch Fremdspracheinsteiger*innen den Kontext in zweisprachigen Texten nutzbar machen können; sie liefert aber gleichzeitig Hinweise darauf, dass Lerner*innen von expliziter Übung ihrer plurilingual comprehension profitieren würden.Peer Reviewe
Coassociative submanifolds and G2-instantons in Joyce’s generalised Kummer constructions
No full textIn dieser Dissertation konstruieren wir neue Beispiele von koassoziativen Untermannigfaltigkeiten und G2-Instantonen in kompakten G2-Mannigfaltigkeiten, die aus Joyces verallgemeinerter Kummer Konstruktion hervorgehen. Die besondere Eigenschaft der in dieser Arbeit gefundenen koassoziativen Untermannigfaltigkeiten ist, dass ihr (topologisch bestimmtes) Volumen gegen Null geht, wenn die umgebende Mannigfaltigkeit sich ihrem Orbifaltigkeits-Limes annähert. Dies ist im Sinne eines Vorschlags von Halverson und Morrison, der darauf hinweist, dass bestimmte Entartungen (oder, allgemeiner, die Perioden) von G2-Strukturen durch das Verhalten von G2-topologischen Größen wie dem Volumen von assoziativen und koassoziativen Untermannigfaltigkeiten nachweisbar sein könnten.
Die Konstruktion dieser koassoziativen Untermannigfaltigkeiten ist Inhalt von Kapitel 3 und basiert auf der Deformation von „Modell-Untermannigfaltigkeiten“. Diese Untermannigfaltigkeiten liegen innerhalb des kritischen Bereiches der umgebenden Mannigfaltigkeit, in welchem die Metrik entartet. Abschnitt 3.3 beinhaltet zahlreiche Beispiele von koassoziativen Untermannigfaltigkeiten, die wir durch diese Methode konstruieren. Des Weiteren beschreiben wir die Deformationsfamilie dieser koassoziativen Untermannigfaltigkeiten.
In Kapitel 4 konstruieren wir neue Beispiele von G2-Instantonen über verallgemeinerten Kummer Konstruktionen. Wir konzentrieren uns hierbei hauptsächlich auf Auflösungen von Orbifaltigkeiten, deren singuläre Strata von Kodimension 6 sind. Wie im vorherigen Kapitel basiert die Konstruktion dieser Instantonen auf einem Klebesatz, welcher einen Zusammenhang deformiert, der (im quantifizierten Sinne) fast ein G2-Instanton ist. Außerdem benutzen wir Gruppenwirkungen um die Obstruktionen zu reduzieren. Mithilfe dieser Methode konstruieren wir in Abschnitt 4.4 eine unendliche Familie von G2-Instantonen auf einem Bündel über einer bestimmten Kummer Konstruktion.In this thesis we construct new examples of coassociative submanifolds and G2-instantons in compact G2-manifolds arising from Joyce’s generalised Kummer construction. The special feature of the coassociative submanifolds found in this thesis is that their (topologically determined) volume shrinks to zero as the ambient manifold approaches its orbifold limit. This is in the spirit of a proposal by Halverson and Morrison which indicates that certain degenerations (or, more general, the periods) of G2-structures may be detectable by the behaviour of G2-topological quantities such as the volume of associative and coassociative submanifolds.
The construction of these coassociative submanifolds is the content of Chapter 3. It is based on the deformation of ‘model-submanfiolds’. These submanifolds lie within the critical locus of the ambient manifold in which the metric degenerates. Section 3.3 contains numerous examples of coassociative submanifolds which we construct via this method. Furthermore, we give a description of the deformation family of these coassociative submanifolds.
In Chapter 4 we construct new examples of G2-instantons over generalised Kummer constructions. We focus mainly on resolutions of orbifolds whose singular strata are of codimension 6. As in the previous chapter, the construction of these instantons is based on a gluing theorem which deforms a connection that is (in a quantified sense) close to being a G2-instanton. Furthermore, we use group actions to reduce the obstructions. Using this method, we construct in Section 4.4 an infinite family of G2-instantons on a bundle over one particular Kummer construction
Autofictions langagières : entrées littéraires contemporaines dans le plurilinguisme
No full textDans le champ de la didactique du français langue étrangère, le rapport entre langue et littérature est régulièrement interrogé et réévalué à l’aune de l’évolution des idéologies linguistiques comme des méthodologies d’enseignement-apprentissage (Godard, 2015). L’émergence depuis les années 2000 d’un corpus de textes littéraires centrés sur les multiples facettes de l’expérience de la migration et du changement de langue peut être mis en relation avec ce double cadre, idéologique et méthodologique, qui valorise d’une part le plurilinguisme, et d’autre part les démarches d’appropriation réflexive des langues comme éléments essentiels de notre expérience et de notre identité (Godard, 2022a). Axées sur la médiation des livres (Berthu-Courtivron, 2022) la réflexivité interculturelle (Porquier, 2022) ou l’écriture créative (Godard, 2022b), les approches didactiques de ces corpus s’appuient sur des dimensions que nous appelons autofictionnelle, réflexive et performative. Pour les caractériser, les situer et les analyser, nous nous appuierons sur un corpus de trois œuvres contemporaines centrées sur la relation entre le français, langue acquise devenue langue d’écriture, et la langue première, diversement transmise ou retrouvée. À la lumière des études sur la littérature plurilingue et sur les écritures de soi contemporaines, nous proposons de les appeler des autofictions langagières et de montrer en quoi elles constituent une écriture non seulement réflexive, mais performative de l’expérience langagière de l’exil.In the field of teaching French as a foreign language, the relationship between language and literature is regularly questioned and re-evaluated in light of the evolution of linguistic ideologies and teaching-learning methodologies (Godard, 2015). Since the 2000s, the emergence of a corpus of literary texts focused on migration and language change can be related to this ideological and methodological framework, which values multilingualism and reflective language appropriation approaches as elements of our experience and identity (Godard, 2022a). Based on book mediation (Berthu-Courtivron, 2022), intercultural reflexivity (Porquier, 2022), or creative writing (Godard, 2022b), the didactic approaches of these corpora rely on dimensions we call autofictional, reflexive, and performative. To characterize, situate, and analyze them, we will rely on a corpus of three contemporary texts centered on the relationship between French, as an acquired language that has become a language of writing, and the first language, variously transmitted or rediscovered. In light of studies on multilingual literature and contemporary self-writing, we propose to call them linguistic autofictions and to show how they constitute not only a reflective but a performative writing of the linguistic experience of exile.Peer Reviewe
Frankfurt am Main, 17–19 January 2024, Workshop Report
No full textThe international Blue Humanities workshop The Sea in Scandinavian Literature held at Goethe University Frankfurt brought together scholars based both in German-speaking countries as well as in Scandinavia. Due to its international and workshop nature, the event was a great opportunity for people of different contexts and academic status to present both thought-out contributions as well as works in progress. The workshop itself was a loose continuation of a working group on the sea coordinated by Frederike Felcht (Goethe University Frankfurt) and Katie Ritson (Ludwig-Maximilians-Universität München) at the 2022 ATdS (Arbeitstagung der Skandinavistik) in Munich.Workshop "The Sea in Scandinavian Literature", Frankfurt, 17.-19.01.202
