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Polyvinylidenfluorid (PVDF) ist ein teilkristallines Polymer, das in fünf kristallinen Phasen auftreten kann. In dieser Arbeit wurde die gezielte Herstellung der piezoelektrischen β-Phase durch Sprühtrocknungsprozesse untersucht, wobei der Bildungsmechanismus und die Maximierung des β-Phasenanteils im Fokus standen. Dazu wurden verschiedene Parameter im Sprühtrocknungsprozess, wie die Trocknungsluftmenge, die Art des Zerstäubers, die Massenbeladung, die Temperatur und die Tropfenladung, variiert. Es zeigten sich je nach Prozessbedingungen unterschiedliche Phasenzusammensetzungen des PVDFs. Bei der Sprühtrocknung mit pneumatischen Zerstäubern zeigte sich, dass PVDF bei hinreichend hohen Trocknungsraten nahezu vollständig (ca. 95 %) in der β-Phase hergestellt werden kann. Anhand der Resultate kann die Bildung des PVDFs in seinen unterschiedlichen Phasen mit der Ostwaldschen Stufenregel erklärt werden. Die Stufenregel besagt, dass die Bildung einer kristallinen Phase, zuerst in dem Zustand stattfindet, welcher dem Ursprungszustand energetisch am nächsten ist. Da die β-Phase den höchsten energetischen Zustand hat, wird sie bei schneller Verdampfung des Lösungsmittels gebildet. Bei der Zerstäubung durch Elektrospray entstehen die PVDF-Partikel in einem elektrischen Feld aus geladenen Tropfen. Der Einfluss der Ladung und des elektrischen Feldes auf die kristallinen Phasen wurden in einem modularen Sprühtrocknungsaufbau untersucht, der eine Trennung beider Effekte ermöglichte. Dabei zeigte sich, dass das elektrische Feld keinen Einfluss auf die Bildung der β-Phase hat. Dagegen spielt die Ladung der Tropfen eine wesentliche Rolle bei der Ausbildung der β-Phase. Es macht keinen Unterschied, ob die Ladung direkt beim Tropfenbildungsprozess aufgeprägt wird (z.B. im Elektrospray) oder nachträglich von außen aufgebracht wird (z.B. mittels Koronaaufladung). Offensichtlich hat die elektrische Ladung an der Tropfenoberfläche eine ordnende Wirkung auf die Elemente der PVDF-Ketten, so dass sie sich in der all-trans Konformation ausrichten, d.h. in der β-Phase. Der Effekt war sowohl mit positiver als auch mit negativer Ladung zu beobachten, wenn auch in unterschiedlicher Ausprägung. Um die Hypothese zur Bildung der β-Phase nach der Ostwaldschen Stufenregel weiter zu erhärten, wurden die Verdampfungsraten bei der Trocknung im Spray quantifiziert. Dabei wurde eine Methode verwendet, die eine hochauflösende Quarzkristall-Mikrowaage (QCM) nutzt, um die Trocknungszustände zu ermitteln, und mit einem Elektrospray-Aufbau kombiniert. Die QCM wurde dabei mit PVDF-Partikeln beschichtet. Durch Variation des Abstandes zwischen Elektrospraydüse und QCM konnten unterschiedliche Trocknungszustände auf der QCM realisiert werden. Wenn der Abstand zwischen Düse und QCM gering ist, treffen die Partikel mit einer Restfeuchte auf, ist der Abstand dagegen größer, sind die Partikel beim Auftreffen bereits getrocknet. Es zeigte sich, dass die Trocknungsrate im Spray um bis zu einem Faktor von 104 größer ist als in abgeschiedenen Filmen. Die Phasenzusammensetzung der im Spray getrockneten Partikel weist dabei fast vollständig die β-Phase auf. Bei der langsameren Filmverdampfung ist der β-Phasenanteil deutlich reduziert. Auch bei technisch interessanteren dicken PVDF-Schichten wurde die Abhängigkeit vom Trocknungszustand auf die Bildung der β-Phase beobachtet. Interessanterweise deutete sich beim Abscheideprozess auch eine Polarisation der PVDF-Schichten an, was besonders für die Aufbringung von piezoelektrischen Schichten in einem einfachen Einschritt-Verfahren von Bedeutung ist.

In dieser Arbeit wurde in situ TEM genutzt, um Phasendiffusionsprozesse in Echtzeit mit hoher räumlicher Auflösung während struktureller Übergangsphänomene in verschiedenen Systemen zu untersuchen, die durch eine zunehmende Anzahl von Einflussparametern wie Kristallorientierung oder Dehnung charakterisiert sind. Zur Entwicklung und Erprobung der Methode wurde die Interdiffusion an planaren Grenzflächen zwischen (Al,Ga)As-Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung während des Glühens untersucht. Ein neuer hybrider Probenpräparationsansatz wurde verwendet, um die Interdiffusion in der Heterostruktur bei Temperaturen bis zu 800 Grad Celsius mit der in situ Weitwinkel-Dunkelfeld-Rastertransmissionselektronenmikroskopie (HAADF STEM) zu untersuchen. Die beobachtete Grenzflächenverbreiterung zeigte eine starke Abhängigkeit der Diffusionskoeffizienten von der lokalen Zusammensetzung von Al und Ga. Als nächstes wurde HAADF STEM verwendet, um die Phasenseparationsbildung von Bi-reichen Clustern in einem Ga(Sb,Bi)-Film direkt zu beobachten. Die Ergebnisse zeigten, dass sie sich durch spinodale Zersetzung bilden. Der komplexeste strukturelle Übergang, der in dieser Arbeit untersucht wurde, ist die Festphasenepitaxie (SPE) von Ge auf Fe3Si, die zur Bildung einer neuartigen epitaktisch stabilisierten FeGe2-Phase führt. Mittels in situ hochauflösendem (HR)TEM konnten die verschiedenen Schritte dieses Phasenübergangs alle in Echtzeit beobachtet werden. Die Ergebnisse zeigten, dass eine intermediäre CsCl-ähnliche Phase von FeGe2 zunächst durch einen diffusionsbegrenzten Prozess Schicht für Schicht von der Ge/Fe3Si-Grenzfläche aus wächst. Nach einer bestimmten Filmdicke wandelt eine zweite Umwandlung den Film in eine tetragonale Schichtstruktur von FeGe2 um. Dieser Prozess beginnt ebenfalls an der Grenzfläche zum FeGe2 und kann auf Gitterdehnung zurückgeführt werden., In this work, in situ TEM was utilized to investigate phase diffusional processes in real time with high spatial resolution during structural transition phenomena in various systems which are characterized by an increasing number of impact parameters such as crystal orientation or strain. In order to develop and evaluate the experimental method interdiffusion at planar interfaces between (Al,Ga)As layers of different composition during annealing was investigated. A new hybrid sample preparation approach was used to investigate the interdiffusion in the heterostructure at temperatures up to 800 _C with in situ high angle annular dark field scanning transmission electron microscopy (HAADF STEM). The observed interface broadening revealed a strong dependence of the diffusion coefficients on the local composition of Al and Ga. Next in situ HAADF STEM was used to directly observe the phase separation formation of Bi-rich clusters in a Ga(Sb,Bi) film. The results showed that they form by spinodal decomposition. The most complex structural transition investigated in this work is the solid phase epitaxy (SPE) of Ge on Fe3Si resulting in the formation of a novel epitaxially stabilized FeGe2 phase. By using in situ high resolution (HR)TEM the different steps of this phase transition could all be observed in real time. The results showed that an intermediate CsCl-like phase of FeGe2 grows first by a diffusion limited process layer-by-layer from the Ge/Fe3Si interface. After a certain film thickness, a second transformation transforms the film into a tetragonal layered structure of FeGe2. This process also initiates at the interface to the FeGe2 and can be attributed to strain.

Gips besteht zu einem großen Teil (ca. 20 Gewichtsprozent) aus kristallin gebundenem Wasser. Dieses Wasser löst sich bei der Erhitzung aus der Gipsstruktur und beeinflusst den Wärmetransport im Gips drastisch. Es kommt zu einer Diffusion vom Wasserdampf sowie, durch den Überdruck im Ofen, zu einem Druckgradienten, welcher zum Transport des Dampfes in kühlere Gebiete der porösen Gipsstruktur führt. Hier kommt ein weiteres physikalisches Phänomen von Wasser ins Spiel; der Phasenwechsel von Dampf zu Wasser bei Temperaturen um 100 Grad Celsius. Durch diese Kondensation wird Energie frei, welche die Gipsstruktur lokal erhitzt.In dieser Arbeit wird versucht diesen Prozess näherungsweise zu modellieren. Hierfür werden die Abweichungen von der detaillierten physikalischen Betrachtung ausgearbeitet und eingeschätzt. Danach werden die berücksichtigten physikalischen Phänomene in der Simulation mit empirisch gefundenen Parametern möglichst genau an das Experiment angepasst., Gypsum consists to a large extent (approx. 20 percent by weight) of crystalline water. This water is released from the gypsum structure when heated and drastically influences the heat transfer in the gypsum. There is a diffusion of water vapor and, due to the overpressure in the furnace, a pressure gradient that leads to the transport of the steam into cooler areas of the porous gypsum structure. This is where another physical phenomenon of water comes into play; the phase change from steam to water at temperatures around 100 degrees Celsius. This condensation releases energy that heats the plaster structure locally.This work tries to approximate this process. For this, the deviations from the detailed physical analysis are worked out and assessed. Then the considered physical phenomena in the simulation are adjusted as closely as possible to the experiment using empirically found parameters.

Pasteurisationsprozesse werden h��ufig in der Lebensmittelindustrie durchgef��hrt, um die Haltbarkeit der Lebensmittel zu verl��ngern. CFD-Simulationen werden vermehrt in diesem Bereich eingesetzt, einerseits um Schwachstellen der Geometrie von Pasteurisationsanlagen zu finden und somit einer unzureichenden Pasteurisierung vorzubeugen und andererseits um die Produktqualit��t durch eine schonendere Pasteurisation zu verbessern. Diese Diplomarbeit behandelt den Aufw��rmprozess eines Pasteurisationsprozesses mittels einer computerunterst��tzten Str��mungssimulation (CFD) und wurde durch die Firma AGRANA Fruit Austria GmbH beauftragt. Es sollen dabei eingefrorene, w��rfelige Fruchtst��cke bis zu der gew��nschten Temperatur des Pasteurisationsprozesses durch ein pseudoplastisches Fluid aufgew��rmt werden. Bei diesem Prozess tritt eine Aufw��rmung, eine Schmelzung und eine mechanische Belastung des Fruchtst��cks auf, welche durch das Programm OpenFOAM simuliert wird. Das Ziel ist dabei die Scherspannung auf der Oberfl��che des Fruchtst��ckes zu simulieren, da diese entscheidend daf��r ist, ob das Fruchtst��ck eine unerw��nschte Zerkleinerung erf��hrt. Nach der Einleitung und der Theorie, welche zum Thema hinf��hren soll werden Experimente zur Messung der Stoffeigenschaften von Erdbeermarmelade durchgef��hrt. Hier wird der Zusammenhang zwischen Schergeschwindigkeit, Scherspannung und Temperatur gemessen und durch eine Formel ausgedr��ckt. Anschlie��end wird das Experiment in OpenFOAM simuliert. Dadurch wird die Simulation ��berpr��ft und es zeigte sich, dass die Simulation mit dem Experiment ��bereinstimmte. Die ��berpr��fung ist notwendig, da der Code zur Berechnung der Schergeschwindigkeit hinzugef��gt wurde. Nun wird der Aufw��rm-/Auftauprozess simuliert, wobei sich anhand der aufgestellten Enthalpiebilanz zeigte, dass der Auftauvorgang falsch berechnet wird. Es stellte sich heraus, dass der Solver Probleme mit der L��sung, der f��r die Schmelzenthalpie erstellten fiktiven cp-Funktion hat. Diese wurde daraufhin durch eine stufenf��rmige cp-Funktion ��ber den Schmelzbereich ersetzt und dadurch konnte der Solver den Schmelzvorgang berechnen. Der Aufw��rmvorgang wurde jedoch weiterhin falsch dargestellt. Nach einer intensiven Fehlersuche stellte sich heraus, dass die W��rmeleitf��higkeit nicht, wie zuvor, durch eine Konstante beschrieben werden darf, da die Funktion der W��rmeleitf��higkeit starke Auswirkungen auf den Auftauvorgang hat. Deshalb musste ein Experimente zur Anpassung der W��rmeleitf��higkeit durchgef��hrt werden, da in der Literatur nur konstante Werte f��r diese Stoffe gefunden wurden. Durch die Anpassung der Funktion der W��rmeleitf��higkeit in der Simulation wurde die Funktion der W��rmeleitf��higkeit der Kartoffel schrittweise ermittelt. Danach konnte der Aufw��rm-/Auftauvorgang des Experimentes mit sehr guter Ann��herung simuliert werden. Nachdem vorerst kubische Kartoffelst��cke wegen der besseren Handhabung f��r die Experimente verwendet wurden, wurden die Stoffwerte auf jene von Erdbeeren als Feststoff und Erdbeermarmelade als Fluid bei der Simulation ge��ndert. Nun wurden mehrere Simulationen von Erdbeerst��cken in Erdbeermarmelade durchgef��hrt. Das erzielte Ergebnis ist dabei die richtige Simulation der an der Oberfl��che der Fruchtst��cke wirkenden Scherspannung. Diese ver��ndern sich je nach der Viskosit��t, welche von der Schergeschwindigkeit und der Temperatur, also vom Auftauvorgang, anh��ngig ist. Da nun die Scherspannung richtig berechnet wird, k��nnen verschiedene Feststoff-Fl��ssigkeit-Systeme in Folgearbeiten dieser Diplomarbeit kombiniert und berechnet werden. Die simulierte Scherspannung an der Oberfl��che des Fruchtst��cks muss mit Literaturdaten der maximalen Scherspannung des Feststoffes verglichen werden und somit kann die R��hrgeschwindigkeit so angepasst werden, dass die Feststoffe nicht zerkleinert werden., In the food industry, pasteurization is often used to prolong the shelf life of produce. CFD-simulations are increasingly used in this area to find weaknesses in the geometry of pasteurization plants and therefore prevent inadequate pasteurization. Furthermore, these simulations are used to improve the product quality by a gentler pasteurization process. This thesis deals with the warm-up process of a pasteurization process by means of a computer aided flow simulation (CFD) and was sponsored by AGRANA Fruit Austria GmbH. Frozen cubic fruit pieces are warmed up to the desired temperature of the pasteurization process by a pseudoplastic fluid. This process involves warming, melting, and mechanical stress on the fruit piece, which is simulated by the program OpenFOAM. The aim is to simulate the shear stress on the surface of the fruit piece, as this is crucial for knowing if the fruit piece undergoes an unwanted crushing. After the introduction and the theory that lead to the main topic, experiments are carried out to measure the material properties of strawberry jam. Here the relationship between shear rate, shear stress and temperature is measured and expressed by a formula. Then the experiment is simulated in OpenFOAM. This will verify the simulation and show that the simulation was consistent with the experiment. This test is necessary as the code for calculating the shear rate has been added at this stage. As a next step, the warm-up / thawing process is simulated and the established enthalpy balance shows that the thawing process is calculated incorrectly. It showed that the solver has problems with the solution of the fictional cp-Funktion, which has been created for the melting enthalpy. This was then replaced by a cascaded cp-Funktion across the melting range, allowing the solver to calculate the melting process. However, the warm-up process was still misrepresented. After an intensive error search, it showed that the thermal conductivity cannot, as seen before, be described by a constant, as the function of the heat conductivity has a strong effect on the thawing process. Therefore, an experiment had to be carried out to adjust the thermal conductivity since only constant values where found for that material in the literature. By adjusting the function of the thermal conductivity in the simulation, the function of the thermal conductivity of the potato was determined step by step. Thereafter, the warm-up / thawing process of the experiment could be simulated with very good approximation. Initially, cubic potato pieces were used in the experiment because of better handling. For the simulations, the used material changed to strawberries as a solid and strawberry jam as a liquid. As a next step, several simulations of strawberry pieces in strawberry jam were carried out. The obtained result is the correct simulation of the shearing stress acting on the surface of the fruit pieces. These results may change depending on the viscosity which varies according to changes in the shear rate and the temperature (thawing process). Now that the shear stress is calculated correctly, different solid-liquid systems can be combined and calculated in other works following this thesis. The simulated shear stress at the surface of the fruit piece has to be compared with literature data dealing with the maximum shear stress of solids. As a result, the stirring speed can be adjusted and the solids are not crushed.

Crystal structure and morphology of mechanically activated nanocrystalline Fe/BaTiO 3 was investigated using a combination of spectroscopic and microscopic methods. These show that mechanical activation led to the creation of new surfaces and the comminution of the initial powder particles. Prolonged milling resulted in formation of larger agglomerates of BaTiO 3 and bimodal particle size distribution, where BaTiO 3 particles were significantly larger than those of iron-containing phases. Milling times of 210 min and above lead to a significant decrease in temperature of the oxidation of iron in the sample, indicating abrupt change in reactivity. Raman spectroscopy analysis has revealed that activation had a pronounced influence on Fe/BaTiO 3 lattice, thereby affecting both the stability of the crystal structure and the phase transition phenomena.

We present a combination of a versatile low-temperature scattering-type near-field infrared microscope (LT-s-SNIM ) with a tunable infrared free-electron laser (FEL). Our s-SNIM operates over a broad temperature range from 15 - 300 K and is unique in being tunable over a broad frequency range, thanks to the FEL. The over-all LT-s-SNIM functionality down to lowest temperature was tested on both standard gold and structured silicon dioxide samples, revealing net near-field contrasts and no topography cross-talk. Secondly, we investigated several ferroelectric phase transitions in barium titanate single crystals at 273 K and 193 K, allowing to associate clear near-field resonances to every phase and each ferroelectric domain; here, the clear benefit of our LT-s- SNOM pays off, being able to record s-SNOM, PFM, KPFM and topographic data with one and the same tip from every sample surface spot. Thirdly, we used the Jahn-Teller-Transition in the piezoelectric material GVS to quantify the local temperature increase under the AFM tip upon IR irradiation.

1,4-diazoniabicyclo[2.2.2]octane diiodide monohydrate was synthesized by protonation of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO) with an excess of concentrated hydroiodic acid in water. It forms colourless rod-like crystals. At room temperature an orthorhombic unit cell, space group Cmc21, a = 7.781(2) Å, b = 13.010(3) Å, c = 11.610 (2) Å, V = 1175.3(4) Å3, Z = 4, is observed. Both nitrogen atoms bear a proton. The hydrate water ämolecule within the compound is statistically disordered on a site besides a crystallographic mirror plane at room temperature. DSC measurements indicate a phase transition at about –10 °C. A single crystal X-ray diffraction measurement at 123 K reveals a primitive unit cell, space group Pca21, a = 12.8835(2) Å, b = 7.6819(1) Å, c = 11.4392(2) Å, V = 1132.16(3) Å3, Z = 4. The water molecule with its hydrogen atoms is well ordered at this temperature. Two almost linear hydrogen bonds O—H···I are formed. The formation of hydrogen bonds is also detected by IR-spectroscopy with O—H stretching frequencies at -v = 3403 cm–1 and -v = 3354 cm–1, respectively.

Das Wachstum, die Struktur und das Desorptionsverhalten von ultradünnen Ag- Filmen auf einer Re(10-10)-Oberfläche wurden bei Ultrahochvakuum-Bedingungen, p≈4x10e-10 mbar, im Temperaturintervall von 120 bis 1200 K mittels nieder- und mittelenergetischer Elektronenbeugung (LEED und MEED) sowie mit Thermodesorptionsspektroskopie (TDS) untersucht. Das epitaktische Aufwachsen des bei 700 K aufgedampften Silbers wurde mit MEED in-situ bis zu einer Filmdicke von 14 Monolagen kontrolliert. Bei Oberflächenbedeckungen θ(Ag)0.09 ML mittels LEED beobachtete Ag-Überstrukturen lassen die Schlußfolgerung zu, daß selbst bei kleinen Ag-Stoffmengen die lokale Bedeckung der Oberfläche größer als deren nominale Bedeckung sein kann, wie das bei Inselbildung der Fall ist. Der Wachstumsmechanismus des Silbers kann in Anlehnung an das Ag/Ru(10-10)-System [LSC95] als eine Kombination eines Pseudo-Frank-van-der-Merwe- und eines ab θ(Ag)>2 ML folgenden Stranski-Krastanov-Wachstumsmodus aufgefaßt werden. Bei dem reversiblen c(2x2)↔(1x4)-Ordnungs-Ordnungs-Übergang spielt die Änderung der Entropie des Systems eine untergeordnete Rolle. Als treibende Kraft der Umwandlung kann vielmehr eine durch Koadsorption von Kohlenstoffmonoxid induzierte Änderung der Fläche des Adsorbats angesehen werden. Dabei stellt eine c(2x2)-Phase eine expandierte und eine (1x4)-Phase eine komprimierte Struktur dar. Der bei der Phasenumwandlung vom CO ausgeübte Spreitungsdruck, der dem zweidimensionalen Spreitungsdruck der jeweiligen Silberphase entspricht, läßt sich zu π(c(2x2))=9 mJ/qm und π(1x4)=35 mJ/qm abschätzen. Eine bei Raumtemperatur über mehrere Stunden im Restgas andauernde Umwandlungssequenz (1x4)→(1x5)→(1xn)→(1x1) kann dabei in diesem Sinne ebenfalls durch eine Erhöhung des CO-Partialdrucks der Restgasmischung drastisch beschleunigt werden und läuft bei p(CO)=1x10e-8 mbar innerhalb weniger Sekunden bis zu der dichtesten (1x1)-Struktur vollständig und reversibel ab. Ab T>530 K tritt zusätzlich eine temperatur- und bedeckungsgradabhängige Umwandlung der c(2x2)-Struktur in eine ungeordnete Phase auf. Aus LEED-I(T)-Messungen wurde ein T/θ-Phasendiagramm gewonnen, das Hinweise auf die Details des -Unordnungs-Übergangs lieferte: Für θ(Ag)≤1 ML verläuft dieser vermutlich über ein “Verdampfen” der kondensierten c(2x2)-Phase in ein ungeordnetes Ag-Gittergas und ab θ(Ag)>1 ML über eine Umwandlung in eine ungeordnete und vermutlich dichtgleiche Ag-“Flüssigkeit”. Mit den kritischen Parametern für Temperatur und Bedeckung, T(c)=760±15 K und θ(c)=1.46±0.05 ML, wurde nach dem Ising-Modell die Energie der repulsiven Wechselwirkung zwischen den Ag-Atomen zu 2.8 kJ/mol abgeschätzt. Eine quantitative LEED-I(V)-Analyse der auftretenden Oberflächenstrukturen ergab, daß eine (1x1)-Ag-Phase als eine pseudomorphe Bilage mit 2 Ag-Atomen pro Oberflächenelementarzelle vorliegt. Dagegen ist die räumliche Anordnung der Silberatome in der (1x4)- und der c(2x2)-Phase gegenwärtig noch nicht eindeutig bestimmt. Mehrere mögliche Strukturmodelle mit θ(Ag)=5/4 ML für eine (1x4)- und θ(Ag)=1 ML für eine c(2x2)-Phase werden derzeit theoretisch untersucht [Mes12]., The current thesis work reports on MEED (Medium Energy Electron Diffraction), LEED (Low Energy Electron Diffraction) and Thermal Desorption Spectroscopy (TDS) experiments that were performed to deepen the knowledge of the Ag/Re(10-10) system, especially of a peculiar reversible phase transformation of a high temperature c(2x2) into a low temperature (1x4) silver phase, which has already been described previously [Vol99]. The epitactic growth of vapor- deposited Ag on the Re(10-10) surface was controlled in-situ by MEED up to a film thickness of 14 ML by monitoring of the (0,0)-beam intensity at 700 K. For surface coverages θ(Ag)=2 ML the MEED intensity oscillates strongly with coverage and shows, according to a varying surface roughness, pronounced minima and maxima. A prominent feature occurring in this coverage range during cooling/heating cycles (300↔700 K) at constant coverage is a reversible phase transformation of a high temperature c(2x2)-Ag structure into a low temperature (1x4)-Ag phase. Only in the coverage θ(Ag)=1.5 ML no transformation was detected and the (1x4) phase remained stable in the entire temperature range. At θ(Ag)=2 ML (bilayer coverage) a well-ordered (1x1)-Ag structure develops, and the MEED intensity decays with increasing coverage monotonically. Around θ(Ag)≈4 ML an incommensurable (1x10) structure appears indicating a relaxation of the Ag film in [0001] direction. Thermal desorption of silver follows a complicated fractional-order kinetics. The energy of desorption for the first Ag monolayer is ΔE(des)=302 kJ/mol. At θ(Ag)≈2.5 ML ΔE(des) reaches 258 kJ/mol, which is almost identical with the sublimation enthalpy of bulk silver (ΔE(sub)(Ag)=266 kJ/mol). MEED and LEED measurements underline the pronounced tendency of silver to aggregate and to form islands. This is further corroborated by the observation of Ag superstructures (i. e., (1x4) and c(2x2),) even at low coverages beginning at θ(Ag)=0.09 ML, with the consequence that the local Ag coverage of the surface can be larger than the integral coverage (which induces some difficulties with respect to unambiguous coverage dependencies). Similar to the growth of Ag on the previously investigated Ru(10-10) surface growth mechanism of silver on Re(10-10) can be understood as a combination of a pseudo-Frank-van der Merwe and a Stranski- Krastanov growth mode, which sets in at coverage >2 ML. The reversible c(2x2)↔(1x4) order-order phase transition is strongly influenced by spurious coadsorption of CO, whereas a change in entropy of the system rather plays an insignificant role. The driving force of the transformation is presumably a change of the area of adsorbate induced by coadsorption of carbon monoxide, whereby the c(2x2) phase represents the expanded and the (1x4) phase the compressed structure. The spreading pressure of CO which equals the two- dimensional pressure of the respective silver phases could be estimated as π(c(2x2))=9 mJ/qm and π((1x4))=35 mJ/qm. In line with this interpretation, it was possible by exposure of a (1x4) phase to the (CO-containing) residual gas at room temperature to observe the whole phase transformation sequence (1x4)→(1x5)→(1xn)→(1x1) within several hours. On the other hand, these transformations could be induced to occur within only a few seconds by just raising the CO partial pressure to p(CO)= 1x10e-8 mbar. At T>530 K an additional temperature- and coverage-dependent order-disorder transition of the c(2x2) phase could be investigated by means of LEED-I(T) measurements. A T/θ phase diagram could be constructed that provided evidence that the system undergoes a transition between the 2D-condensed and the 2D-gas Ag phase (dissolution-condensation) for θ(Ag)≤1 ML and an order-disorder transition between the ordered 2D-condensed and the disordered 2D-“fluid” Ag phase of comparable densities at θ(Ag)>1 ML. A tentative application of the Ising model with critical parameters T(c)=760±15 K and θ(c)=1.46±0.05 ML suggests an approximate energy of the Ag-Ag repulsion of 2.8 kJ/mol. A quantitative LEED-I(V) analysis of the observed surface structures revealed that the (1x1) silver phase consists of a pseudomorphic bilayer with two Ag atoms per surface unit cell. The problem of the spatial position of silver atoms in the (1x4) and the c(2x2) phase, respectively, is currently not yet solved. However, currently performed dynamical LEED calculations seem to favor structure models with θ(Ag)=5/4 ML for the (1x4) phase and with θ(Ag)=1 ML for the c(2x2) phase, respectively [Mes12].

Membrane-supported liquid–liquid extraction uses artificial membranes for the generation of a phase interface between the two liquid phases involved in extraction. Additional equipment for the generation of droplets as well as phase separation afterwards is no longer necessary. Since the membranes used for this special type of extraction are quite well described concerning thickness, porosity, tortuosity and material it is possible to generate information about the diffusion coefficient of the component to be extracted within the preferred solvent from extraction trails easily. This article describes an experimental set-up for both the proof of principle of membrane-supported liquid–liquid extraction and, using a dedicated computer-aided data treatment, how to calculate the overall mass transfer coefficient as well as the diffusion coefficient for a given system within moderate testing duration.

A calculation method for flammability limits of gas phases with ethylene oxide in sterilisers was developed. Using the Software GasEq and the newly developed Makro "SterEx" for MS-Excel, flammability limits of mixtures with ethylene oxide, air and inert gases at temperatures between 20 degrees C and 100 degrees C and pressures between 0.4 bar and 1.0 bar can be calculated. This method can be used to easily determine safe operating conditions. The used semi-empirical model is based upon the assumption of constant flame temperature profiles at the flammability limits subject to the EO-concentration for different mixtures. To collect model parameters and to validate the model, several experiments with mixtures of ethylene oxide, nitrogen, carbon dioxide, water vapour and air were carried out to determine flammability limits. To simulate the structural conditions of sterilisers, the experiments were conducted in accordance to DIN EN 1839-B in a closed autoclave with temperatures and pressures relevant for sterilisation processes. The calculation of flammability limits of process gas mixtures with "SterEx" provides good agreement with flammability limits that were determined in experiments.

Zur aktiven Untergrundunterdrückung im CRESST-Experiment zur Suche nach Dunkler Materie werden Kryodetektoren mit szintillierenden Absorbern entwickelt. Das Szintillationslicht wird in einem weiteren Kryodetektor, dem Lichtdetektor nachgewiesen. Mit diesem Aufbau lassen sich Kernrückstoßereignisse (z.B. durch WIMPs, den hypothetischen Teilchen der Dunklen Materie) von voll ionisierenden Ereignissen (z.B. Photonen, Elektronen) unterscheiden. In dieser Arbeit wurde ein Lichtdetektor entwickelt, der eine Energieschwelle von nur 22.1 eV auf 5 Sigma Niveau hat. Es wurden erfolgreich koinzidente Messungen von thermischem Signal und Lichtsignal durchgeführt. Das Verständnis der Phasenübergangsmessungen der supraleitenden Thermometer und der thermoelektrischen Oszillationen wurde vertieft und experimentell bestätigt. In the frame of the dark matter search experiment CRESST cryogenic detectors with scintillating absorbers for active discrimination of background are developed. The scintilation light is detected with an aditional cryogenic detector the socalled light detector. With this setup one can discriminate between nuclear recoils (as by WIMPs the hypothetical particles of dark matter) and fully ionizing events (as by photons or electrons). In this work a light detector with an energy threshold of only 22.1 eV at a five sigma level could be fabricated. Thermal signals and light signals could be successfully measured coincidently. The understanding of phase transition measurements of the superconducting thermometers and of thermoelectric oscillations was improved and the results were experimentally proven.

Die thermale Renormierungsgruppe (TRG) ist eine nichtperturbative Methode zur Untersuchung thermaler Feldtheorien im Realzeitformalismus. Wir untersuchen mittels der TRG den Phasenübergang im skalaren O(N)-symmetrischen Modell, wobei wir ausführlich die Fälle N=1 und N=4 besprechen. Wir erweitern die Formulierung der TRG auf Systeme mit Fermionen und untersuchen den chiralen Phasenübergang im linearen Sigma-Modell gekoppelt an zwei Quarks. Anhand der Plasmon-Dämpfungsrate im skalaren O(1)-Modell zeigen wir, wie man im Rahmen der TRG Imaginärteile auf konsistente Weise numerisch berechnen kann. The thermal renormalization group (TRG) is a non-perturbative method for the investigation of real-time thermal field theory. Using the TRG we investigate the phase transition of scalar O(N)-theories and discuss extensively the case N=1 and N=4. We formulate the TRG for fermionic fields and investigate the chiral phase transition of the linear sigma model coupled to two quarks. We propose a consistent scheme for the calculation of thermal imaginary parts and calculate the thermal damping rate in a scalar theory.

Procera AllCeram is one of the all-ceramic systems with an aluminium-oxide core employing CAD/CAM technology. The aim of the current study was to investigate the fracture resistance of Procera AllCeram full-ceramic crowns with a reduced core design compared to the conventional method. In addition, a possible influence of the preparation form (molars or premolars) and the cementation material (glas-ionomer or composite) was analyzed. For both preparation forms, 30 ceramic cores with reduced margins (collarless cores, test) and 30 cores with extended cores (control) were veneered with porcelain in a standardized procedure (total 120 crowns). For the test group, Procera-AllCeram-margin ceramic material was used for the porcelain collar. 40 crowns each were cemented on stainless steel dies with either Ketac-Cem Aplicap or Panavia F. The additional 40 crowns were set on polyurethane dies without cementation and occlusally loaded until fracture occurred. Among the molar crowns, no differences were observed in fracture resistance neither for the different core designs (test or control) nor for the cementation materials. For the premolar form, fusing of a porcelain margin was associated with a reduction in fracture resistance, while the use of composite cement was accompanied with an increase. The present in vitro results indicate that for Procera AllCeram crowns with a highly undulating preparation margin, a conventional core design combined with adhesive cementation is preferable, especially in the posterior region due to higher chewing forces; this assumption needs to be proven in clinical studies.

Tooth-coloured adhesive inserted fiber posts are used to restore endodontically treated teeth. In this investigation, the tensile bond strength of two different fiber posts systems (ER DentinPost and DT Light Post) in combination with five different resin cements was tested. The posts were inserted into artificial root canals in bovine dentin using Clearfil Core, RelyX Unicem, Panavia 21ex, Panavia F2.0 und Calibra. Titan posts (ER-Kopfstift), inserted with zincphosphate cement served as control group. ER DentinPost inserted with Clearfil Core had significantly higher tensile bond strengths than in combination with Panavia F2.0 (221.70 +/- 17.99 N) or Calibra (212.37 +/- 45.20 N). DT Light Post in combination with Calibra (338.20 +/- 46.40 N), Panavia F2.0 (321.69 +/- 40.11 N) and Panavia 21ex (290.41 +/- 55.28 N) showed significantly higher tensile bond strengths compared to adhesive cementation with RelyX Unicem (211.57 +/- 32.35 N) and Clearfil Core (131.67 +/- 51.72 N). The tensile bond strength of the control group was in the upper third of the values (315.43 +/- 51.38 N). Optical analysis of the post surface after decementation demonstrated in all cases adhesive-cohesive mixed fractures. The adhesion of resin cement to the fiber posts and resin cement to root canal dentin is influenced by different factors. The combination of fiber post systems with the type of resin cement has a great influence on the tensile bond strength.

Standardized holes ("cavities") measuring 4 mm in diameter and 8 mm in depth were prepared using plexiglass cubes. The following LCUs were tested: Astralis 10 Halogen light curing units (LCU), Bluephase, Elipar Freelight 2 and SmartLite LED LCUs. Each LCU was examined according to the following test conditions. Light exposure time of 20 s and 40 s. Polymerization directly onto the composite, with a distance of 4 mm or through a 3 mm thick ceramic disk, respectively. The composite Tetric Ceram (A3) was inserted in one batch and after a seven-day incubation period the cubes were sectioned into two halves and polished. Knoop microhardness was determined 100, 200, 500, 1000, 1500, 2500, 3000, 4000, 5000 and 6000 microm from the occlusal surface. The total degree of polymerization of a composite specimen for any given curing time and curing light was determined by calculating the area under the hardness curve. Multiple linear regression revealed that the distance of the light tip from the composite, curing time and the LCU had a significant association with the degree of polymerization (p0.001). The same pattern of cure profile was shown by all LCUs during the course of the test. The hardest composite was usually encountered around 200 microm from the occlusal surface. It was concluded that without irradiation through ceramic and a light tip close to the composite a light exposure time of 20 s will sufficiently polymerize an increment of at least 2 mm. Polymerization through ceramic needs a curing time of 40 s from each side.

Alloys based on titanium or cobalt have been used as implant materials for decades with good success. Because of their natural oxide layer these alloys reveal good corrosion behaviour. In contact with physiological solution metal release takes place, which can cause inflammation. Coatings can improve the corrosion behaviour. In this study Ti6Al4V and Co28Cr6Mo alloys, which are frequently used as implant materials, were tested. Polished discs of these alloys and polished discs, which were coated with TiO2-layers by sol-gel chemistry, were compared regarding their corrosion behaviour and metal ion releasing. The releasing of Al, V, Ti, Co, Cr and Mo was quantified by ICP-MS analysis. The TiO2-coating reduced the release of all ions except of the Al-ion. Both alloys showed a deviating kinetic of ion releasing. In addition, cell response (cell vitality, cell proliferation, endothelial marker CD31 and actin allocation) of osteoblasts and endothelial cells were investigated.

It is well recognised from experiments that the nematic isotropic phase transition of liquid crystals shows a weak first order behaviour with only a small change in volume and entropy at the phase transition temperature. This leads to the assumption that the intermolecular packing of the liquid crystal molecules has to stay nearly the same in both phases. There already exist a lot of different model approaches for the description of the phase transition on a molecular level. In general, these models can be divided into lattice models and continuous models. They differ from their assumed interaction potential between the liquid crystal molecules. All these models treat the nematic liquid crystals in a unified manner as rigid or semi-flexible rods. As a consequence, these models need additional experimental input parameters to compare their predicted results with experimental measurements. In recent years computer simulations has been established for studying the molecular dynamics of liquid crystals. Nowadays, the application of detailed forcefields makes it possible to simulate the atomistic structures of the molecules. However, the simulation of a nematic isotropic phase transition is still limited by the computational cost of the atomistic calculations even for modern computer hardware. The restricted number of molecules within the atomistic model leads to a strong broadening of the temperature range of the phase transition. This makes it impossible to give the exact values of the phase transition quantities. Therefore, non of the existing models is able to predict the measured behaviour of the nematic liquid crystals in sufficient good approximation without using any experimental input data. In the current study we invited a new molecular model approach to fulfil this claim. We combined a new threedimensional thermodynamic statistical lattice model with a special kind of molecular dynamics simulations and applied this new approach on different nematic liquid crystals (PAA, MBBA, PAP, P5).

Der ferro-paramagnetische Phasenübergang eines nanokristallinen Materials wurde experimentell an nanokristallinem Gadolinium untersucht, das mit dem Verfahren der Edelgaskondensation hergestellt wurde. Messungen der magnetischen AC-Suszeptibilität im Nullfeld zeigen, dass die Curietemperatur in nanokristallinem Gadolinium zu niedrigeren Temperaturen verschoben ist. Mittels Anlassbehandlungen gelang es die mittlere Korngröße der Proben kontrolliert einzustellen und die funktionale Abhängigkeit der Tc-Verschiebung von der mittleren Korngröße zu ermitteln. Die Tc-Erniedrigung kann auf eine um ca. 20% geminderte interatomare magnetische Kopplung im Bereich von Korngrenzen erklärt werden. Darüber hinaus wurde eine Untersuchung der kritischen Exponenten durch Messungen isothermer Magnetisierungskurven durchgeführt. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Probengeometrie und die damit zusammenhängende Formanisotropie einen entscheidenden Einfluss auf das kritische Verhalten nanokristallinen Gadoliniums bewirken. The influence of nanocrystallinity on the ferro-to-paramagnetic phase transition was studied experimentally in gadolinium prepared by the inert-gas-condensation method. Measurements of the magnetic AC susceptibility indicate that the Curie temperature Tc is shifted to lower temperatures in the nanocrystalline state. Isothermal annealing of the samples resulted in controlled grain growth, thus permitting the functional dependence of the Tc shift on crystallite size to be determined. The reduction in Tc could be attributed to a 20% weakening of the interatomic magnetic coupling in the grain- boundary core regions. Further insight into the nature of the ferro-to-paramagnetic phase transition in nanocrystalline gadolinium was gleaned from a detailed analysis of critical exponent values extracted from isothermal magnetization curves. The critical behavior was found to depend sensitively on sample geometry through the associated form anisotropy.

In dieser Arbeit wird mit kolloidalen Suspensionen der Einfluß von Substratpotentialen auf zweidimensionale (2D) Systeme und deren Phasenverhalten untersucht. Superparamagnetische Kolloidpartikel werden dazu äußeren periodischen Potentialen mit quadratischer und hexagonaler Geometrie ausgesetzt, die durch eine holographische Methode nach dem Prinzip der optischen Pinzette erzeugt werden. Bei abnehmender Partikelwechselwirkung ist eine Anzahl unterschiedlicher Strukturen zu beobachten, beispielsweise tritt ein Übergang von einer kommensurablen zu einer nicht kommensurablen Struktur auf. Diese Resultate stimmen qualitativ mit numerischen Simulationen zum Vortex-Melting auf periodischen Substratpotentialen überein. Darüber hinaus ist jedoch zu beobachten, daß unter gewissen Voraussetzungen stärkere Substratpotentiale nicht unbedingt zu einer besseren Lokalisierung der Zwischengitterpartikel führt.Im zweiten Teil der Arbeit wird das Schmelzverhalten eines kleinen, kreisförmigen Systems aus binären Partikeln untersucht. Dabei wird ein komplexer mehrstufiger Phasenübergang beobachtet, der eine starke Abhängigkeit von der jeweiligen Anzahl der beiden Partikelarten zeigt.

In this thesis, several stochastic models are investigated, which are subjected to irreversible dynamics. Motivation for the presented work stems, on the one hand, from particular physical systems under consideration, which are modeled by the studied stochastic processes. Besides that, the models discussed in this thesis are, on the other hand, generally interesting from the point of view of statistical physics, since they describe systems far from thermodynamic equilibrium. Interesting properties to be encountered are, e.g., dynamical scaling behavior or continuous phase transitions. The first issue to be addressed, is the investigation of irreversibly aggregating systems, where the main emphasis is laid on aggregation of monopolarly charged clusters suspended in a fluid. For this purpose, rate equations are analyzed and Brownian dynamics simulations are performed. It is shown that the system crosses over from power-law cluster growth to sub-logarithmic cluster growth. Asymptotically, the cluster size distribution evolves towards a universal scaling form, which implies a 'self-focussing' of the size distribution. Another emphasis of this thesis is the investigation of nonequilibrium critical phenomena, in particular, the study of phase transitions into absorbing states (states that may be reached irreversibly). To this end, the continuous nonequilibrium phase transition of directed percolation, which serves as a paradigm for absorbing-state phase transitions, is analyzed by a novel approach. Despite the lack of a partition function for directed percolation, this novel approach follows the ideas of Yang-Lee theory of equilibrium statistical mechanics, by investigating the complex roots of the survival probability. Stochastic models such as directed percolation mimic spreading processes, e.g., the spreading of an infectious disease. The effect of long-time memory, which is not included in directed percolation and which corresponds to immunization in epidemic spreading, is investigated through an appropriate model. This model includes dynamical percolation (perfect immunization) as a special case, as well as directed percolation (no immunization). The critical behavior of this model is studied by means of Monte Carlo simulations, in particular for weak immunization. A further generalization is investigated, which allows spontaneous mutations and different species of spreading agents (pathogens). Restricting the analysis to perfect immunization and two spatial dimensions, it is shown by Monte Carlo simulations, that immunization leads to a crossover from dynamical to directed percolation. Other properties of this model are discussed in detail.

In dieser Arbeit wurde die modulierte Kristallstruktur der komplexionischen Verbindung trans-Tetraamminaquahydroxorhodium(III)-diperchlorat (1) eingehend mit Hilfe der Röntgenbeugung untersucht. Verbindung 1 bildet eine modulierte Kristallstruktur aus, in der sich die periodische Abweichung von der Grundstruktur kontinuierlich mit der Temperatur ändert. Die Periode der Modulationswelle kann kommensurabel oder inkommensurabel zu den Perioden des Translationengitters der Grundstruktur sein. Durch mehrere Röntgenbeugungsexperimente bei verschiedenen Temperaturen konnte der durch die Modulationswelle hervorgerufene Symmetrieabbau im Translationengitter der Kristallstruktur von 1 verfolgt werden. Der zur Lösung und Verfeinerung modulierter Strukturen von de Wolff, Janssen und Janner entwickelte (3+d)-dimensionale Überraumformalismus wurde anhand der Strukturen der eindimensional kommensurabel modulierten Tieftemperaturphase und der inkommensurabel modulierten Raumtemperaturphase von 1 exemplarisch diskutiert. Die Diskussion der Ergebnisse aus den temperaturabhängigen Beugungsexperimenten liefert einen Erklärungsansatz für die Entstehung der modulierten Struktur von 1. In der Kristallstruktur der Raum- und Tieftemperaturphase von 1 sind die Komplexkationen über [H3O2]--Gruppen zu eindimensionalen Ketten verknüpft. Die sehr starken Wasserstoffbrückenbindungen in den [H3O2]--Brücken scheinen bei dem Passungsproblem, das der modulierten Kristallstruktur von 1 zu Grunde liegt, eine Schlüsselrolle zu spielen. Diese Arbeit stellt einen Beitrag zu dem aktuellen Forschungsgebiet der aperiodischen Kristalle dar.

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In dieser Arbeit wird der Einfluss eines äußeren Potentials auf das Kristallisations- und Schmelzverhalten eines kleinen, kreisförmigen, zweidimensionalen Systems aus binären Kolloid-Partikeln untersucht. Die Kolloide sind superparamagnetisch; die Stärke ihrer repulsiven Wechselwirkung wird über ein externes Magnetfeld eingestellt. Das System ist binär bezüglich der Magnetisierung, des Gewichts und der Größe der Partikel. Die laterale, kreisförmig einschränkende Geometrie wird mit TEM-Netzchen hergestellt. Mittels Videomikroskopie und Bildverarbeitungsprogrammen werden die Koordinaten jedes Partikels bestimmt, so dass sich die Trajektorien bestimmen lassen.Die Systeme werden durch den sogenannten Plasmaparameter Γ charakterisiert, der die Wechselwirkung aller Teilchen, ihre Abstände und die Partikelanzahl berücksichtigt. Der Plasmaparameter ist vergleichbar einer inversen Systemtemperatur.Es wird ein mehrstufiger Schmelzprozess festgestellt. Die Struktur und die Dynamik der Partikel wird stark vom kreisförmigen Harte-Wand -Potential beeinflusst. So ordnen sich die großen Kolloide in einer Schalenstruktur an, die je nach Partikelzahl und Anzahlverhältnis der großen zu den kleinen Teilchen variiert. Das Schmelzverhalten ist nicht nur von diesem Anzahlverhältnis sondern auch von der genauen Verteilung der Kolloide abhängig.Weiter wird das mittlere Verschiebungsquadrat (MSD) für kleine Teilchen vorgestellt. Diese befinden sich im System gerade auf Plätzen, die zwischen zwei Schalen der großen Partikel liegen. Je höher das Magnetfeld ist, desto stärker ist die Wechselwirkung der Partikel untereinander, desto niedriger ist der Plateauwert des MSD, weil die Teilchen immer besser lokalisiert sind.Die kleinen Partikel beeinflussen auch die Schalenstruktur der großen. Es bilden sich Schalen der großen Teilchen mit anderen Anzahle

In dieser Arbeit wurde die modulierte Kristallstruktur der komplexionischen Verbindung trans-Tetraamminaquahydroxorhodium(III)-diperchlorat (1) eingehend mit Hilfe der Röntgenbeugung untersucht. Verbindung 1 bildet eine modulierte Kristallstruktur aus, in der sich die periodische Abweichung von der Grundstruktur kontinuierlich mit der Temperatur ändert. Die Periode der Modulationswelle kann kommensurabel oder inkommensurabel zu den Perioden des Translationengitters der Grundstruktur sein. Durch mehrere Röntgenbeugungsexperimente bei verschiedenen Temperaturen konnte der durch die Modulationswelle hervorgerufene Symmetrieabbau im Translationengitter der Kristallstruktur von 1 verfolgt werden. Der zur Lösung und Verfeinerung modulierter Strukturen von de Wolff, Janssen und Janner entwickelte (3+d)-dimensionale Überraumformalismus wurde anhand der Strukturen der eindimensional kommensurabel modulierten Tieftemperaturphase und der inkommensurabel modulierten Raumtemperaturphase von 1 exemplarisch diskutiert. Die Diskussion der Ergebnisse aus den temperaturabhängigen Beugungsexperimenten liefert einen Erklärungsansatz für die Entstehung der modulierten Struktur von 1. In der Kristallstruktur der Raum- und Tieftemperaturphase von 1 sind die Komplexkationen über [H3O2]--Gruppen zu eindimensionalen Ketten verknüpft. Die sehr starken Wasserstoffbrückenbindungen in den [H3O2]--Brücken scheinen bei dem Passungsproblem, das der modulierten Kristallstruktur von 1 zu Grunde liegt, eine Schlüsselrolle zu spielen. Diese Arbeit stellt einen Beitrag zu dem aktuellen Forschungsgebiet der aperiodischen Kristalle dar.

Mercuric iodide, HgI2, is a substance of technological interest because of its opto-electronic properties. It is of chemical and crystallographic interest because of the wealth of different crystal structures and structural motifs it assumes. At moderate temperatures and pressures, seven different phases have been reported. Three of them crystallize consecutively from organic solvents at room temperature: the stable red and two metastable orange and yellow phases. In this paper, we present the structures of the three phases at ambient conditions, where the orange one comprises three distinct structures, two structures at elevated temperature and pressure, and low-temperature studies of the red phase. The structures show a transition from semiconductor to molecular motifs: (1) HgI4-tetrahedra corner-linked into layers in the red phase; (2) Hg4I10-supertetrahedra corner-linked into either polytypically disordered layers or into three-dimensional interpenetrating diamond-like frameworks in diverse orange structures; (3) linear I–Hg–I molecules in the metastable yellow phase at ambient conditions; (4) bent I–Hg–I molecules with relatively short intermolecular Hg-I contacts in different structures at moderately elevated temperature and pressure. Very complex, apparently cubic diffraction pictures of orange crystals are explained by multiple twins comprising domains of all structures with supertetrahedra. The yellow metastable structure is shown to be different from the yellow phase formed above 400 K. The thermal expansion and the atomic thermal displacements of the red phase have been studied between 6 K and room temperature. The thermal motion of Hg is always larger than that of I. The experimental methods used in this work comprise many of the tools available today for modern crystallographic research: single crystal diffractometers equipped with area detectors in the home laboratory, synchrotron high-resolution powder diffraction, synchrotron powder diffraction with diamond anvil cells and furnaces, and low-temperature neutron powder diffraction.

In dieser Arbeit werden mit Kolloidpartikeln kleine, kreisförmige 2D-Systeme hergestellt und der Einfluss von unterschiedlichen äußeren Potentialen auf das Phasenverhalten untersucht. Die magnetischen Kolloide liegen auf einer Polymeroberfläche, welche derart strukturiert ist, dass die Partikel in kreisförmigen Löchern gefangen sind. Die repulsive Dipol-Wechselwirkung der Kolloide wird über ein von außen angelegtes Magnetfeld variiert. Alle Ergebnisse werden durch den Plasmaparameter charakterisiert. Dieser ist definiert durch die Wechselwirkungsenergie der Partikel untereinander in Einheiten der thermischen Energie kBT. Mit Hilfe von Videomikroskopie und Bildverarbeitungsprogrammen werden die Positionen und Trajektorien der Partikel als Funktion des Plasmaparameters bestimmt.In harten Wänden ordnen sich die Partikel in einer Schalenstruktur an. Die erste Anregungsmode ist eine kollektive Winkelbewegung einer ganzen Schale. Diese Winkelbewegung der Partikel wird in dieser Arbeit durch den angularen Diffusionskoeffizienten charakterisiert. Diese Größe offenbart in den Systemen in harten Wänden einen nicht-monotonen Verlauf als Funktion des Plasmaparameters. Um den Zusammenhang mit dem Anstieg der radialen Fluktuationen zu demonstrieren, wird ein spezielles Experiment mit einer Laserpinzette vorgestellt. Dieses zeigt experimentell den Zusammenhang der radialen Fluktuationen mit dem angularen Diffusionskoeffizienten.In den bisher diskutierten Systemen in harten Wänden wird die Expansion des Systems bei Erhöhung der Wechselwirkungsstärke unterdrückt. Um eine solche Expansion zuzulassen wurden Experimente mit weichen Wänden durchgeführt.Im letzten Teil dieser Arbeit wird schließlich ein ausgedehntes System untersucht, welches einem periodischen Linienpotential ausgesetzt wird. Hierdurch wird eine Anisotropie von Fluktuationen in zwei senkrechten Raumrichtungen vorgegeben. Mit Hilfe des Lindemann-Parameters wird der Einfluss auf den Phasenübergang untersucht.

In der vorliegenden Arbeit mit dem Titel "Quantenmechanische Berechnungen und Molekulardynamik Simulation des Flüssigkristalls 4-(trans-4'-Pentyl-Cyclohexyl)-Benzonitril (5PCH)" werden nematische und isotrope Phasen der flüssigkristallinen Substanz 4-(trans-4'-Pentyl-Cyclohexyl)-Benzonitril (5PCH) über einen weiten Temperaturbereich molekulardynamisch simuliert. Zu diesem Zweck werden temperaturabhängige Simulationsserien mit unterschiedlichen Simulationspaketen und Simulationsmethoden durchgeführt (MOSCITO und GROMOS). Ein methodischer Unterschied dieser beiden Serien liegt in der Behandlung der elektrostatischen Wechselwirkung. Während für die GROMOS-Simulationen ein Abschneideverfahren bezüglich der Schwerpunkte neutraler Ladungsgruppen angewendet wird, wird in den MOSCITO-Simulationen zur Behandlung dieser Wechselwirkungen die Ewald-Summationstechnik benutzt. Weiterhin liegen beiden Simulationsserien unterschiedliche Kraftfelder zugrunde. In den GROMOS-Simulationen werden lediglich die schweren Atome des 5PCH-Molekuels explizit als Wechselwirkungszentren berücksichtigt (UA-Modell). Die Ladungen werden durch Anpassungen an das quantenmechanisch mittels HF/6-31G* berechnete elektrostatische Potential in der Umgebung eines freien Moleküls gewonnen. Beiden Simulationsserien ist gemeinsam, dass die Phasenübergangstemperatur vom nematischen Flüssigkristall zur isotropen Flüssigkeit nicht bestimmt werden kann. Die simulierten nematischen Phasen liegen bei Temperaturen oberhalb der experimentellen Phasenübergangstemperatur in einem metastabilen Zustand vor, der auf der für Simulationen typischen Zeitskala von etwa einer ns kein Verschwinden des Ordnungsparameters erkennen läßt. Es zeigt sich, dass es sowohl in der nematischen als auch in der isotropen Phase zu einer bevorzugten Ausbildung antiparalleler Dimere kommt. Für die Bildung dieser Assoziate ist die elektrostatische Wechselwirkung von entscheidendem Einfluss. Hier lag auch der wesentliche strukturelle Unterschied der beiden Simulationsserien. In den GROMOS-Simulationen sind diese Dimere sehr viel ausgeprägter als in den MOSCITO-Simulationen, was auf die unzureichende Parametrisierung des Coulomb-Anteils der Wechselwirkungsfunktion zurückzuführen ist. Es kann gezeigt werden, dass die ausgebildeten Dimere und damit auch die elektrostatische Wechselwirkung essentiell für den Existenzbereich der Mesophase sind. Die Dynamik dieser beiden Systeme unterscheidet sich nicht wesentlich. Die translatorische Diffusion entspricht in beiden Modellen den Experimenten. Ein erstaunliches Phänomen zeigt sich beim Vergleich experimentell bestimmter Dipol-Dipol-Relaxationszeiten der C-H-Bindungen in der Alkyl-Kette mit den Ergebnissen der Simulation. Obwohl die Torsionspotentiale innerhalb der Pentyl-Kette in beiden Simulationen stark voneinander abweichen, erhält man in etwa die gleichen Umorientierungskorrelationszeiten. Diese liegen durchweg oberhalb der experimentellen Ergebnisse.

Thermosensitive hydrophile Gele werden bei einem Verfahren zur Behandlung von Prozesswaessern benutzt, um Wasser oder Wert- und Schadstofffe voneinander zu trennen. Bei diesen Gelen handelt es sich um Polymere, die ein dreidimensionales Netzwerk bilden, in waessrigen Loesungen stark aufquellen und durch ihre molekulare Struktur eine Trennung bewirken. Die Fluessigkeitsaufnahme und -abgabe durch das Gel ist reversibel und steuerbar. Das Verfahren wurde im Labormassstab an verschiedenen Prozesswaessern erfolgreich erprobt und am Beispiel der Behandlung von verduennten Wasserlackloesungen in den Technikumsmassstab umgesetzt.

The equation of state of mercury telluride, HgTe, has been measured under pressure in its zincblende and cinnabar phases up to 800K, by X-ray diffraction under synchrotron radiation in a large volume Paris-Edinburgh cell. The thermal expansion coefficient decreases to zero around 1.1 GPa and then becomes negative up to the first-order phase transition to the high-pressure cinnabar phase, around 1.4 GPa. This behavior is related to the increase with temperature of the nonlinearity in the pressure dependence of the bulk modulus. It indicates an overall softening of the phonon branches of zincblende HgTe prior to the phase transition which characterizes a second-order pretransitional behavior.