TY - THES A1 - Wagner, Tim Matthias T1 - Characterization of 2D antimony lattices T1 - Charakterisierung 2D Antimon Atomgitter N2 - Two-dimensional lattices are in the focus of research in modern solid state physics due to their novel and exotic electronic properties with tremendous potential for seminal future applications. Of particular interest within this research field are quantum spin Hall insulators which are characterized by an insulating bulk with symmetry-protected metallic edge states. For electrons within these one-dimensional conducting channels, spin-momentum locking enables dissipationless transport - a property which promises nothing short of a revolution for electronic devices. So far, however, quantum spin Hall materials require enormous efforts to be realized such as cryogenic temperatures or ultra-high vacuum. A potential candidate to overcome these shortcomings are two-dimensional lattices of the topological semi-metal antimony due to their potential to host the quantum spin Hall effect while offering improved resilience against oxidation. In this work, two-dimensional lattices of antimony on different substrates, namely Ag(111), InSb(111) and SiC(0001), are investigated regarding their atomic structure and electronic properties with complimentary surface sensitive techniques. In addition, a systematic oxidation study compares the stability of Sb-SiC(0001) with that of the two-dimensional topological insulators bismuthene-SiC(0001) and indenene-SiC(0001). A comprehensive experimental analysis of the \((\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ\) Sb-Ag(111) surface, including X-ray standing wave measurements, disproves the proclaimed formation of a buckled antimonene lattice in literature. The surface lattice can instead be identified as a metallic Ag\(_2\)Sb surface alloy. Antimony on InSb(111) shows an unstrained Volmer-Weber island growth due to its large lattice mismatch to the substrate. The concomitant moir\'{e} situation at the interface imprints mainly in a periodic height corrugation of the antimony islands which as observed with scanning tunneling microscopy. On islands with various thicknesses, quasiparticle interference patterns allow to trace the topological surface state of antimony down to the few-layer limit. On SiC(0001), two different two-dimensional antimony surface reconstructions are identified. Firstly, a metallic triangular $1\times1$ lattice which constitutes the antimony analogue to the topological insulator indenene. Secondly, an insulating asymmetric kagome lattice which represents the very first realized atomic surface kagome lattice. A comparative, systematic oxidation study of elemental (sub-)monolayer materials on SiC(0001) reveals a high sensitivity of indenene and bismuthene to small dosages of oxygen. An improved resilience is found for Sb-SiC(0001) which, however, oxidizes nevertheless if exposed to oxygen. These surface lattices are therefore not suitable for future applications without additional protective measures. N2 - Zweidimensionale Kristallgitter sind aufgrund ihrer neuartigen, exotischen elektronischen Eigenschaften ein hochaktuelles Thema der modernen Festkörperphysik mit enormen Potential für bahnbrechende zukünftige Anwendungen. Die Klasse der Quanten-Spin-Hall-Isolatoren erfährt in diesem Zusammenhang besondere Aufmerksamkeit in der aktuellen Forschung aufgrund ihrer durch Symmetrie geschützten, metallischen Randkanäle. In diesen ermöglicht das sogenannte "spin-momentum locking" der Elektronen einen verlustfreien Ladungstransport - eine Eigenschaft, die nichts weniger als eine Revolution auf dem Gebiet der Elektronik verspricht. Bisher konnten Quanten-Spin-Hall-Isolatoren allerdings nur unter enormem Aufwand bei kryogenen Temperaturen oder im Ultrahochvakuum realisiert werden. Eine Materialkandidat welcher es ermöglichen könnte diese Unzulänglichkeit-en zu überwinden, sind zweidimensionale Gitter des topologischen Halbmetalls Antimon. Diese zeigen zum einen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation und gelten zum anderen als potentielle Kandidaten für die Realisierung eben jenes Quanten-Spin-Hall-Effekts. Im Rahmen dieser Arbeit werden zweidimensionale Antimongitter auf unterschiedlichen Substraten, nämlich Ag(111), InSb(111) und SiC(0001), mit komplementären oberflächensensitiven Messmethoden hinsichtlich ihrer atomaren Struktur und elektronischen Eigenschaften untersucht. Zusätzlich wird mittels einer systematischen Oxydationsstudie die Stabilität von Sb-SiC(0001) mit derjenigen der topologischen Isolatoren Bismuthene-SiC(0001) und Indenene-SiC(0001) verglichen. Eine umfängliche experimentelle Analyse der \((\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ\) Sb-Ag(111) Oberfläche, inklusive stehenden Röntgenwellenfeldern, widerlegt die in der Literatur beschriebene Ausbildung eines gefalteten Antimonene-Gitters. Die Oberflächenstruktur kann stattdessen als metallische Ag\(_2\)Sb Oberflächenlegierung identifiziert werden. Auf InSb(111) zeigt Antimon, bedingt durch den großen Unterschied in der Gitterkonstante, ein unverzerrtes Volmer-Weber Inselwachstum. Die damit einhergehende Moir\'{e} Situation an der Grenzfläche spiegelt sich dabei in einer periodischen Wellung der Oberfläche wieder. Auf Antimon-Inseln unterschiedlicher Dicke kann der topologische Oberflächenzustand mittels Quasi-Teilchen-Interferenzmustern bis hinab auf Schichtdicken von wenigen Atomlagen beobachtet werden. Auf SiC(0001) können zwei unterschiedliche zweidimensionale Oberflächenrekonstruktionen von Antimon identifiziert werden. Zum einen ein metallisches $1\times1$ Dreiecksgitter, dem Antimon-Analogon zum topologischen Isolator Indenene. Zum anderen ein isolierendes asymme-trisches Antimon Kagomegitter - das Erste jemals hergestellte atomare Oberflächengitter mit Kagome-Struktur. Eine vergleichende systematische Oxydationsstudie von elementaren (Sub-)Monolagen-materialien auf SiC(0001) zeigt eine hohe Anfälligkeit von Indenene und Bismuthene gegen-über selbst kleinen Dosen an Sauerstoff. Sb-SiC(0001) zeigt eine deutlich stärkere Oxidationsresistenz, oxidiert aber ebenfalls in Kontakt mit Sauerstoff. Die untersuchten Oberflächengitter sind somit ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen nicht für zukünftige Anwendungen nutzbar. KW - Antimon KW - experimental physics KW - condensed matter KW - 2D KW - antimony KW - ultra high vacuum KW - scanning tunneling microscopy KW - angle resolved photoemission spectroscopy KW - epitaxial growth KW - topological insulator KW - kagome lattice KW - Atomgitter Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363292 ER - TY - THES A1 - Körner, Jacob T1 - Theoretical and numerical analysis of Fokker–Planck optimal control problems by first– and second–order optimality conditions T1 - Theoretische und numerische Analysis von Fokker-Planck optimalen Steuerungsproblemen mittels Optimalitätsbedingung erster und zweiter Ordnung N2 - In this thesis, a variety of Fokker--Planck (FP) optimal control problems are investigated. Main emphasis is put on a first-- and second--order analysis of different optimal control problems, characterizing optimal controls, establishing regularity results for optimal controls, and providing a numerical analysis for a Galerkin--based numerical scheme. The Fokker--Planck equation is a partial differential equation (PDE) of linear parabolic type deeply connected to the theory of stochastic processes and stochastic differential equations. In essence, it describes the evolution over time of the probability distribution of the state of an object or system of objects under the influence of both deterministic and stochastic forces. The FP equation is a cornerstone in understanding and modeling phenomena ranging from the diffusion and motion of molecules in a fluid to the fluctuations in financial markets. Two different types of optimal control problems are analyzed in this thesis. On the one hand, Fokker--Planck ensemble optimal control problems are considered that have a wide range of applications in controlling a system of multiple non--interacting objects. In this framework, the goal is to collectively drive each object into a desired state. On the other hand, tracking--type control problems are investigated, commonly used in parameter identification problems or stemming from the field of inverse problems. In this framework, the aim is to determine certain parameters or functions of the FP equation, such that the resulting probability distribution function takes a desired form, possibly observed by measurements. In both cases, we consider FP models where the control functions are part of the drift, arising only from the deterministic forces of the system. Therefore, the FP optimal control problem has a bilinear control structure. Box constraints on the controls may be present, and the focus is on time--space dependent controls for ensemble--type problems and on only time--dependent controls for tracking--type optimal control problems. In the first chapter of the thesis, a proof of the connection between the FP equation and stochastic differential equations is provided. Additionally, stochastic optimal control problems, aiming to minimize an expected cost value, are introduced, and the corresponding formulation within a deterministic FP control framework is established. For the analysis of this PDE--constrained optimal control problem, the existence, and regularity of solutions to the FP problem are investigated. New $L^\infty$--estimates for solutions are established for low space dimensions under mild assumptions on the drift. Furthermore, based on the theory of Bessel potential spaces, new smoothness properties are derived for solutions to the FP problem in the case of only time--dependent controls. Due to these properties, the control--to--state map, which associates the control functions with the corresponding solution of the FP problem, is well--defined, Fréchet differentiable and compact for suitable Lebesgue spaces or Sobolev spaces. The existence of optimal controls is proven under various assumptions on the space of admissible controls and objective functionals. First--order optimality conditions are derived using the adjoint system. The resulting characterization of optimal controls is exploited to achieve higher regularity of optimal controls, as well as their state and co--state functions. Since the FP optimal control problem is non--convex due to its bilinear structure, a first--order analysis should be complemented by a second--order analysis. Therefore, a second--order analysis for the ensemble--type control problem in the case of $H^1$--controls in time and space is performed, and sufficient second--order conditions are provided. Analogous results are obtained for the tracking--type problem for only time--dependent controls. The developed theory on the control problem and the first-- and second--order optimality conditions is applied to perform a numerical analysis for a Galerkin discretization of the FP optimal control problem. The main focus is on tracking-type problems with only time--dependent controls. The idea of the presented Galerkin scheme is to first approximate the PDE--constrained optimization problem by a system of ODE--constrained optimization problems. Then, conditions on the problem are presented such that the convergence of optimal controls from one problem to the other can be guaranteed. For this purpose, a class of bilinear ODE--constrained optimal control problems arising from the Galerkin discretization of the FP problem is analyzed. First-- and second--order optimality conditions are established, and a numerical analysis is performed. A discretization with linear finite elements for the state and co--state problem is investigated, while the control functions are approximated by piecewise constant or piecewise quadratic continuous polynomials. The latter choice is motivated by the bilinear structure of the optimal control problem, allowing to overcome the discrepancies between a discretize--then--optimize and optimize--then--discretize approach. Moreover, second--order accuracy results are shown using the space of continuous, piecewise quadratic polynomials as the discrete space of controls. Lastly, the theoretical results and the second--order convergence rates are numerically verified. N2 - In dieser Dissertation werden verschiedene Fokker--Planck (FP) optimale Steuerungsprobleme untersucht. Die Schwerpunkte liegen auf einer Analyse von Optimalitätsbedingungen erster und zweiter Ordnung, der Charakterisierung optimaler Steuerungen, dem Herleiten höhere Regularität von optimalen Kontrollen sowie einer theoretischen numerischen Analyse für ein numerisches Verfahren basierend auf einer Galerkin Approximation. Die Fokker--Planck Gleichung ist eine lineare, parabolische, partielle Differentialgleichung (PDE), die aus dem Gebiet stochastischer Differentialgleichungen und stochastischer Prozesse stammt. Im Wesentlichen beschreibt sie die zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeitsverteilung des Zustands eines Objekts bzw. eines Systems von Objekten unter dem Einfluss sowohl deterministischer als auch stochastischer Kräfte. Die Fokker--Planck Gleichung ist ein Eckpfeiler zum Verständnis und Modellieren von Phänomenen, die von der Diffusion und Bewegung von Molekülen in einer Flüssigkeit bis hin zu den Schwankungen in Finanzmärkten reichen. Zwei verschiedene Arten von optimalen Kontrollproblemen werden in dieser Arbeit umfassend analysiert. Einerseits werden Fokker--Planck Ensemble Steuerungsprobleme betrachtet, die in der Kontrolle von Systemen mit mehreren nicht wechselwirkenden Objekten vielfältige Anwendungen haben. In diesem Gebiet ist das Ziel, alle Objekte gemeinsam in einen gewünschten Zustand zu lenken. Andererseits werden Tracking Kontrollprobleme untersucht, die häufig bei Parameteridentifikationsproblemen auftreten oder aus dem Bereich inverser Probleme stammen. Hier besteht das Ziel darin, bestimmte Parameter oder Funktionen der Fokker--Planck Gleichung derart zu bestimmen, dass die resultierende Wahrscheinlichkeitsverteilung eine gewünschte Form annimmt, welche beispielsweise durch Messungen beobachtet wurde. In beiden Fällen betrachten wir FP Modelle, bei denen die Kontrollfunktion Teil des sogenannten Drifts ist, das heißt der Teil, der nur aus den deterministischen Kräften des Systems resultiert. Daher hat das FP Kontrollproblem eine bilineare Struktur. Untere und obere Schranken für die Kontrollfunktionen können vorhanden sein, und der Fokus liegt auf zeit-- und raumabhängigen Steuerungen für Ensemble Kontrollprobleme, sowie auf nur zeitlich abhängigen Steuerungen für Tracking Kontrollprobleme. Am Anfang der Dissertation wird ein Beweis für den Zusammenhang zwischen der FP Gleichung und stochastischen Differentialgleichungen dargelegt. Darüber hinaus werden stochastische optimale Steuerungsprobleme eingeführt, deren Ziel es ist, einen erwarteten Kostenwert zu minimieren. Zusätzlich wird das Problem als ein deterministisches FP Kontrollproblem formuliert. Für die Analyse dieses Kontrollproblems wird die Existenz und Regularität von Lösungen für die FP Differentialgleichung untersucht. Neue $L^\infty$--Abschätzungen für Lösungen werden für niedrige Raumdimensionen unter schwachen Annahmen an den Drift bewiesen. Zusätzlich werden, basierend auf der Theorie über Bessel Potentialräume, neue Glattheitseigenschaften für Lösungen des FP--Problems im Falle zeitabhängiger Steuerungen erarbeitet. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die sogenannte control--to--state Abbildung, welche die Kontrollfunktion mit der entsprechenden Lösung des FP Problems verknüpft, wohldefiniert, Fréchet--differenzierbar und kompakt für geeignete Lebesgue--Räume oder Sobolev--Räume. Die Existenz optimaler Steuerungen wird unter verschiedenen Annahmen an den Funktionenraum der Kontrollen und des Kostenfunktionals bewiesen. Optimalitätsbedingungen erster Ordnung werden unter Verwendung des adjungierten Systems aufgestellt. Die daraus resultierende Charakterisierung optimaler Steuerungen wird genutzt, um eine höhere Regularität optimaler Steuerungen sowie ihrer Zustandsfunktion und des adjungierten Problems zu erhalten. Da das FP Kontrollproblem aufgrund der bilinearen Struktur nicht konvex ist, sollte eine Analyse von Optimalitätsbedingungen erster Ordnung durch eine Analyse von Optimalitätsbedingungen zweiter Ordnung ergänzt werden. Dies wird für das Ensemble Kontrollproblem im Fall von zeit-- und ortsabhängigen Steuerungen mit $H^1$--Regularität durchgeführt, und hinreichende Bedingungen für lokale Minimierer werden hergeleitet. Analoge Ergebnisse werden für das Tracking--Problem für nur zeitabhängige Steuerungen bewiesen. Die entwickelte Theorie zu diesem optimalen Steuerungsproblem und dessen Optimalitätsbedingungen wird angewendet, um eine numerische Analyse für eine Galerkin--Diskretisierung des FP Kontrollproblems durchzuführen. Der Schwerpunkt liegt auf Tracking--Problemen mit nur zeitabhängigen Steuerungen. Die Idee des vorgestellten Galerkin--Verfahrens besteht darin, das PDE--Optimierungsproblem zunächst durch ein System von Optimierungsproblemen mit gewöhnlichen Differentialgleichungen (ODE) als Nebenbedingung zu approximieren. Dann werden Bedingungen an das Problem präsentiert, sodass die Konvergenz optimaler Steuerungen von einem Problem zum anderen garantiert werden kann. Zu diesem Zweck wird eine Klasse bilinearer ODE--Kontrollprobleme analysiert, welche sich aus der Galerkin--Diskretisierung des FP Problems ergeben. Optimalitätsbedingungen erster und zweiter Ordnung werden bewiesen, und eine numerische Analyse wird durchgeführt. Eine Diskretisierung mit linearen Finiten--Elementen der Zustands-- und Adjungiertengleichung wird untersucht, während die Kontrollfunktionen durch stückweise konstante oder stetige, stückweise quadratische Polynome approximiert werden. Diese Wahl wird durch die bilineare Struktur des optimalen Kontrollproblems begründet, da sie es ermöglicht, die Diskrepanzen zwischen einem Ansatz von ,,zuerst diskretisieren dann optimieren" und ,,zuerst optimieren, dann diskretisieren" zu überwinden. Durch die Verwendung stetiger, stückweise quadratischer Polynome als Diskretisierung der Steuerungen kann außerdem quadratische Konvergenzordnung gezeigt werden. Abschließend werden die theoretischen Ergebnisse und die Konvergenzraten zweiter Ordnung numerisch verifiziert. KW - Parabolische Differentialgleichung KW - Fokker-Planck-Gleichung KW - Optimale Kontrolle KW - Optimalitätsbedingung KW - Finite-Elemente-Methode KW - accuracy estimate Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-362997 ER - TY - THES A1 - Kappes, Alexander T1 - High-Redshift Blazars Observed by the International LOFAR Telescope T1 - Mit dem internationalen LOFAR-Teleskop beobachtete Blazare mit hoher Rotverschiebung N2 - This work presents the first ILT observations of high redshift blazars and their study in terms of jet evolution, morphology, and interaction with the surrounding medium. Each of these represents a highly topical area of astronomywith a large number of open questions. To better understand Active Galactic Nuclei (AGN) and their fundamental inner workings, new techniques are needed to exploit the full potential of the next generation of radio interferometers. Some of these tools are presented here and applied to one of the latest generation of software radio telescopes. A major focus of the studies presented is on the unification model, where the observed blazars are discussed for their properties to be rotated counterparts of Fanaroff-Riley Class II (FR-II) radio galaxies, when classified as Flat Spectrum Radio Quasars (FSRQs). In addition, multiwavelength information has been included in the analysis. Both studies are feasibility studies that will serve as a basis for future similar studies. The characteristics discussed and their interpretation do not allow conclusions to be drawn for their respective populations. However, by applying them to a larger number of targets, population studies will be possible. The first chapters introduce the necessary topics, AGN, principles of radio observations and ILT, in the necessary depth to provide the reader with a solid knowledge base. They are particularly important for understanding the current limits and influences of uncertainties in the observation, calibration and imaging process. But they also shed light on realistic future improvements. A particular focus is on the development and evolution of the LOw-Frequency ARray (LOFAR)-Very Long Baseline Interferometry (VLBI) pipeline. With the tools at hand, the first study addresses the high redshift blazar S5 0836+710 $(z=2.218)$, which has been observed at various wavelengths and resolutions. It has a disrupted one-sided jet with an associated extended region further out. Despite the excellent wavelength coverage, only the additional ILT observations provided a complete picture of the source. With the data, the extended region could be classified as a hotspot moving at slightly relativistic speeds.. With the ILT data it was also possible to extract the flux of the core region of the AGN, and in projection to reveal the mixed counter-hotspot behind it. This also allowed constraints on jet parameters and environmental properties to be modelled, which were previously inconclusive. Technically, this study shows that the ILT can be used as an effective VLBI array for compact sources with small angular scales. However, the detection of faint components beyond redshifts of $z=2$ may require the capabilities of the Square Kilometre Array (SKA) to provide a significant number of detections to enable statistical conclusions. The second study uses a much improved calibration pipeline to analyse the high redshift blazar GB1508+5714 $(z=4.30)$. The ILT data revealed a previously unseen component in the eastern direction. A spectral index map was generated from the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) data, showing spectral index values of $-1.2_{-0.2}^{+0.4}$ for the western component, steeper than $-1.1$ for the eastern region, and $0.023 \pm 0.007$ for the core. Using the information provided by the ILT observation, as well as multi-wavelength information from other observations ranging from the long radio wavelengths to the $\gamma$ regime, four models were developed to interpret the observed flux with different emission origins. This also allowed to test a proposed interaction channel of the electrons provided by the jet, to cool off via inverse compton scattering with the Cosmic Microwave Background (CMB) photons, rather than by the usual synchrotron emission. This is referred to as cmb quenching in the literature, which could be shown in the study, to be necessary in any case. Finally, one of the four models was considered in which the hotspots in the detected components are unresolved and mixed by the lobe emission, with the X-ray emission coming from the lobes and partially mixed by the bright core region. The results of this preferred model are consistent with hotspots in a state of equipartition and lobes almost so. The study shows that high redshift blazars can be studied with the ILT, and expanding the sample of high redshift blazars resolved at multiple frequencies will allow a statistical study of the population. Finally, this work successfully demonstrates the powerful capabilities of the ILT to address questions that were previously inaccessible. The current state of the LOFAR-VLBI pipeline, when properly executed, allows work on the most challenging objects and will only improve in the future. In particular, this gives a glimpse of the possibilities that SKA will bring to astronomy. N2 - In dieser Arbeit werden die ersten Beobachtungen von Blazaren mit hoher Rotverschiebung, sowie ihre Untersuchung im Hinblick auf die Jet-Entwicklung, die Morphologie und die Wechselwirkung mit dem umgebenden Medium vorgestellt. Jeder dieser Bereiche stellt ein hochaktuelles Gebiet der Astronomie, mit einer großen Anzahl offener Fragen, dar. Um Active Galactic Nuclei (AGN) und ihr fundamentales Innenleben besser zu verstehen, sind neue Techniken erforderlich, um das volle Potenzial der nächsten Generation von Radiointerferometern auszuschöpfen. Einige dieser Werkzeuge werden hier vorgestellt und auf ein Teleskop der neuesten Generation von Software-Radioteleskopen angewandt. Ein Hauptaugenmerk der vorgestellten Studien liegt auf dem "Unification Model", bei dem die beobachteten Blazare auf ihre Eigenschaften als rotierte Gegenstücke von Fanaroff-Riley Class II (FR-II)-Radiogalaxien untersucht werden, wenn sie als Flat Spectrum Radio Quasars (FSRQs) klassifiziert werden. Darüber hinaus wurden Informationen über mehrere Wellenlängen in die Analyse einbezogen. Bei beiden Studien handelt es sich um Machbarkeitsstudien, die als Grundlage für künftige ähnliche Studien dienen werden. Die erörterten Merkmale und ihre Interpretation lassen keine Schlussfolgerungen für die jeweiligen Populationen zu. Erst durch die Anwendung auf eine größere Anzahl von Objekten werden Populationsstudien möglich sein. Die ersten Kapitel führen in die notwendigen Themen, AGN, Prinzipien der Radiobeobachtung und das International LOFAR Telescope (ILT), in der notwendigen Tiefe ein, um dem Leser eine solide Wissensbasis zu vermitteln. Sie sind besonders wichtig, um die aktuellen Grenzen und Einflüsse von Unsicherheiten im Beobachtungs-, Kalibrierungs- und Abbildungsprozess zu verstehen. Sie geben aber auch Aufschluss über realistische zukünftige Verbesserungen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Weiterentwicklung der LOw-Frequency ARray (LOFAR)-Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-Pipeline. Mit den zur Verfügung stehenden Werkzeugen befasst sich die erste Studie mit dem hochrotverschobenen Blazar S5 0836+710 (z=2.218), der bei verschiedenen Wellenlängen und Auflösungen beobachtet wurde. Er hat einen unterbrochenen einseitigen Jet mit einer damit verbundenen ausgedehnten Region weiter außen. Trotz der hervorragenden Wellenlängenabdeckung ermöglichten erst die zusätzlichen Beobachtungen durch das ILT ein vollständiges Bild der Quelle. Mit den Daten konnte die ausgedehnte Region als Hotspot klassifiziert werden, der sich mit leicht relativistischen Geschwindigkeiten bewegt. Mit den ILT-Daten war es auch möglich, den Fluss der Kernregion des AGN zu extrahieren und in der Projektion den Hotspot des gegenläufigen Jets dahinter aufzudecken. Dies ermöglichte auch die Modellierung von Jet-Parametern und Umgebungseigenschaften, die zuvor nicht zugänglich waren. Technisch gesehen zeigt diese Studie insbesondere, dass das ILT als VLBI-Array für kompakte Quellen mit kleinen Winkelskalen effektiv verwendet werden kann. Die Entdeckung schwacher Komponenten jenseits von Rotverschiebungen von $z=2$ könnte jedoch das SquareKilometre Array (SKA) erfordern, um eine signifikante Anzahl von Entdeckungen zu liefern, welche statistische Schlussfolgerungen zulassen. Die zweite Studie verwendet eine stark verbesserte Kalibrierungspipeline, um den hoch rotverschobenen Blazar GB 1508+5714 (z=4.30) zu analysieren. Die ILT-Daten enthüllten eine bisher nicht gesehene Komponente in östlicher Richtung. Mit den Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)-Daten wurde eine Spektralindexkarte erstellt, die Spektralindexwerte von $-1,2^{+0,4}_{-0,2}$ für die westliche Komponente, steiler als $-1,1$ für die östliche Region und $0,023 \pm 0,007$ für den Kern zeigt. Anhand der von der ILT-Beobachtung gelieferten Informationen sowie von Multi-Wellenlängen-Informationen aus anderen Beobachtungen, die von den langen Radiowellenlängen bis zum $\gamma$-Bereich reichen, wurden vier Modelle entwickelt, um den beobachteten Fluss mit unterschiedlichen Emissionsquellen zu interpretieren. Dies ermöglichte es auch, einen vorgeschlagenen Wechselwirkungskanal der Elektronen, welche durch den Jet bereitgestellt werden, zu testen, um sich durch inverse Compton-Streuung mit den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung abzukühlen, anstatt durch die übliche Synchrotronemission. Dies wird in der Literatur als "CMB-Quenching" bezeichnet, welches in der Studie, als in jedem Fall notwendig, nachgewiesen werden konnte. Schließlich wurde eines der vier Modelle in Betracht gezogen, bei dem die Hotspots in den nachgewiesenen Komponenten unaufgelöst sind und durch die Lobe-Emission vermischt werden, wobei die Röntgenemission von den Lobes stammt und teilweise durch die helle Kernregion vermischt wird. Die Ergebnisse dieses bevorzugten Modells zeigen, dass sich die Hot Spots und Lobes nahezu in einem Zustand der Äquipartition befinden. Die Studie zeigt somit, dass Blazare mit hoher Rotverschiebung mit dem ILT untersucht werden können, und die Hinzunahme von weiteren Blazaren mit hoher Rotverschiebung, die mit mehreren Frequenzen aufgelöst wurden, eine statistische Untersuchung der Population ermöglichen werden. Schließlich demonstriert diese Arbeit erfolgreich die leistungsstarken Fähigkeiten des ILT, um Fragen anzugehen, die zuvor unzugänglich waren. Der derzeitige Stand der LOFAR-VLBI-Pipeline ermöglicht bei ordnungsgemäßer Ausführung die Arbeit an den anspruchsvollsten Objekten und wird sich in Zukunft noch weiter verbessern. Dies gibt insbesondere einen Einblick in die Möglichkeiten, die das SKA der Astronomie bieten wird. KW - Blazar KW - Kosmologie KW - Radioastronomie KW - Astrophysik KW - Cosmology KW - Radioastronomy KW - Astrophysics KW - LOFAR KW - International LOFAR Telescope Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361444 ER - TY - JOUR A1 - Campana, Francesca Calà A1 - Ciaramella, Gabriele A1 - Borzì, Alfio T1 - Nash Equilibria and Bargaining Solutions of Differential Bilinear Games JF - Dynamic Games and Applications N2 - This paper is devoted to a theoretical and numerical investigation of Nash equilibria and Nash bargaining problems governed by bilinear (input-affine) differential models. These systems with a bilinear state-control structure arise in many applications in, e.g., biology, economics, physics, where competition between different species, agents, and forces needs to be modelled. For this purpose, the concept of Nash equilibria (NE) appears appropriate, and the building blocks of the resulting differential Nash games are different control functions associated with different players that pursue different non-cooperative objectives. In this framework, existence of Nash equilibria is proved and computed with a semi-smooth Newton scheme combined with a relaxation method. Further, a related Nash bargaining (NB) problem is discussed. This aims at determining an improvement of all players’ objectives with respect to the Nash equilibria. Results of numerical experiments successfully demonstrate the effectiveness of the proposed NE and NB computational framework. KW - bilinear evolution model KW - Nash equilibria KW - Nash bargaining problem KW - optimal control theory KW - quantum evolution models KW - Lotka-Volterra models KW - Newton methods Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-283897 VL - 11 IS - 1 ER - TY - JOUR A1 - Rolfes, Leoni A1 - Ruck, Tobias A1 - David, Christina A1 - Mencl, Stine A1 - Bock, Stefanie A1 - Schmidt, Mariella A1 - Strecker, Jan-Kolja A1 - Pfeuffer, Steffen A1 - Mecklenbeck, Andreas-Schulte A1 - Gross, Catharina A1 - Gliem, Michael A1 - Minnerup, Jens A1 - Schuhmann, Michael K. A1 - Kleinschnitz, Christoph A1 - Meuth, Sven G. T1 - Natural Killer Cells Are Present in Rag1\(^{−/−}\) Mice and Promote Tissue Damage During the Acute Phase of Ischemic Stroke JF - Translational Stroke Research N2 - Rag1\(^{−/−}\) mice, lacking functional B and T cells, have been extensively used as an adoptive transfer model to evaluate neuroinflammation in stroke research. However, it remains unknown whether natural killer (NK) cell development and functions are altered in Rag1\(^{−/−}\) mice as well. This connection has been rarely discussed in previous studies but might have important implications for data interpretation. In contrast, the NOD-Rag1\(^{null}\)IL2rg\(^{null}\) (NRG) mouse model is devoid of NK cells and might therefore eliminate this potential shortcoming. Here, we compare immune-cell frequencies as well as phenotype and effector functions of NK cells in Rag1\(^{−/−}\) and wildtype (WT) mice using flow cytometry and functional in vitro assays. Further, we investigate the effect of Rag1\(^{−/−}\) NK cells in the transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) model using antibody-mediated depletion of NK cells and adoptive transfer to NRG mice in vivo. NK cells in Rag1\(^{−/−}\) were comparable in number and function to those in WT mice. Rag1\(^{−/−}\) mice treated with an anti-NK1.1 antibody developed significantly smaller infarctions and improved behavioral scores. Correspondingly, NRG mice supplemented with NK cells were more susceptible to tMCAO, developing infarctions and neurological deficits similar to Rag1−/− controls. Our results indicate that NK cells from Rag1−/− mice are fully functional and should therefore be considered in the interpretation of immune-cell transfer models in experimental stroke. Fortunately, we identified the NRG mice, as a potentially better-suited transfer model to characterize individual cell subset-mediated neuroinflammation in stroke. KW - infarction KW - middle cerebral artery occlusion KW - animal model KW - inflammation KW - natural killer cells Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-308924 SN - 1868-4483 SN - 1868-601X VL - 13 IS - 1 ER - TY - JOUR A1 - Potreck, Arne A1 - Mutke, Matthias A. A1 - Weyland, Charlotte S. A1 - Pfaff, Johannes A. R. A1 - Ringleb, Peter A. A1 - Mundiyanapurath, Sibu A1 - Möhlenbruch, Markus A. A1 - Heiland, Sabine A1 - Pham, Mirko A1 - Bendszus, Martin A1 - Hoffmann, Angelika T1 - Combined Perfusion and Permeability Imaging Reveals Different Pathophysiologic Tissue Responses After Successful Thrombectomy JF - Translational Stroke Research N2 - Despite successful recanalization of large-vessel occlusions in acute ischemic stroke, individual patients profit to a varying degree. Dynamic susceptibility-weighted perfusion and dynamic T1-weighted contrast-enhanced blood-brain barrier permeability imaging may help to determine secondary stroke injury and predict clinical outcome. We prospectively performed perfusion and permeability imaging in 38 patients within 24 h after successful mechanical thrombectomy of an occlusion of the middle cerebral artery M1 segment. Perfusion alterations were evaluated on cerebral blood flow maps, blood-brain barrier disruption (BBBD) visually and quantitatively on ktrans maps and hemorrhagic transformation on susceptibility-weighted images. Visual BBBD within the DWI lesion corresponded to a median ktrans elevation (IQR) of 0.77 (0.41–1.4) min−1 and was found in all 7 cases of hypoperfusion (100%), in 10 of 16 cases of hyperperfusion (63%), and in only three of 13 cases with unaffected perfusion (23%). BBBD was significantly associated with hemorrhagic transformation (p < 0.001). While BBBD alone was not a predictor of clinical outcome at 3 months (positive predictive value (PPV) = 0.8 [0.56–0.94]), hypoperfusion occurred more often in patients with unfavorable clinical outcome (PPV = 0.43 [0.10–0.82]) compared to hyperperfusion (PPV = 0.93 [0.68–1.0]) or unaffected perfusion (PPV = 1.0 [0.75–1.0]). We show that combined perfusion and permeability imaging reveals distinct infarct signatures after recanalization, indicating the severity of prior ischemic damage. It assists in predicting clinical outcome and may identify patients at risk of stroke progression. KW - permeability imaging KW - perfusion imaging KW - mechanical thrombectomy KW - secondary stroke injury KW - hyperperfusion Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-308946 SN - 1868-4483 SN - 1868-601X VL - 12 IS - 5 ER - TY - JOUR A1 - Li, Minghao A1 - Pamporaki, Christina A1 - Fliedner, Stephanie M. J. A1 - Timmers, Henri J. L. M. A1 - Nölting, Svenja A1 - Beuschlein, Felix A1 - Prejbisz, Aleksander A1 - Remde, Hanna A1 - Robledo, Mercedes A1 - Bornstein, Stefan R. A1 - Lenders, Jacques W. M. A1 - Eisenhofer, Graeme A1 - Bechmann, Nicole T1 - Metastatic pheochromocytoma and paraganglioma: signs and symptoms related to catecholamine secretion JF - Discover Oncology N2 - Background The presence or future development of metastatic pheochromocytomas or paragangliomas (mPPGLs) can be difficult to diagnose or predict at initial presentation. Since production of catecholamines from mPPGLs is different from non-metastatic tumors (non-mPPGLs), this study aimed to clarify whether presenting catecholamine-related signs and symptoms (cSS) might also differ. Methods The study included 249 patients, 43 with mPPGL and 206 with non-mPPGL. Clinical data at the time of biochemical diagnosis (i.e. at entry into the study) were used to generate a cumulative score of cSS for each patient. Results Patients with mPPGL were significantly younger (43.3 ± 14 vs. 48.9 ± 16.1 years) and included a lower proportion of females (39.5% vs. 60.7%) than patients with non-mPPGLs. Frequencies of signs and symptoms did not differ between the two groups. Patients with mPPGLs had lower (P < 0.001) urinary excretion of epinephrine (3.5 (IQR, 1.9—6.5) µg/day) than those with non-mPPGLs (19.1 (IQR, 4.3—70.2) µg/day). There was no difference in urinary excretion of norepinephrine. In patients with mPPGLs a high cSS score was associated with high urinary excretion of norepinephrine and normetanephrine. In contrast, in patients with non-mPPGLs, a high cSS was associated with high urinary excretion of epinephrine and metanephrine. Conclusion Although presenting signs and symptoms were associated with production of norepinephrine in patients with mPPGLs and of epinephrine in patients with non-mPPGLs, there were no differences in signs and symptoms between the two groups. Therefore, consideration of signs and symptoms does not appear helpful for distinguishing patients with and without mPPGLs. KW - pheochromocytoma KW - paraganglioma KW - metastatic KW - signs KW - symptoms KW - catecholamines Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-309901 SN - 2730-6011 VL - 12 ER - TY - JOUR A1 - Fleuchaus, Paul A1 - Blum, Philipp A1 - Wilde, Martina A1 - Terhorst, Birgit A1 - Butscher, Christoph T1 - Retrospective evaluation of landslide susceptibility maps and review of validation practice JF - Environmental Earth Sciences N2 - Despite the widespread application of landslide susceptibility analyses, there is hardly any information about whether or not the occurrence of recent landslide events was correctly predicted by the relevant susceptibility maps. Hence, the objective of this study is to evaluate four landslide susceptibility maps retrospectively in a landslide-prone area of the Swabian Alb (Germany). The predictive performance of each susceptibility map is evaluated based on a landslide event triggered by heavy rainfalls in the year 2013. The retrospective evaluation revealed significant variations in the predictive accuracy of the analyzed studies. Both completely erroneous as well as very precise predictions were observed. These differences are less attributed to the applied statistical method and more to the quality and comprehensiveness of the used input data. Furthermore, a literature review of 50 peer-reviewed articles showed that most landslide susceptibility analyses achieve very high validation scores. 73% of the analyzed studies achieved an area under curve (AUC) value of at least 80%. These high validation scores, however, do not reflect the high uncertainty in statistical susceptibility analysis. Thus, the quality assessment of landslide susceptibility maps should not only comprise an index-based, quantitative validation, but also an additional qualitative plausibility check considering local geomorphological characteristics and local landslide mechanisms. Finally, the proposed retrospective evaluation approach cannot only help to assess the quality of susceptibility maps and demonstrate the reliability of such statistical methods, but also identify issues that will enable the susceptibility maps to be improved in the future. KW - landslides KW - hazard maps KW - predictive performance KW - review KW - Swabian Alb Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-308911 SN - 1866-6280 SN - 1866-6299 VL - 80 ER - TY - JOUR A1 - Leimeister, Jan Marco A1 - Stieglitz, Stefan A1 - Matzner, Martin A1 - Kundisch, Dennis A1 - Flath, Christoph A1 - Röglinger, Maximilian T1 - Quo Vadis Conferences in the Business and Information Systems Engineering (BISE) Community After Covid BT - What Can Stay, What Should Go, What Do We Need to Change for Our Future Scientific Conferences? JF - Business & Information Systems Engineering KW - IT in Business KW - business and management Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-308902 SN - 2363-7005 SN - 1867-0202 VL - 63 IS - 6 ER - TY - JOUR A1 - Ju, Qianqian A1 - Gan, Yiqun A1 - Rinn, Robin A1 - Duan, Yanping A1 - Lippke, Sonia T1 - Health Status Stability of Patients in a Medical Rehabilitation Program: What Are the Roles of Time, Physical Fitness Level, and Self-efficacy? JF - International Journal of Behavioral Medicine N2 - Background Individuals’ physical and mental health, as well as their chances of returning to work after their ability to work is damaged, can be addressed by medical rehabilitation. Aim This study investigated the developmental trends of mental and physical health among patients in medical rehabilitation and the roles of self-efficacy and physical fitness in the development of mental and physical health. Design A longitudinal design that included four time-point measurements across 15 months. Setting A medical rehabilitation center in Germany. Population Participants included 201 patients who were recruited from a medical rehabilitation center. Methods To objectively measure physical fitness (lung functioning), oxygen reabsorption at anaerobic threshold (VO2AT) was used, along with several self-report scales. Results We found a nonlinear change in mental health among medical rehabilitation patients. The results underscored the importance of medical rehabilitation for patients’ mental health over time. In addition, patients’ physical health was stable over time. The initial level of physical fitness (VO2AT) positively predicted their mental health and kept the trend more stable. Self-efficacy appeared to have a positive relationship with mental health after rehabilitation treatment. Conclusions This study revealed a nonlinear change in mental health among medical rehabilitation patients. Self-efficacy was positively related to mental health, and the initial level of physical fitness positively predicted the level of mental health after rehabilitation treatment. Clinical Rehabilitation More attention could be given to physical capacity and self-efficacy for improving and maintaining rehabilitants’ mental health. KW - latent growth curve model KW - mental health KW - physical fitness KW - self-efficacy KW - physical health Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-308445 SN - 1070-5503 SN - 1532-7558 VL - 29 IS - 5 ER -