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Centrifugation steps are regularly used for neutrophil isolation. Thereby, the influences of applied g-forces on the functionality of PMNs have hardly been analyzed and could consequently have been overlooked or led to biased results. We now hypothesize that blood PMNs—when gently isolated—can be long-lived cells and they physiologically become apoptotic rather than NETotic. Neutrophils were isolated from whole blood without centrifugation using a sedimentation enhancer (gelafundin). PMNs were analyzed via live-cell imaging for migratory activity and vitality condition by fluorescent staining. Native neutrophils showed still relevant migratory activity after more than 6 days ex vivo. The percentage of cells that were annexin V+ or PI+ increased successively with increasing ex vivo time. In addition, the characteristics of DAPI staining of gently isolated granulocytes differed markedly from those obtained by density gradient separation (DGS). We conclude that NETosis occurring after DGS is the consequence of applied g-forces and not a physiological phenomenon. Future studies on neutrophils should be performed with most native cells (applied g-time load as low as possible).

Bone marrow-derived mesenchymal stromal cells (BMSCs) respond to a variety of tumor cell-derived signals, such as inflammatory cytokines and growth factors. As a result, the inflammatory tumor microenvironment may lead to the recruitment of BMSCs. Whether BMSCs in the tumor environment are more likely to promote tumor growth or tumor suppression is still controversial. In our experiments, direct 3D co-culture of BMSCs with tumor cells from the head and neck region (HNSCC) results in strong expression and secretion of MMP-9. The observed MMP-9 secretion mainly originates from BMSCs, leading to increased invasiveness. In addition to our in vitro data, we show in vivo data based on the chorioallantoic membrane (CAM) model. Our results demonstrate that MMP-9 induces hemorrhage and increased perfusion in BMSC/HNSCC co-culture. While we had previously outlined that MMP-9 expression and secretion originate from BMSCs, our data showed a strong downregulation of MMP-9 promoter activity in HNSCC cells upon direct contact with BMSCs using the luciferase activity assay. Interestingly, the 2D and 3D models of direct co-culture suggest different drivers for the downregulation of MMP-9 promoter activity. Whereas the 3D model depicts a BMSC-dependent downregulation, the 2D model shows cell density-dependent downregulation. In summary, our data suggest that the direct interaction of HNSCC cells and BMSCs promotes tumor progression by significantly facilitating angiogenesis via MMP-9 expression. On the other hand, data from 3D and 2D co-culture models indicate opposing regulation of the MMP-9 promoter in tumor cells once stromal cells are involved.

TRPCs (transient receptor potential classical or cation channels) play a crucial role in tumor biology, especially in the Ca2+ homeostasis in cancer cells. TRPC4 is a pH-sensitive member of this family of proteins. As solid tumors exhibit an inversed pH-gradient with lowered extracellular and increased intracellular pH, both contributing to tumor progression, TRPC4 might be a signaling molecule in the altered tumor microenvironment. This is the first study to investigate the expression profiles of TRPC4 in common skin cancers such as basal cell carcinoma (BCC), squamous cell carcinoma (SCC), malignant melanoma (MM) and nevus cell nevi (NCN). We found that all SCCs, NCNs, and MMs show positive TRPC4-expression, while BCCs do only in about half of the analyzed samples. These data render TRPC4 an immunohistochemical marker to distinguish SCC and BCC, and this also gives rise to future studies investigating the role of TRPC4 in tumor progression, and especially metastasis as BCCs very rarely spread and are mostly negative for TRPC4.

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023; Aachen : RWTH Aachen University 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme (2023). = Dissertation, RWTH Aachen University, 2023, The search for alternative technologies to generate and store energy, together with the need to close carbon cycles, is providing a renaissance for organic electrochemistry. This work addresses the advancement of promising methods in the context of an electrified biorefinery.As a long-term goal of most industrial chemical processes, continuous reactions are also of great interest for electrification. Therefore, general concepts for Kolbe and non-Kolbe electrolysis in flow cells were investigated using model systems. It was found that Kolbe electrolysis is particularly suitable for semi-continuous conversions due to concentrated substrate solutions. Using the dimerization of levulinic acid as an example, previous literature results were exceeded with a yield of 75%. In non-Kolbe electrolysis, various reactor designs were realized using conventional fabrication methods as well as 3D printing. The synthesis of a promising drop-in fuel mixture was then tested in the continuous flow cell, achieving a space-time-yield seven times higher than the optimized batch reaction. Lastly, 3D printing was shown to make microreactors accessible for non- Kolbe electrolysis. To make electrochemical reactions even more efficient, different reduction reactions of levulinic acid were investigated that could be coupled to Kolbe electrolysis. Direct hydrogenation, already discussed in the literature, was used here to demonstrate the suitability of screen-printed electrodes for subsequent in situ spectroscopic studies. A novel reductive valorization was demonstrated by nitrogen incorporation and cyclization to 1,5-dimethylpyrrolidone in yields up to 78%.In another study of coupling anodic and cathodic conversions, the glucose dimer cellobiose was converted to the fine chemicals cellobitol and cellobionic acid. The electrochemical synthesis of cellobitol was not demonstrated before. While the oxidation reaction had already been studied by cyclic voltammetry and the synthesis of cellobionic acid had been reported, yields of 94% were achieved for the first time by using a redox mediator. In the last part of the work, spectroelectrochemical methods were established to study the adsorption of the organic substrates on electrode surfaces and ultimately to advance the understanding of the reaction mechanisms. Using in situ ATR-SEIRAS, the competition of Kolbe electrolysis and OER was compared in aqueous and methanolic solutions. Competitive adsorption was also observed for the reductive conversions of levulinic acid, simultaneously confirming that the reactions occur within the Helmholtz layer. In addition, an in situ Raman measurement cell was developed in which low-cost screen-printed electrodes can be used for screening studies., Published by RWTH Aachen University, Aachen

We review our recent experimental results on the non-destructive quantum-state detection and spectroscopy of single trapped molecules. At the heart of our scheme, a single atomic ion is used to probe the state of a single molecular ion without destroying the molecule or even perturbing its quantum state. This method opens up perspectives for new research directions in precision spectroscopy, for the development of new frequency standards, for tests of fundamental physical concepts and for the precise study of chemical reactions and molecular collisions with full control over the molecular quantum state.

BackgroundOver the past decade, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy has been used to predict novel milk protein phenotypes. Genomic data might help predict these phenotypes when integrated with milk FTIR spectra. The objective of this study was to investigate prediction accuracy for milk protein phenotypes when heterogeneous on-farm, genomic, and pedigree data were integrated with the spectra. To this end, we used the records of 966 Italian Brown Swiss cows with milk FTIR spectra, on-farm information, medium-density genetic markers, and pedigree data. True and total whey protein, and five casein, and two whey protein traits were analyzed. Multiple kernel learning constructed from spectral and genomic (pedigree) relationship matrices and multilayer BayesB assigning separate priors for FTIR and markers were benchmarked against a baseline partial least squares (PLS) regression. Seven combinations of covariates were considered, and their predictive abilities were evaluated by repeated random sub-sampling and herd cross-validations (CV).ResultsAddition of the on-farm effects such as herd, days in milk, and parity to spectral data improved predictions as compared to those obtained using the spectra alone. Integrating genomics and/or the top three markers with a large effect further enhanced the predictions. Pedigree data also improved prediction, but to a lesser extent than genomic data. Multiple kernel learning and multilayer BayesB increased predictive performance, whereas PLS did not. Overall, multilayer BayesB provided better predictions than multiple kernel learning, and lower prediction performance was observed in herd CV compared to repeated random sub-sampling CV.ConclusionsIntegration of genomic information with milk FTIR spectral can enhance milk protein trait predictions by 25% and 7% on average for repeated random sub-sampling and herd CV, respectively. Multiple kernel learning and multilayer BayesB outperformed PLS when used to integrate heterogeneous data for phenotypic predictions.

Spectator oxo ligands are ubiquitous in catalysis, in particular in olefin epoxidation and olefin metathesis. Here we use computationally derived 17O NMR parameters to probe the electronic structure of spectator oxo ligands in these two reactions. We show that 17O NMR parameters allow to distinguish between doubly-bonded and triply-bonded oxo ligands, giving detailed insights into the frontier molecular orbitals involved in the metaloxo bonds along the reaction pathway. On the one hand, our study shows that in olefin epoxidation catalysed by methyltrioxorhenium (MTO), the oxo ligand significantly changes its bonding mode upon formation of the oxygen-transferring Re-oxo-bisperoxo-species, changing its nature from a doubly bonded to a triply bonded oxo ligand. On the other hand, only minor changes in the binding mode are found along the olefin metathesis reaction pathway with Mo- and W-based oxo-alkylidene species, in which the oxo ligand behaves as a triply bonded ligand throughout the reaction. This finding contrasts earlier studies that proposed that the change of binding mode of the oxo ligand was key to metallacyclobutane formation., Chimia, 74 (4), ISSN:0009-4293

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Aggregation von organischen Molekülen auf Edelmetalloberflächen. Dabei dienen die ersten beiden Kapitel als Einleitung bzw. führen in die Grundlagen und experimentelle Methoden ein. In Kapitel 3 wurde die Adsorption von drei verschiedenen MePc’s (engl. metal phthalocyanine) auf einer Ag(110)-Oberfläche mittels PEEM und der Anderson- Methode untersucht. Dabei wurde das Hauptaugenmerk vor allem auf die Änderung der Austrittsarbeit gelegt. Die Ergebnisse aus diesem Kapitel dienten vor allem, in Bezug auf die nachfolgenden Kapitel, als Grundlage für die Interpretation der PEEM-Daten. Es wurde gezeigt, dass die Adsorption von Molekülen auf der Oberfläche einen starken Einfluss auf die Änderung der Austrittsarbeit hat und damit ein Hauptfaktor für die mittlere Elektronenausbeute des PEEM’s ist. In Kapitel 4 bis 6 wurde der Einfluss der Aurophile (anziehende Wechselwirkung zwischen Gold-Atomen welche in Au(I)-Komplexen vorkommt) bei der Adsorption von (NapNC)Au(I)Cl (aurophiles Molekül) auf Au(111) und Au(110) analysiert. Es wurden mehrere Aufdampfexperimente, mit verschiedenen Bedeckungen, vorgenommen. Das Wachstum wurde dabei mit PEEM und DRS in-situ in Echtzeit beobachtet. Danach wurden die mit einer gewissen Bedeckung präparierten Proben im STM und LEED für die Sturkturaufklärung untersucht. Es zeigte sich einerseits das, auch nach der Sublimation der Moleküle und anschließender Kondensation auf der Oberfläche, die Aurophile Wechselwirkung zwischen den Molekülen bestehen bleiben kann. Dies hängt jedoch ab vom Bedeckungsgrad und dem gewählten Subtrat ab. Der Fokus im abschließenden Kapitel 7 lag auf der Adsorption von DHTAP auf Cu(110) bzw. einer Cu(110)-(2×1)O-Oberfläche. Dabei zeigten sich wiederum große Unterschiede im Wachstum in Bezug auf das gewählte Substrat. Es lässt sich für diese Modellsysteme eine umfassende Strukturaufklärung für das Wachstum der ersten Monolage The present work deals with the aggregation of organic molecules on precious molecules on noble metal surfaces. The first two chapters serve as an introduction and shows the basic principles and experimental methods. In chapter 3, the adsorption of three different MePc’s (metal phthalocyanines) on a Ag(100)-surface was investigated using PEEM and the Anderson method. The main focus was on the change in the work function. The results from this chapter served as a basis for the interpretation of the PEEM data in relation to the following chapters. It has been shown that the adsorption of molecules on the surface has a strong influence on the change in the work function and is therefore also a main factor for the mean electron yield (MEY) of the PEEM. In chapters 4 to 6, the influence of the aurophilic interaction (attractive interaction between gold atoms which occurs in Au(I) complexes) in the adsorption of (NapNC)Au(I)Cl (aurophilic molecule) on Au(111) and Au(110). Several evaporation experiments were carried out with different coverages. The growth was observed with PEEM and DRS in real time. Afterwards, the samples prepared with a certain coverage were examined in the STM and LEED for the evaluation of the structure. On the one hand, it was found that, even after sublimation of the molecules and subsequent condensation on the surface, the aurophilic interaction between the molecules can remain between the molecules can persist. However, this depends on the degree of coverage and the chosen substrate. The focus in the final chapter 7 was on the adsorption of DHTAP on Cu(110) or a Cu(110)-(2×1)O surface. This again showed large differences in growth with respect to the chosen substrate. It comprehensive structure elucidation for the growth of the first monolayer in the can be found in the literature. By means of PEEM- and DRS/RDS-experiments, however, the multilayer growth was also investigated and provided first re eingereicht von Michael Györök MSc BSc Dissertation Universität Linz 2022

Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC) als Strom- und W��rmeproduzent der Zukunft stellt eine wichtige Schl��sseltechnologie f��r eine klimafreundliche Energieversorgung dar. Vorrangige Entwicklungsziele sind die Verbesserung der Lebensdauer und die Verringerung der Kosten der SOFC-Komponenten. In dieser Arbeit werden mikrostrukturelle Ver��nderungen, die w��hrend der Zellherstellung und im Betrieb (Alterungsverlauf) auftreten, durch den Einsatz mehrskaliger Untersuchungsmethoden identifiziert.

Activation of the Ca2+ activated Cl- channel TMEM16A is proposed as a treatment in inflammatory airway disease. It is assumed that activation of TMEM16A will induce electrolyte secretion, and thus reduce airway mucus plugging and improve mucociliary clearance. A benefit of activation of TMEM16A was shown in vitro and in studies in sheep, but others reported an increase in mucus production and airway contraction by activation of TMEM16A. We analyzed expression of TMEM16A in healthy and inflamed human and mouse airways and examined the consequences of activation or inhibition of TMEM16A in asthmatic mice. TMEM16A was found to be upregulated in the lungs of patients with asthma or cystic fibrosis, as well as in the airways of asthmatic mice. Activation or potentiation of TMEM16A by the compounds Eact or brevenal, respectively, induced acute mucus release from airway goblet cells and induced bronchoconstriction in mice in vivo. In contrast, niclosamide, an inhibitor of TMEM16A, blocked mucus production and mucus secretion in vivo and in vitro. Treatment of airway epithelial cells with niclosamide strongly inhibited expression of the essential transcription factor of Th2-dependent inflammation and goblet cell differentiation, SAM pointed domain-containing ETS-like factor (SPDEF). Activation of TMEM16A in people with inflammatory airway diseases is likely to induce mucus secretion along with airway constriction. In contrast, inhibitors of TMEM16A may suppress pulmonary Th2 inflammation, goblet cell metaplasia, mucus production, and bronchoconstriction, partially by inhibiting expression of SPDEF. ispartof: INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES vol:22 issue:15 ispartof: location:Switzerland status: published

Im Rahmen der Forschungsarbeiten zur Wechselwirkung von magnetotaktischen Bakterien mit Uran am Beispiel des Mikroogranismus Magnetospirillum magneticum AMB-1 konnte gezeigt werden, dass dieser ein interessantes Potential aufweist, Uranyl in wässrigen Systemen zu sorbieren. Es stellte sich heraus, dass unter den gegebenen Bedingungen, zwischen 80 und 95 % der Ausgangskonzentrationen, im Bereich von 0,1 mM, innerhalb von 25 Stunden sorbiert werden konnte. Den Daten ist zu entnehmen, dass die prozentuale Sorptionskapazität durch die Biomassekonzentration beeinflusst werden kann, mit dem Ergebnis, dass mehr Biomasse zu einer höheren Sorption führt und der Sorptionsprozess somit schneller vonstatten geht. Die Variation der Urankonzentration zeigt, dass auch Konzentrationen

Im Gegensatz zu klassischen Lasern, bei denen viele Emitter mit der Resonatormode wechselwirken, tragen bei Mikrolasern zum Teil nur wenige Quantenemitter zur Emission bei. Bei Mikrolasern mit geringem Modenvolumen ist die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den Quantenemitter und der Resonatormode sehr hoch und kann sich sogar im Regime der starken Kopplung befinden. Die Beschreibung der starken Kopplung erfolgt üblicherweise im Bereich schwacher Anregung und im Rahmen der Quantenelektrodynamik in Resonatoren. Klassische Laser hingegen arbeiten in der Regel bei hoher Anregung im Regime der schwachen Kopplung. Der Übergangsbereich zwischen dem Regime der schwachen Anregung und dem der hohen Anregung ist für Mikrolaser mit wenigen Quantenpunkten kaum erforscht. Dieser Bereich ist von großer Relevanz für die Charakterisierung eines Lasers, da sich die Laserschwelle in diesem Bereich befindet. Bei klassischen Lasern kann die Laserschwelle unter anderem anhand einer ausgeprägten Nichtlinearität in der Eingangs/Ausgangs-Kennlinie ermittelt werden. Für Mikrolaser hingegen zeigen diese und andere Größen kontinuierliche Übergänge von thermischer zu kohärenter Emission und können somit nicht mehr zur eindeutigen Bestimmung der Laserschwelle verwendet werden. Im ersten Teil dieser Arbeit werden Mikrolaser auf Basis von Quantenpunkt-Mikrosäulenresonatoren, bei denen sich im Niederanregungsregime ein einzelner Quantenpunkt in starker Kopplung mit der Resonatormode befindet, hinsichtlich ihrer Lasereigenschaften untersucht. Dazu wird ein Modell vorgestellt, welches die Emissionsspektren im Bereich der Laserschwelle eines stark gekoppelten Systems korrekt beschreiben kann. Dieses Modell kann genutzt werden, um den Übergang vom Regime der starken Kopplung zum Regime der schwachen Kopplung in Abhängigkeit der Laserschwelle zu quantifizieren. Darüber hinaus kann die Kopplungsstärke zwischen dem einzelnen Quantenpunkt und der Resonatormode extrahiert werden. Dieses Modell wurde in Zusammenarbeit mit PD Dr. Christopher Gies und seinen Kollegen an der Universität Bremen erstellt. Die Kopplungsstärke und weiteren Systemparameter werden genutzt, um im Rahmen von numerischen Simulationen, die Messungen zu beschreiben und der Fragestellung nachzugehen: Kann ein einzelner Quantenpunkt die benötigte Verstärkung liefern, um einen Einzel-Quantenpunkt-Laser zu realisieren? Dabei wird das aktive Medium auf zwei Arten simuliert. Die erste Simulation beschreibt einen einzelnen resonant gekoppelten Quantenpunkt als aktives Medium. Dieses simulierte System ist nicht in der Lage, die Laserschwelle zu erreichen oder die in Rahmen dieser Arbeit gewonnenen experimentellen Daten zu beschreiben. Das zweite simulierte System entspricht dem Ersten, wobei zusätzlich zum resonanten Quantenpunkt noch wenige Hintergrundemitter zur Emission beitragen. Dieses simulierte System kann die Gegebenheiten des Experiments quantitativ beschreiben und die Verstärkung des aktiven Mediums genügt, um über die Laserschwelle zu gelangen. In diesem Fall befindet sich das gekoppelte System aus Quantenpunkt und Resonatormode oberhalb der Laserschwelle weiterhin im Regime der starken Kopplung. Damit konnte demonstriert werden, dass starke Kopplung und Lasing in einem Quantenpunkt-Mikroresonatorsystem koexistieren können. Der zweite Teil dieser Arbeit untersucht den Einfluss der Hintergrundemitter auf das Emissionsverhalten eines Quantenpunkt-Mikrolasers. Durch eine umfassende experimentelle und theoretische Studie werden die Beiträge eines einzelnen, resonanten Quantenpunktes und von einem Ensemble von 160 Hintergrundemittern separat betrachtet. Experimentell wird diese Studie durch ein zwei-Farben Anregungsschema ermöglicht. Dabei kann zwischen der Verstärkung eines Quantenpunkt-Ensemble und der Verstärkung von wenige Emitter mit einer begrenzten Verstärkung graduell gewechselt werden. Dieses spiegelt sich wider in einem graduellen Wechsel der Charakteristiken eines makroskopischen Lasers zu denen eines Mikrolasers. Die theoretische Beschreibung des resonanten Quantenpunktes und der Hintergrundemitter erfolgt auf einer mikroskopischen Ebene. Aus dieser mikroskopischen Beschreibung kann ein effektiver Beta-Faktor abgeleitet werden, der den Anteil der spontanen Emission in die Lasermode beschreibt und die verschiedenen Beiträge zur Verstärkung berücksichtigt. Diese theoretische Beschreibung wurde in Zusammenarbeit mit Mawussey Segnon, PD Dr. Christopher Gies und ihren Kollegen an der Universität Bremen erstellt. Der dritte Teil dieser Arbeit untersucht deterministisch hergestellte Quantenpunkt-Laser hinsichtlich ihrer Lasereigenschaften. Bei diesen Strukturen werden die Quantenpunkte mithilfe einer Oxidapertur gezielt in das Maximum des elektrischen Felds innerhalb des Resonators integriert. Mithilfe von Messungen der Photonenzahlstatistik und der Autokorrelationsfunktion zweiter und höherer Ordnung kann gezeigt werden, dass ca. zehn dieser selbstorganisierten Quantenpunkte mit hoher optischer Qualität genügend Verstärkung bereitstellen, um über die Laserschwelle zu gelangen. Ermöglicht wird die Messung der Photonenzahlstatistik und der Autokorrelationsfunktion zweiter und höherer Ordnung durch einen Photonenzahl-auflösenden Detektor. Zusammenfassend eignen sich Laser auf Basis von Quantenpunkt-Mikrosäulenresonatoren vorzüglich, um Effekte der Quantenelektrodynamik in Resonatoren im Halbleitermaterialsystem zu untersuchen. Darüber hinaus besitzen sie großes Potential für neuartige Bauelemente auf Basis von Effekten der Quantenelektrodynamik und sind vergleichsweise einfach in bewährte elektronische und optische Schaltungen auf Halbleiterbasis integrierbar. Bezüglich einer hohen Ausbeute bei der Herstellung dieser Bauelemente, ist ein deterministisches Herstellungsverfahren von außerordentlicher Wichtigkeit., In classical semiconductor lasers, lasing is sustained by stacked quantum wells or by a large number of quantum dots. In contrast, microlasers base their lasing action on only a few quantum emitters which strongly interact with the cavity mode. This interaction of few quantum emitters with the cavity mode is described in the framework of cavity quantum electrodynamics and can take place in the regime of strong coupling, which is usually studied under weak excitation. Classical lasers operate in the regime of weak emitter-cavity coupling but under strong excitation conditions. This region of excitation is crucial for the characterization of a lasers, as it contains the threshold for all kinds of lasers. The region of intermediate excitation is widely unexplored for microlasers. For classical lasers the threshold can be determined e.g. from the nonlinearity in the input-output curve. In the case of microlasers this and other quantities can exhibit a smooth transition from thermal to coherent emission without a pronounced nonlinearity and cannot be used to non-ambiguously determine the laser threshold. The first part of this work examines the laser properties of a quantum dot microlaser were a single quantum dot is strongly coupled to the cavity mode in the weak excitation regime. A theoretical model is introduced to describe the spectra of this strongly coupled system at the lasing threshold. This sophisticated description of the spectra can be used to quantify the regions were the single quantum dot is in the strong and weak coupling regime and the laser threshold. Additionally the system parameters can be extracted and can be used to numerically simulate a single quantum dot inside a cavity. This simulation shows, that the quantum dot under study is not able to provide sufficient gain to cross the laser threshold. To perfectly match experimental observations with simulations a few background quantum dots have to be added to the gain material. With this gain material the structure is able to reach the lasing threshold. The strongly coupled system can cross the laser threshold while staying in the regime of strong coupling. Therefore, this work demonstrates that strong coupling and lasing can coexist in quantum dot microlasers. The theoretical model was developed in cooperation with PD Dr. Christopher Gies and his colleagues from the University of Bremen. The second part of this work analyzes in detail the contribution of the background emitters to lasing. A comprehensive experimental and theoretical study is used to examine separately the contribution of the resonant quantum dot and the contributions of an ensamble of 160 background emitters to laser emission. Experimentally, the study is based on a two-color excitation scheme that allows to switch continuously between the characteristics of a classical laser and of a single-quantum-dot microlaser. The former is composed by a quantum dot ensemble as gain medium while the latter exhibits only few quantum dots contributing to lasing. The theoretical description is based on a microscopic theory with an effective description of the background emitter. With that description an effective Beta-factor can be introduced, which describes the fraction of spontaneous emission, funneled into laser mode by the different gain contributions. This theoretical description was developed in cooperation with Mawussey Segnon, D Dr. Christopher Gies and their colleagues from the University of Bremen. The third part of this work examines micropillar lasers with site-controlled quantum dots as active medium. The fabrication of these lasers is based on an oxide aperture as a burried stressor to deterministically grow quantum dots in the maximum of the electrical field distribution inside the cavity. The examined structure possesses roughly ten quantum dots with a high optical quality. Measurements of the autocorrelation function of second and higher orders and the photon number distribution prove the crossing of the laser threhold. The former measurement was executed with the help of a photon number resolving transition-edge sensor. Quantum dot micropillars are well suited to study the effects of cavity quantum electrodynamics in solid state systems. They are perfectly suited for future solid-state nanophotonic integrated circuits based on cavity quantum electrodynamics effects. Especially the deterministically production of this high quality devices with a high yield is from extraordinary importance.

Ladungssensoren ermöglichen es, die spektralen Eigenschaften von lateralen Quantenpunkten zu untersuchen, unabhängig davon, ob der Quantenpunkt ausgeprägte Coulomb-Blockade-Oszillationen zeigt. Dazu wird ein als Sensor dienender Quantenpunktkontakt ausreichend nah an einem Quantenpunkt definiert, so dass sich Ladungsänderungen des Quantenpunkts aufgrund der Coulomb-Wechselwirkung im Leitwert des Quantenpunktkontakts detektieren lassen. Der sensitive Bereich befindet sich zwischen den quantisierten Leitwertplateaus und wird durch diese beschränkt. Mittels aktiver Sensormessungen, bei denen der Sensorleitwert durch eine Regelung der Gatespannung des Sensors unabhängig von der Konfiguration des Quantenpunkts konstant gehalten wird, kann diese Beschränkung aufgehoben werden. Hierbei muss beachtet werden, dass die in einer aktiven Sensormessung durchgeführte Variation der Gatespannung des Sensors einen Einfluss auf den Quantenpunkt ausübt. Dieser Einfluss kann durch das Bestimmen einer Korrekturfunktion nachträglich mathematisch korrigiert werden. Mittels einer aktiven Sensormessung kann ein Quantenpunkt über einen sehr weiten Bereich bis hin zur vollständigen Entleerung beobachtet werden. Die dadurch erlangte Kenntnis über die exakte Besetzung des Quantenpunkts ermöglicht es, das spektrale Verhalten des Quantenpunkts zu bestimmen. Somit lassen sich die Vorhersagen der für laterale Quantenpunkte häufig angewendeten Verknüpfung des Constant-Interaction-Modells mit der Random-Matrix-Theorie überprüfen. Die in dieser Veröffentlichung vorgestellten Messdaten aus Coulomb-Blockade-Oszillationen, passiven sowie aktiven Sensormessungen zeigen ein vergleichbares Verhalten, welches sich nicht mit den theoretischen Vorhersagen deckt. Daraus folgt, dass die Verknüpfung des Constant-Interaction-Modells mit der Random-Matrix-Theorie laterale Quantenpunkte nicht ausreichend beschreibt.

The Discrete Sources Method (DSM) has been extended to model non-spherical, axisymmetric core-shell particles by taking into account the Non-local Effect (NLE). For this purpose, the Generalized Non-local Optical Response (GNOR) model of the NLE has been employed. By using the extended DSM numerical scheme, prolate and oblate core-shell spheroidal particles have been examined. The simulation results show that the influence of the NLE on both the far and the near field properties of plasmonic core-shell particles is essential. In particular it has been found that the plasmon resonance amplitude is decreased by about 40%, the near field intensity is reduced up to one order of a magnitude, and the blue shift of the plasmon resonance can reach value of 15 nm. Besides, it has been demonstrated that a larger shell refractive index leads to a higher value of the plasmon resonance.