A citation-based map of concepts in invasion biology

Invasion biology has been quickly expanding in the last decades so that it is now metaphorically flooded with publications, concepts, and hypotheses. Among experts, there is no clear consensus about the relationships between invasion concepts, and almost no one seems to have a good overview of the literature anymore. Similar observations can be made for other research fields. Science needs new navigation tools so that researchers within and outside of a research field as well as science journalists, students, teachers, practitioners, policy-makers, and others interested in the field can more easily understand its key ideas. Such navigation tools could, for example, be maps of the major concepts and hypotheses of a research field. Applying a bibliometric method, we created such maps for invasion biology. We analysed research papers of the last two decades citing at least two of 35 common invasion hypotheses. Co-citation analysis yields four distinct clusters of hypotheses. These clusters can describe the main directions in invasion biology and explain basic driving forces behind biological invasions. The method we outline here for invasion biology can be easily applied for other research fields

Classical vgr≠cv_{gr} \neq c solutions of Maxwell equations and the tunneling photon effect

We propose a very simple but general method to construct solutions of Maxwell equations propagating with a group velocity $v_{gr} \neq c$. Applications to wave guides and a possible description of the known experimental evidences on photonic tunneling are discussed.Comment: 11 pages, Latex2e; to be published in Phys. Lett.

Resonant tunneling of electromagnetic waves through polariton gaps

We consider resonant tunneling of electromagnetic waves through an optical barrier formed by dielectric layers with the frequency dispersion of their dielectric permiability. The frequency region between lower and upper polariton branches in these materials presents a stop band for electromagnetic waves. We show that resonance tunneling through this kind of barriers is qualitatevely different from tunneling through other kind of optical barriers as well as from quantum mechanic tunneling through a rectangular barrier. We find that the width of the resonance maxima of the transmission coeffcient tends to zero as frequency approach the lower boundary of the stop band in a very sharp non-analytical way. Resonance transmission peaks give rise to new photonic bands inside the stop band if one considers periodical array of the layers.Comment: 8 pages, 5 figure

Ermittlung günstiger Magnetkreisformen zur Fertigung von Magnetventilen in Batchtechnologie

In der vorliegenden Arbeit wird das Ziel verfolgt, elektromagnetische Ventilbauformen mit verschiedenen Fertigungstechnologien für einen Fertigungsprozess im Batch zu erarbeiten. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht eine Recherche nach geeigneten Ventilbauformen unter den Aspekten der Miniaturisierbarkeit und Fertigbarkeit mittels MIM-, LTCC- und Siliziumtechnologie. Weiterhin wurden Magnetkreise systematisiert und hinsichtlich ihrer Batchtauglichkeit bei Verwendung der o. g. Fertigungstechnologien untersucht. Zu Beginn der Arbeit werden die Grundlagen der LTCC-Technik, der Falt-Flex-Technik und der MIM-Technik vermittelt. Dabei werden die Verfahren beschrieben, die Vor- und Nachteile aufgezählt und Restriktionen genannt. Die im Kapitel 4 präsentierten Patente und Publikationen weisen bis auf die Siliziumventile keine Batchkompatibilität auf. Erst nach einer geometrischen Formänderung der Bauteile wird diese Kompatibilität ersichtlich. Vorschläge zu diesen Bauformen wurden in die entsprechenden Abschnitte eingefügt. Die Auswertung zeigte auf, das der Flach-/Klappanker-Topfmagnet die geeignetste Bauform für miniaturisierte Ventile darstellt. Es wurde die LTCC-Technik, die MIM-Technik sowie die Silizium-Technik als Basis der drei aufgestellten Varianten verwendet. Dabei wurden die jeweiligen Restriktionen berücksichtigt und weitestgehend in den Prinzipskizzen dargestellt. Die auf der LTCC-Technik basierenden Variante 1 weist eine hohe Funktionsintegration auf. Das Gehäuse führt den magnetischen Fluss und ist Träger der Spule und deren Kontaktierung und formt den Fluidkanal. In den Anker sind die Funktionen der Führung und Rückführung sowie der Dichtsitz und die Weiterführung des magnetischen Flusses integriert. Zu beachten ist, dass derzeitige ferromagnetische Tapes eine Permeabilität von 150 erreichen und noch nicht ausreichend hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften untersucht wurden. Die auf der MIM-Technik basierende Variante 2 erreicht aufgrund geeigneter Werkstoffe sehr hohe Permeabilitäten. Diese Technik ist auch für den Einsatz batch-orientierter Fertigung geeignet und hinsichtlich des Magnetkreises zu bevorzugen. Jedoch ist hier der Montageaufwand am höchsten. Die auf Silizium-Technik basierende Variante 3 eignet sich hervorragend zur Miniaturisierung, da strukturierende Verfahren der Mikrosystemtechnik im Vergleich zu den anderen beiden Technologien wesentlich höhere Genauigkeiten erreicht. Da Silizium diamagnetisch ist, müssen für den Magnetkreis zusätzliche ferromagnetische Schichten angebracht werden. Bei der Bewertung erzielten alle Varianten ein ähnliches Gesamtergebnis. Die Unterschiede sind in den einzelnen Kriterien zu finden. Dies deutet darauf hin, dass die spezielle Anwendung eine geeignete Wahl der zu verwendenden Technologie treffen soll. Da Variante 2 die besten Magnetkreiseigenschaften aufweist, ist sie besonders zum Steuern hoher Druckdifferenzen geeignet. Variante 1 eignet sich bei verwendung von Säuren, Basen und Ölen, da die verwendeten Werkstoffe gute chemische Beständigkeiten aufweisen. Variante 3 eignet sich zur Integration in MEMS-Anwendungen zur Steuerung von Arbeitsmedien. Das Tellersitzventil stellte sich als bestes Ventilprinzip heraus und wurde in allen drei Varianten verwendet.Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 201

On Superluminal motions in photon and particle tunnelings

It is shown that the Hartman-Fletcher effect is valid for all the known expressions of the mean tunnelling time, in various nonrelativistic approaches, for the case of finite width barriers without absorption. Then, we show that the same effect is not valid for the tunnelling time mean-square fluctuations. On the basis of the Hartman-Fletcher effect and the known analogy between photon and nonrelativistic-particle tunnelling, one can explain the Superluminal group-velocities observed in various photon tunnelling experiments (without violation of the so-called "Einstein causality").Comment: standard LaTeX file; accepted for publication in Phys. Lett.

Multibarrier tunneling

We study the tunneling through an arbitrary number of finite rectangular opaque barriers and generalize earlier results by showing that the total tunneling phase time depends neither on the barrier thickness nor on the inter-barrier separation. We also predict two novel peculiar features of the system considered, namely the independence of the transit time (for non resonant tunneling) and the resonant frequency on the number of barriers crossed, which can be directly tested in photonic experiments. A thorough analysis of the role played by inter-barrier multiple reflections and a physical interpretation of the results obtained is reported, showing that multibarrier tunneling is a highly non-local phenomenon.Comment: RevTex, 7 pages, 1 eps figur

Bearbeitung von semesterbegleitenden Aufgaben als Möglichkeit zur Erbringung einer Studien- und/oder Prüfungsleistung in Hochschulseminaren

Um die Partizipation an Seminaren anzuregen, wurde ein Prüfungsformat entwickelt, das in der semesterbegleitenden Bearbeitung von Aufgaben als Studienleistung besteht. Das Seminarkonzept und dessen didaktische Umsetzung werden im Beitrag anhand eines Leitfadens vorgestellt und diskutiert

A conceptual map of invasion biology: Integrating hypotheses into a consensus network

Background and aims Since its emergence in the mid‐20th century, invasion biology has matured into a productive research field addressing questions of fundamental and applied importance. Not only has the number of empirical studies increased through time, but also has the number of competing, overlapping and, in some cases, contradictory hypotheses about biological invasions. To make these contradictions and redundancies explicit, and to gain insight into the field’s current theoretical structure, we developed and applied a Delphi approach to create a consensus network of 39 existing invasion hypotheses. Results The resulting network was analysed with a link‐clustering algorithm that revealed five concept clusters (resource availability, biotic interaction, propagule, trait and Darwin’s clusters) representing complementary areas in the theory of invasion biology. The network also displays hypotheses that link two or more clusters, called connecting hypotheses, which are important in determining network structure. The network indicates hypotheses that are logically linked either positively (77 connections of support) or negatively (that is, they contradict each other; 6 connections). Significance The network visually synthesizes how invasion biology’s predominant hypotheses are conceptually related to each other, and thus, reveals an emergent structure – a conceptual map – that can serve as a navigation tool for scholars, practitioners and students, both inside and outside of the field of invasion biology, and guide the development of a more coherent foundation of theory. Additionally, the outlined approach can be more widely applied to create a conceptual map for the larger fields of ecology and biogeography