Universität Stuttgart
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Item Open Access Long-term stability of capped and buffered palladium-nickel thin films and nanostructures for plasmonic hydrogen sensing applications(2013) Strohfeldt, Nikolai; Tittl, Andreas; Giessen, HaraldOne of the main challenges in optical hydrogen sensing is the stability of the sensor material. We found and studied an optimized material combination for fast and reliable optical palladium-based hydrogen sensing devices. It consists of a palladium-nickel alloy that is buffered by calcium fluoride and capped with a very thin layer of platinum. Our system shows response times below 10 s and almost no short-term aging effects. Furthermore, we successfully incorporated this optimized material system into plasmonic nanostructures, laying the foundation for a stable and sensitive hydrogen detector.Item Open Access Quantitative analysis of the sensitivity of UHF sensor positions on a 420 kV power transformer based on electromagnetic simulation(2019) Beura, Chandra Prakash; Beltle, Michael; Tenbohlen, Stefan; Siegel, MartinWith an increasing interest in ultra-high frequency (UHF) partial discharge (PD) measurements for the continuous monitoring of power transformers, it is necessary to know where to place the UHF sensors on the tank wall. Placing a sensor in an area with many obstructions may lead to a decrease in sensitivity to the UHF signals. In this contribution, a previously validated simulation model of a three-phase 300 MVA, 420 kV power transformer is used to perform a sensitivity analysis to determine the most sensitive sensor positions on the tank wall when PD activity occurs inside the windings. A matrix of UHF sensors located on the transformer tank is used to perform the sensitivity analysis. Some of the windings are designed as layer windings, thus preventing the UHF signals from traveling through them and creating a realistic situation with very indirect propagation from source to sensor. Based on these findings, sensor configurations optimized for UHF signal sensitivity, which is also required for PD source localization, are recommended for localization purposes. Additionally, the propagation and attenuation of the UHF signals inside the windings and the tank are discussed in both oil and air.Item Open Access Construction of a super-competent Bacillus subtilis 168 using the PmtlA-comKS inducible cassette(2015) Rahmer, Regine; Morabbi Heravi, Kambiz; Altenbuchner, JosefCompetence is a physiological state that enables Bacillus subtilis 168 to take up and internalize extracellular DNA. In practice, only a small subpopulation of B. subtilis 168 cells becomes competent when they enter stationary phase. In this study, we developed a new transformation method to improve the transformation efficiency of B. subtilis 168, specially in rich media. At first, different competence genes, namely comK, comS, and dprA, were alone or together integrated into the chromosome of B. subtilis 168 under control of mannitol-inducible PmtlA promoter. Overexpression of both comK and comS increased the transformation efficiency of B. subtilis REG19 with plasmid DNA by 6.7-fold compared to the wild type strain 168. This transformation efficiency reached its maximal level after 1.5 h of induction by mannitol. Besides, transformability of the REG19 cells was saturated in the presence of 100 ng dimeric plasmid or 3000 ng chromosomal DNA. Studying the influence of global regulators on the development of competence pointed out that important competence development factors, such as Spo0A, ComQXPA, and DegU, could be removed in REG19. On the other hand, efficient REG19 transformation remained highly dependent on the original copies of comK and comS regardless of the presence of PmtlA-comKS. Finally, novel plasmid-free strategies were used for transformation of REG19 based on Gibson assembly.Item Open Access Vom dynamischen Sportler zur dynamischen Rente? : eine Zeitreise ins Jahr 2055(2005) Franke, Siegfried F.Dynamische Sportler und Sportlerinnen verknüpfen sportliches Treiben mit geistiger Betätigung, und diese Verbindung hält – wie schon die alten Griechen wussten – den Menschen lange Zeit munter und flexibel. Aber – das werden Sie mir einräumen – auch Sportler werden, bei aller geistigen und körperlichen Flexibilität, älter. Eines Tages überholen uns die Jungen beim 100-Meter-Lauf und beim Schwimmen, und eines Tages gelingt der Aufschwung am Reck nicht mehr so behände und problemlos, man kriegt – verzeihen Sie – das Hinterteil nicht mehr über den Stufenbarren. Spätestens dann dringt einem der Gedanke an die Rente oder die Pension in die Großhirnrinde. Der dynamische Sportler – zumal, wenn er Geschichte oder Politik dazu genommen hatte und weil er ohnehin interessiert ist – erinnert sich an den Begriff der „dynamischen Rente”. Sie wurde von Adenauer und der damaligen Regierung 1957 auf den Weg gebracht. Was besagt der Begriff der „dynamischen Rente”? Im Grunde sind es drei simple Faktoren: Die Rente soll abhängig sein - von den eingezahlten Beiträgen, - von der Anzahl der Versicherungsjahre - und von der Höhe des aktuellen Nationaleinkommens, genauer der durchschnittlichen Bruttolohn- und -gehaltssumme.Item Open Access Physical interactions strengthen chemical gelatin methacryloyl gels(2019) Rebers, Lisa; Granse, Tobias; Tovar, Günter E. M.; Southan, Alexander; Borchers, KirstenChemically cross-linkable gelatin methacryloyl (GM) derivatives are getting increasing attention regarding biomedical applications. Thus, thorough investigations are needed to achieve full understanding and control of the physico-chemical behavior of these promising biomaterials. We previously introduced gelatin methacryloyl acetyl (GMA) derivatives, which can be used to control physical network formation (solution viscosity, sol-gel transition) independently from chemical cross-linking by variation of the methacryloyl-to-acetyl ratio. It is known that temperature dependent physical network formation significantly influences the mechanical properties of chemically cross-linked GM hydrogels. We investigated the temperature sensitivity of GM derivatives with different degrees of modification (GM2, GM10), or similar degrees of modification but different methacryloyl contents (GM10, GM2A8). Rheological analysis showed that the low modified GM2 forms strong physical gels upon cooling while GM10 and GM2A8 form soft or no gels. Yet, compression testing revealed that all photo cross-linked GM(A) hydrogels were stronger if cooling was applied during hydrogel preparation. We suggest that the hydrophobic methacryloyl and acetyl residues disturb triple helix formation with increasing degree of modification, but additionally form hydrophobic structures, which facilitate chemical cross-linking.Item Open Access Satelliten im Dienst der Geodäsie und Geoinformatik(2003) Kleusberg, AlfredAm 4. Oktober 1957 wurde vom Gebiet der damaligen UdSSR der erste künstliche Satellit der Erde in den Weltraum geschickt. Von den vielen Nachfolgemissionen der vergangenen 46 Jahre waren einige Satelliten speziell für Aufgaben der Geodäsie und Geoinformatik designiert; viele weitere, ursprünglich für andere Aufgaben in Betrieb genommene Satelliten erwiesen sich im Nachhinein als sehr gute Lieferanten von Daten zur Lösung geodätischer Probleme. Um diesen Beitrag der Satellitenmethoden im richtigen Licht zu sehen, ist es aufschlussreich, zuerst die Entwicklung der Geodäsie von ihren Ursprüngen bis zum Jahre 1957 nachzuvollziehen. Dies kann natürlich im Rahmen dieses Beitrags nur in Form von mehr oder weniger subjektiv herausgegriffenen Einzelereignissen der Geschichte erfolgen.Item Open Access Virtuelle Unternehmen: Vom Mythos zum Modell(2006) Reiß, MichaelVirtuelle Organisationsformen beschäftigen Organisationspraktiker und -wissenschaftler seit etwa 20 Jahren. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie radikal sich virtuelle Organisationsformen in ihrem Wesen und ihrem Wert von der konventionellen Unternehmensorganisation und von engen Unternehmenskooperationen unterscheiden. Der in der Hype-Phase aufgebaute Mythos „virtuelles Unternehmen“ wurde im Rahmen einer sachlichen Diskussion Zug um Zug in ein Modell „mit Bodenhaftung“ überführt, das sich als realistisches Vorbild für letztlich alle Anwendungsgebiete des Organisierens eignet. Im vorliegenden Beitrag wird erläutert, dass virtuelle Organisationsformen einerseits mehrere Ansätze zur Optimierung konventioneller Unternehmensstrukturen aus der jüngsten Vergangenheit perfektionieren, andererseits aber ein neues Paradigma der Organisationsgestaltung repräsentieren. Hierbei zeigt sich, dass das Wesen und der Wert der virtuellen Organisation in ihrer hybriden Konstruktion begründet sind und dass folglich die Optimierung der spannungsgeladenen Hybridorganisation den zentralen Erfolgsfaktor für virtuelle Unternehmen darstellt.Item Open Access Farbkodierte objektangepasste Streifenprojektion für die schnelle 2D- und 3D-Qualitätsprüfung(2002) Haist, Tobias; Tiziani, Hans J.Die Kontrolle von Werkstücken hinsichtlich ihrer dreidimensionalen Geometrie und ihrer Oberflächencharakteristik ist von entscheidender Bedeutung für die automatisierte industrielle Produktion. Vorgestellt wird ein schnelles und robustes Einzelbildverfahren das es gestattet, gleichzeitig die Topographie zu kontrollieren und ein Videobild des Werkstückes zu generieren. Hierzu wird eine objektangepasste Streifenprojektion mit einer farbkodierten Maske verwendet. Zur Detektion können preiswerte Einzelchip Farbkameras zum Einsatz kommen. Das Verfahren erzielt eine vergleichsweise gute 3D-Auflösung von 1/4000 bei einer hohen lateralen 2D- und 3D-Auflösung und ist weitgehend unempfindlich gegen lokale Verschmutzungen und Variation der Beleuchtung.Item Open Access Efficient algorithms for electrostatic interactions including dielectric contrasts(2013) Arnold, Axel; Breitsprecher, Konrad; Fahrenberger, Florian; Kesselheim, Stefan; Lenz, Olaf; Holm, ChristianCoarse grained models of soft matter are usually combined with implicit solvent models that take the electrostatic polarizability into account via a dielectric background. In biophysical or nanoscale simulations that include water, this constant can vary greatly within the system. Performing molecular dynamics or other simulations that need compute exact electrostatic interactions between charges in those systems is computationally demanding. We review here several algorithms developped by us that perform exactly this task. For planar dielectric surfaces in partial periodic boundary conditions, the arising image charges can be either treated with the MMM2D algorithm in a very efficient and accurate way, or with the ELC term that enables the user to use his favorite 3D periodic Coulomb solver . Arbitrarily shaped interfaces can be dealt with using induced surface charges with the ICC algorithm. Finally, the local electrostatics algorithm MEMD (Maxwell Equations Molecular Dynamics) allows even to employ a smoothly varying dielectric constant in the systems. We introduce the concepts of these three algorithms, and an extension for the inclusion of boundaries that are to be held fixed at constant potential (metal conditions). For each method, we present a showcase application to highlight the importance of dielectric interfaces.Item Open Access Cooperative search by combining simulated and real robots in a swarm under the view of multibody system dynamics(2013) Tang, Qirong; Eberhard, PeterThis paper presents a new approach for cooperative search of a robot swarm. After modeling the robot, the mechanical Particle Swarm Optimization method is conducted based on physical robot properties. Benefiting from the effective localization and navigation by sensor data fusion, a mixed robot swarm which contains both simulated and real robots is then successfully used for searching a target cooperatively. With the promising results from experiments based on different scenarios, the feasibility, the interaction of real and simulated robots, the fault tolerance, and also the scalability of the proposed method are investigated.