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Als erster Schritt wurde der dreidimensionale optische Einschluss der Mikroresonatoren verbessert. Eine höhere Güte der Strukturen konnte vor allem durch Weiterentwicklung des Herstellungsprozesses erzielt werden. Der Ätzprozess der Türmchen wurde so optimiert, um möglichst glatte und senkrechte Seitenwände der Resonatoren zu erreichen. Dies reduziert Streu- und Beugungsverluste an den Seitenwänden der Mikroresonatoren und verbessert deren optischen Einschluss. Des Weiteren wurde der epitaktische Schichtaufbau der Resonatoren sowie die Wachstumsparameter der einzelnen Halbleiterschichten optimiert. Somit konnte der Q-Faktor der Resonatoren zum Beispiel durch die Verwendung von Spiegeln mit einer höheren Reflektivität und einem angepassten V/III-Verhältnis bei den verschiedenen Epitaxieschichten weiter erhöht werden. Für einen aktiven Mikroresonator mit 26 (30) Spiegelpaaren im oberen (unteren) DBR und einem Durchmesser von 4 µm wurden somit Rekordwerte für den Q-Faktor von ca. 90000 erreicht. Parallel hierzu wurden Analysen zum Wachstum von selbstorganisierten GaInAs-Quantenpunkten auf GaAs-Substraten angestellt. Hierbei war sowohl die Entstehung der dreidimensionalen Wachstumsinseln als auch deren optische Eigenschaften Gegenstand der Untersuchungen. Die morphologischen Eigenschaften der Quantenpunkte wurde mittels Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie analysiert, womit die optischen Eigenschaften durch Photolumineszenz- und Photoreflexionsmessungen untersucht wurden. Die optischen und vor allem die geometrischen Eigenschaften der selbstorganisiert gewachsenen GaInAs-Quantenpunkte konnten entscheidend verbessert werden. Durch die Verwendung von einer gering verspannten Nukleationsschicht mit einem Indiumgehalt von 30 % konnte die Flächendichte der Quantenpunkte auf 6 - 9 x 10^9 cm^-2 verringert und ihre geometrischen Abmessungen auf typische Längen von 50 - 100 nm und Breiten von ca. 30 nm erhöht werden. Durch den reduzierten Indiumgehalt wird die Gitterfehlanpassung zwischen den Quantenpunkten und der umgebenden Matrix verkleinert. Die verringerte Verspannung beim Quantenpunktwachstum führt zu einer erhöhten Migrationslänge der abgeschiedenen Atome auf der Oberfläche, was wiederum zur Bildung von größeren Quantenpunkten mit geringerer Flächendichte führt. Schließlich wurden die gewonnenen Erkenntnisse über das MBE-Wachstum von Mikroresonatoren, ihre Prozessierung und das selbstorganisierte Inselwachstum von GaInAs auf GaAs als Basis für die Herstellung weiterer Proben verwendet. Es wurden nun beide Bereiche miteinander verknüpft und gering verspannte GaInAs-Quantenpunkte in die Mikroresonatoren eingewachsen. Die hohen Güten der realisierten Mikrokavitäten in Kombination mit Quantenpunkten mit vergrößerten Abmessungen und geringen Dichten machen diese Strukturen zu idealen Kandidaten für die Grundlagenforschung im Bereich der Quantenelektrodynamik. Als Höhepunkt ermöglichten diese Strukturen zum ersten Mal den Nachweis einer starken Wechselwirkung zwischen Licht und Materie in einem Halbleiter. Für den Fall der gering verspannten vergrößerten Quantenpunkte im Regime der starken Kopplung konnte eine Vakuum-Rabi-Aufspaltung von ca. 140 µeV zwischen der Resonatormode und dem Quantenpunkt-Exziton beobachtet werden. Durch die verbesserten Güten der Kavitäten konnte das Regime der starken Wechselwirkung ebenfalls für kleinere Quantenpunkte erreicht werden. Eine Rabi-Aufspaltung von ca. 60 µeV wurde zum Beispiel für kreisrunde GaInAs-Quantenpunkte mit einem Indiumgehalt von 43 % und Durchmessern zwischen 20 und 25 nm gemessen. Das Regime der starken Kopplung ermöglicht es weiterhin, Rückschlüsse auf die Oszillatorstärke der eingewachsenen Quantenpunkte zu ziehen. So konnte zum Beispiel für die vergrößerten Quantenpunktstrukturen eine Oszillatorstärke von ca. 40 - 50 abgeschätzt werden. Dagegen weisen die leicht verkleinerten Quantenpunkte mit einem Indiumgehalt von 43 % nur eine Oszillatorstärke von ca. 15 - 20 auf. Des Weiteren wurden für einen späteren elektrischen Betrieb der Bauteile dotierte Mikroresonatoren hergestellt. Die hohen Güten der dotierten Türmchen ermöglichten ebenso die Beobachtung von klaren quantenelektrodynamischen Effekten im elektrischen Betrieb. Die untersuchten elektrisch gepumpten Mikroresonatoren mit kleinen GaInAs-Quantenpunkten in der aktiven Schicht operierten im Regime der schwachen Kopplung und zeigten einen deutlichen Purcell-Effekt mit einem Purcell-Faktor von ca. 10 im Resonanzfall. Durch den Einsatz von vergrößerten GaInAs-Quantenpunkten konnte ebenfalls im elektrischen Betrieb das Regime der starken Wechselwirkung mit einer Rabi-Aufspaltung von 85 µeV erreicht werden.
Protein Kinase D2 drives chylomicron‐mediated lipid transport in the intestine and promotes obesity
(2021)
Lipids are the most energy‐dense components of the diet, and their overconsumption promotes obesity and diabetes. Dietary fat content has been linked to the lipid processing activity by the intestine and its overall capacity to absorb triglycerides (TG). However, the signaling cascades driving intestinal lipid absorption in response to elevated dietary fat are largely unknown. Here, we describe an unexpected role of the protein kinase D2 (PKD2) in lipid homeostasis. We demonstrate that PKD2 activity promotes chylomicron‐mediated TG transfer in enterocytes. PKD2 increases chylomicron size to enhance the TG secretion on the basolateral side of the mouse and human enterocytes, which is associated with decreased abundance of APOA4. PKD2 activation in intestine also correlates positively with circulating TG in obese human patients. Importantly, deletion, inactivation, or inhibition of PKD2 ameliorates high‐fat diet‐induced obesity and diabetes and improves gut microbiota profile in mice. Taken together, our findings suggest that PKD2 represents a key signaling node promoting dietary fat absorption and may serve as an attractive target for the treatment of obesity.
In a standard semiconductor laser, electrons and holes recombine via stimulated emission to emit coherent light, in a process that is far from thermal equilibrium. Exciton-polariton condensates–sharing the same basic device structure as a semiconductor laser, consisting of quantum wells coupled to a microcavity–have been investigated primarily at densities far below the Mott density for signatures of Bose-Einstein condensation. At high densities approaching the Mott density, exciton-polariton condensates are generally thought to revert to a standard semiconductor laser, with the loss of strong coupling. Here, we report the observation of a photoluminescence sideband at high densities that cannot be accounted for by conventional semiconductor lasing. This also differs from an upper-polariton peak by the observation of the excitation power dependence in the peak-energy separation. Our interpretation as a persistent coherent electron-hole-photon coupling captures several features of this sideband, although a complete understanding of the experimental data is lacking. A full understanding of the observations should lead to a development in non-equilibrium many-body physics.
Invasive aspergillosis (IA) is a devastating opportunistic infection and its treatment constitutes a considerable burden for the health care system. Immunocompromised patients are at an increased risk for IA, which is mainly caused by the species Aspergillus fumigatus. An early and reliable diagnosis is required to initiate the appropriate antifungal therapy. However, diagnostic sensitivity and accuracy still needs to be improved, which can be achieved at least partly by the definition of new biomarkers. Besides the direct detection of the pathogen by the current diagnostic methods, the analysis of the host response is a promising strategy toward this aim. Following this approach, we sought to identify new biomarkers for IA. For this purpose, we analyzed gene expression profiles of hematological patients and compared profiles of patients suffering from IA with non-IA patients. Based on microarray data, we applied a comprehensive feature selection using a random forest classifier. We identified the transcript coding for the S100 calcium-binding protein B (S100B) as a potential new biomarker for the diagnosis of IA. Considering the expression of this gene, we were able to classify samples from patients with IA with 82.3% sensitivity and 74.6% specificity. Moreover, we validated the expression of S100B in a real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) assay and we also found a down-regulation of S100B in A. fumigatus stimulated DCs. An influence on the IL1B and CXCL1 downstream levels was demonstrated by this S100B knockdown. In conclusion, this study covers an effective feature selection revealing a key regulator of the human immune response during IA. S100B may represent an additional diagnostic marker that in combination with the established techniques may improve the accuracy of IA diagnosis.