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Janus-Materialien sind anisotrope Nano- und Mikroarchitekturen, die zwei verschiedene Seiten mit unterschiedlichen oder entgegengesetzten physikochemischen Eigenschaften aufweisen. Parallel zur Entwicklung neuer Methoden zur Herstellung dieser Materialien wurden entscheidende Fortschritte in Bezug auf Anwendungen erzielt, z. B. in der Biologie, der Katalyse, der Pharmazie und neuerdings auch in der Batterietechnologie. Dieser Kurzaufsatz stellt die jüngsten und wichtigsten Erfolge bei der Anwendung aufgabenspezifisch funktionalisierter Janus-Nanomaterialien im Bereich der heterogenen Katalyse für unterschiedliche chemische Transformationen vor. Er umfasst Reduktionreaktionen, oxidative Entschwefelung und Farbstoffabbau, asymmetrische Katalyse, Biomassetransformationen, Kaskadenreaktionen, Oxidationsreaktionen, übergangsmetallkatalysierte Kreuzkupplungsreaktionen, elektro- und photokatalytische Reaktionen sowie Gasphasenreaktionen. Zum Abschluss folgt ein Ausblick auf mögliche zukünftige Anwendungen.
Es wird eine hochgradig diastereoselektive Eintopf-Synthese der 1,3-Diamino-2-Alkohol-Einheit mit drei fortlaufenden Stereozentren beschrieben. Bei dieser Methode werden 2-Oxyenamide als neue Bausteine für den raschen Aufbau des 1,3-Diamin-Gerüsts, mit einer zusätzlichen stereogenen Sauerstofffunktionalität in C2-Position, eingesetzt. Zusätzlich wird über eine stereoselektive Synthese der erforderlichen (Z)-Oxyenamide berichtet.
[Halb]- trocken im Unterstockbereich?
„Untersuchungen meteorologisch-hydrologischer Messgrößen im Weinbau als Anpassungsstrategie an den Klimawandel sowie für eine nachhaltige Wassernutzung von Vitis vinifera [cv. Riesling]. “
Christian Ihrig & Sascha Henninger
RPTU Kaiserslautern
Der vom Menschen verursachte Klimawandel beeinflusst sowohl langfristige Klimaprozesse, als auch das aktuelle, kurzfristige Wettergeschehen in allen Regionen der Erde. Er äußert sich in einer Vielzahl an Phänomenen, die sich je nach Klimagebiet unterschiedlich manifestieren lassen oder auch unterschiedliche Auswirkungen mit sich bringen. Diese Forschungsarbeit beschäftigt sich mit dem Wasserhaushalt von Weinreben im Rahmen des rezenten Klimawandels. Ziel dieses Projektes ist es, mittels meteorologisch-hydrologischen Messgrößen eine Anpassungsstrategie zu generieren, die auf alle Weinbauregionen in Rheinland-Pfalz übertragen werden kann, um Winzer*innen die Möglichkeit zu eröffnen, auf natürlicher Art und Weise der Rebe Wasser zugänglich zu machen.
Durch die Zunahme abiotischer Schäden (z.B. Niederschlag) und die Veränderung der Vegetationszeit sowie die Zunahme invasiver Schaderreger ist vermehrt eine Steigerung der Vulnerabilität des Ökosystems „Wingert“ zu erkennen. Winzer*innen werden aufgrund der Zunahme von Extremwetterereignissen (Hitze-/Dürrephasen) zur langfristigen Bewässerung ihrer Weinbauflächen gezwungen. Große Mengen Wasser werden bereits vereinzelt in Weinbergsregionen gepumpt, was langfristig hinsichtlich eines sinkenden Grundwasserspiegels einen fatalen Fehler darstellt. Die ressourcenschonende Gestaltung des Wasserhaushaltes sollte daher in den Mittelpunkt der Weinbauforschung gestellt werden. Weinbauer*innen sind an regional-/ lokalklimatischen Lösungsmöglichkeiten und Anpassungsstrategien interessiert, um Risiken für die Anbaufrucht reduzieren und auf die lokalklimatischen Auswirkungen des Klimawandels reagieren zu können. Um gegen dieses Risiko anzugehen und den Produktionsausfall zu minimieren, muss die Anpassungsfähigkeit in Sachen Wasserhaushalt der Reben bekräftigt werden. Demzufolge wird das Mikroklima in der Weinbauregion Rheinhessen mittels des Einsatzes der Scholander-Druckkammer untersucht. Die Bestimmung des Wasserstatus hinsichtlich der exakten Bewässerungssteuerung von Weinreben hat sich durch das frühmorgendliche Blattwasser- (Ψpd) und mittägliche Stammwasserpotential (Ψstem) bewährt. Physiologische Prozesse, wie die stomatäre Leitfähigkeit der Blattschließzellen sowie das vegetative Wachstum, aber auch die Photosynthese, sind direkt oder indirekt an Ψpd + Ψstem gekoppelt. Darüber hinaus lässt sich der Wasserhaushalt durch ein an Trockenstandorten angepasstes Bodenpflegesystem, wie zum Beispiel einer flächendeckenden Bodenabdeckung mittels Holzhäcksel, deutlich verbessern. Des Weiteren wird das Mikroklima im Weinberg durch die Laubwandstruktur mitbestimmt, was durch eine gesteigerte Photosyntheseleistung der Laubwand, eine optimale Belüftung und Belichtung gewährleistet wird. Im praktischen Weinbau wird dies durch die Höhe der Laubwand realisiert. Um dem Herbizid im Unterstockraum durch das anstehende Glyphosatverbot eine Alternative zu bieten, entwickelt die Landmaschinenbranche bereits heute alternative Arbeitsgeräte, die eine Möglichkeit darstellen, dem Wuchs des Unkrautes im Unterstockbereich entgegenzuwirken.
Daher ist es von gesteigertem Interesse zu analysieren, inwiefern sich eine Bodenabdeckung im Unterstockbereich von einer flächendeckenden bzw. moderaten Tropfbewässerung in Flachlage unterscheidet. Darüber hinaus sollen Möglichkeiten zur Reduzierung des Wasserverbrauchs und zur Reifeverzögerung (Verminderung des Botrytisbefalls, Verlängerung der Reifedauer, Vermeidung eines zu hohen Alkoholgehaltes) durch eine kürzere Laubwandhöhe beim Riesling in Flachlage in diesem Projekt erprobt werden. Als Versuchsvarianten dienen vier Variationen, um abgrenzbare und eindeutige Ergebnisse erzielen zu können (V1: Tropfbewässerung; V2: Unterstockabdeckung Holzhäcksel; V3: Flächendeckende Holzhäcksel; V4: Kontrollvariante).
Computational-Fluid-Dynamics (CFD)-Simulationen in Kombination mit Tropfenpopulationsbilanzen führen zu einem praxisgerechten Standard, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf – und damit die Verweilzeitverteilung – in liegenden Abscheidern beliebiger Größe zu berechnen. Durch Implementierung des Tropfenverhaltens wird auch die Berechnung eines tropfenspezifischen Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht. Die Methodenentwicklung erfolgte mit baugleichen Anlagen an drei verschiedenen Standorten. Die darauf beruhenden CFD-Simulationen wurden erfolgreich mit experimentellen Daten der beteiligten Industriepartner validiert.
Erstmalig wurde Synchrotron-basierte nukleare inelastische Streuung (NIS) unter Nutzung des Mößbauer-Isotops 161Dy für die Untersuchung der vibronischen Eigenschaften eines DyIII-basierten Einzelmolekülmagneten, [Dy(Cy3PO)2(H2O)5]Br3⋅2 (Cy3PO)⋅2 H2O⋅2 EtOH, eingesetzt. Die experimentelle partielle Phononen-Zustandsdichte, die alle Schwingungen mit einer Auslenkung des DyIII-Ions enthält, wurde mit Hilfe von auf Dichtefunktionaltheorie (DFT) basierenden Simulationen reproduziert, was die Zuordnung aller intramolekularen Schwingungsmoden des Moleküls ermöglicht. Diese Studie zeigt, dass 161Dy-NIS als eine experimentelle Methode ein hohes Potential besitzt, um zur Klärung der Rolle von Phononen in Einzelmolekülmagneten beizutragen.
The digitization of extraction columns requires a profound knowledge of the present hydrodynamics/mass transport interaction as well as appropriate measurement techniques for the detection of relevant input and target values. In this article, the different techniques for droplet size distribution as well as concentration determination are presented and new methods for online evaluation are discussed. In combination with the simulation of droplet size, holdup and solute concentration distribution, an online-capable process tool for controlling and optimizing extraction columns will be obtained.
Editorial
(2021)
Matrixstrukturen, -organisationen, -prinzipien und -modelle werden seit den 1960-er Jahren in der hauptsächlich betriebswirtschaftlichen Organisationsliteratur beschrieben. Ihre praktische Relevanz wechselte im Laufe der folgenden Jahrzehnte mehrfach. Die „Matrix“ gilt bis heute als eine zwar für Organisationen lohnende, für Mitarbeitende jedoch als schwierig zu lebende Organisationsform. Diese Arbeit geht der Frage nach, wie sich diese Ambivalenz unter einer organisationssoziologischen Perspektive darstellt. Dazu bietet sich die funktionale Analyse als Methode der Systemtheorie an. Sie fragt, welche Funktionen eine Matrixstruktur für eine konkrete Beispielorganisation erfüllt und welche - auch ungewollten - Nebenfolgen sich daraus ergeben. Dadurch werden Anschlussstellen für Organisationsentwicklungsmaßnahmen aufgezeigt.
Ein Bioraffineriekonzept für (Bier-)Treber wird vorgeschlagen, bei dem im Gegensatz zu bestehenden Konzepten wasserlösliche Komponenten durch Pressen abgetrennt und als Grundlage für eine Milchsäurefermentation mit Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis verwendet werden. Die verbleibenden strukturellen Kohlenhydrate des Treberrückstandes werden durch hydrothermale und enzymatische Vorbehandlung in fermentierbare Zucker überführt. Es entstehen deutlich weniger Nebenprodukte, die das Wachstum von Mikroorganismen inhibieren können, als bei der Nutzung von nicht abgepresstem Treber.