Biodynamische Untersuchungen zur Druckscheibenendoprothese

Nach Beendigung der 17 jährigen Testphase der Druckscheiben-endoprothese (DSP) und Freigabe zur Implantation an allen Kliniken konnten in der Folgezeit nach Stürzen bzw. plötzlichen Belastungen des operierten Beines Frakturen im subtrochanteren Bereich bei liegender Druckscheibe verzeichnet werden. Auffällig bei diesen Fakturen war eine vergleichbare Lokalisation im Verlauf der Kortikalisschrauben. Wir hatten versucht durch Implantation der DSP in 8 formalinfixierte, humane Leichenfemora und in 2 Kunstknochen festzustellen, ob sich diese beobachteten Frakturformen provozieren lassen. Zusätzlich zu dem makroskopischen Frakturverhalten wurde eine Dehnungs-messanalyse durchgeführt, um die Krafteinwirkung am gestressten Femur weiter analysieren zu können. In der makroskopischen und röntgenologischen Auswertung konnten wir Frakturen im sub- und pertrochanteren Bereich, wie sie beobachtet wurden, provozieren. Bei einem Femur konnte ein isolierter subtrochanterer Bruch und bei drei weiteren Femora sub-pertrochantere Frakturen in Kom-binationen mit Fakturen im Schenkelhals im Belastungstest dargestellt werden. Bei drei weiteren Femora waren Frakturen isoliert im Schenkelhalsbereich aufgetreten. Die Analyse der Dehnungsmessung zeigte, dass Spitzendehnungen an einem Femur mit implantierter DSP in der Laschenregion bzw. im Verlauf der Kortikalisschrauben auftraten. Die statistische Untersuchung zur Frage, ob die Dehnungswerte eine einer signifikante Abhängigkeit von der Größe des CCD - Winkels vor und nach der Implantation, der Kortikalis-schraubengröße und –lage haben, konnte nicht bestätigt werden. Im Hinblick auf eine signifikante Aussage war die Fallzahl zu gering und die Inhomogenität der formalinfixierten Leichenfemora zu groß, so dass nur Tendenzen dargestellt werden konnten. Die im follow-up diagnostizierten Femurfrakturen mit nahezu identischer Frakturlokalisation konnten experimentell reproduziert werden und deren Ursache in einer erhöhten mechanischen Beanspruchung dieser Region unter maximaler Krafteinleitung, durch eine Dehnungsanalyse bestätigt werden. Es konnte durch diese biomechanische Untersuchung nachgewiesen werden, dass es möglich ist, die Frakturen, welche bei Patienten mit implantierter Druckscheibenendoprothese des Hüftgelenkes beobachtet wurden, experimentell zu reproduzieren. Des weiteren konnte durch Dehnungsmessung an definierten Punkten aufgezeigt werden, das die Spitzendehnungen während des Belastungszustandes im Verlauf der Kortikalisschrauben auftraten. Diese aufgetretenen Spitzendehnungen im Bereich der Kortikalisschrauben lassen ebenfalls den Schluss zu, dass die frakturgefährdete Region des Femurs nach implantierter DSP im subtrochanteren und pertrochanteren Bereich zu finden ist

Advanced Nanophotonics: Silicon-Organic Hybrid Technology

Integrated photonic devices have gained increasing research interests. Especially silicon photonics have become very attractive for various optical applications. Using silicon-on-insulator as a material platform provides the ability to fabricate photonic devices with electronic devices on a single chip. Driven by substantial research investments, the integration of photonic devices on silicon-on-insulator substrates has reached a degree of maturity that already permits industrial adoption. However, silicon has the disadvantage of linear electro-optical effects, and, therefore, advanced modulation formats are difficult to realize when using silicon-based high-speed modulators. Hence, a new approach was proposed: the silicon-organic hybrid technology. This technology is a viable extension of the silicon-on-insulator material system for efficient high-speed modulation. We herewith present our theoretical and experimental investigations of the silicon-organic hybrid slot-waveguide ring resonator. The advanced device design is described in detail, which allows using both, the efficient silicon-on-insulator strip-waveguides and the silicon-organic hybrid slot-waveguides in single ring resonator. For the first time, we report the transmission spectra of such a resonator covered with an electro-optical polymer.Integrierte photonische Bauelemente werden in der Forschung immer bedeutender. Besonders die Siliziumphotonik ist für verschiedene optische Anwendungen sehr attraktiv. Die Verwendung von Silizium-auf-Isolator-Materialsystemen bietet die Möglichkeit, photonische Bauelemente mit elektronischen Geräten auf einem einzelnen Chip zu entwickeln. Durch erhebliche Forschungsinvestitionen hat die photonische Integration auf Silizium-auf-Isolator-Substraten einen Reifegrad, der bereits Industriemaßstäben genügt. Jedoch hat Silizium keinen linearen elektrooptischen Effekt und damit sind moderne Modulationsformate nur schwierig zu realisieren. Daher wird seit eingen Jahren ein neuer Ansatz, die Silizium-Organik Hybridtechnologie, verfolgt. Diese Technologie ist eine tragfähige Ausdehnung des Silizium-auf-Isolator-Materialsystems für eine effiziente Hochgeschwindigkeitsmodulation und optische Signalverarbeitung. In diesem Artikel präsentieren wir unsere theoretischen und experimentellen Untersuchungen zu einem Silizium-Organik Hybrid Ringresonator. Das Design und die Herstellung des neuartigen nanophotonischen Bauelements werden im Detail beschrieben. Der demonstrierte Ringresonator kombiniert die Vorteile zweier verschiedener Wellenleiterarten in einem einzelnen Ring, dem verlustarmen Kanal-Wellenleiter und dem Silizium-organischen Hybridschlitzwellenleiter. Wir demonstrieren erstmals ein Transmissionsspektrum eines solchen Ringresonators, der mit einem elektro-optischen Polymer beschichtet ist

Analyse komplexer biologischer Proben mittels oberflächenverstärkter Ramanspektroskopie (SERS)

Diese Studie beschäftigt sich mit dem Nachweis biologischer Proben mit Hilfe der Raman-Mikroskopie. Um ausreichende Signalintensitäten auch bei niedrigen Konzentrationen zu erhalten, wurde insbesondere der Effekt der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (SERS) näher untersucht. Als Proben dienten DNA aus Hering-Sperma und das Protein Albumin. Zur Verstärkung des Raman-Spektrums wurden zwei unterschiedliche Methoden verwendet. Zum Einen wurden in einem chemischen Reduktionsprozess Nanosilberpartikel hergestellt und den biologischen Proben zugemischt. Zum Anderen wurden mit Hilfe laserangeregter periodischer Oberflächenstrukturierung (LIPSS) erzeugte nanostrukturierte Silberoberflächen als Substrate für die Proben verwendet. Diese Methode wurde bislang nicht für die SERS-Analyse biologischer Proben eingesetzt. Erste hier präsentierte Messungen zeigen, dass beide Verfahren signifikante SERS-Verstärkungen liefern und potentiell leistungsstarke Methoden für die zerstörungsfreie Analyse biologischer Proben darstellen

Fast switching devices and induction rf at CLIC

We survey possible applications of fast switching devices and induction rf at the Compact Linear Collider (CLIC). These applications include extraction kickers for the combiner rings, modulators for the drive-beam linac, fast intra-train feedback, induction crab cavities, halo kickers, emergency kickers, long-range beam-beam compensation, damping-ring barrier rf, pulsed linac wigglers, positron capture, and spent-beam handling

100 Years of Relativistic Cosmology (1917-2017). Part I: From Origins to the Discovery of Universal Expansion (1929)

We are experiencing a period of extreme intellectual effervescence in the area of cosmology. A huge volume of observational data in unprecedented quantity and quality and a more consistent theoretical framework propelled cosmology to an era of precision, turning the discipline into a cutting-edge area of contemporary science. Observations with type Ia Supernovae (SNe Ia), showed that the expanding Universe is accelerating, an unexplained fact in the traditional decelerated model. Identifying the cause of this acceleration is the most fundamental problem in the area. As in the scientific renaissance, the solution will guide the course of the discipline in the near future and the possible answers (whether dark energy, some extension of general relativity or a still unknown mechanism) should also leverage the development of physics. In this context, without giving up a pedagogical approach, we present an overview of both the main theoretical results and the most significant observational discoveries of cosmology in the last 100 years. The saga of cosmology will be presented in a trilogy. In this article (Part I), based on the articles by Einstein, de Sitter, Friedmann, Lema\^itre and Hubble, we will describe the period between the origins of cosmology and the discovery of Universal expansion (1929). In Part II, we will see the period from 1930 to 1997, closing with the old standard decelerated model. The Part III will be entirely devoted to the accelerated model of the universe, the cosmic paradigm of the XXI century.Comment: 18 pages, 10 figures. To appear in Revista Brasileira de Ensino de F\'isica (in Portuguese

Novel UV-transparent 2-component polyurethane resin for chip-on-board LED micro lenses

In this work we present a novel optical polymer system based on polyurethane elastomer components, which combines excellent UV transparency with high thermal stability, good hardness, high surface tension and long pot life. The material looks very promising for encapsulation and microlensing applications for chip-on-board (CoB) light-emitting diodes (LED). The extinction coefficient k, refractive index n, and bandgap parameters were derived from transmission and reflection measurements in a wavelength range of 200-890 nm. Thermogravimetry and differential scanning calorimetry were used to provide glass transition and degradation temperatures. The surface tension was determined by means of contact angle measurements. As proof of concept, a commercial InGaN-CoB-LED is used to demonstrate the suitability of the new material for the production of microlenses. © 2020 Optical Society of America

The Purpose and the Ethos of Work. Contributions from Theology and Economics

Kaum ein Thema beschäftigt die Öffentlichkeit gegenwärtig mehr als das Thema „Arbeit“. Im Zentrum der öffentlichen Diskussion steht das Problem der Arbeitslosigkeit und die Frage, wie sie überwunden werden kann. Dabei wird selten darüber reflektiert, welche Auswirkungen die massiven Strukturveränderungen auf dem Arbeitsmarkt auf die Tiefenstruktur des Verständnisses von Arbeit haben. Gerade im Bereich sozialer Humandienstleistungen ist das Ethos der Arbeit und die Frage, wie der Sinn dieser Arbeit erlebt wird, unmittelbar relevant für das Selbstverständnis und den unternehmerischen Erfolg der jeweiligen Einrichtung. Schon in der Bibel zeigt sich, dass Arbeit ganz unterschiedlich gesehen werden kann. Dass der Mensch „im Schweiße seines Angesichtes“ arbeiten muss, kann als Folge seiner Entfernung von Gott gesehen werden. Und wer jeden Tag harte Arbeit leisten muss, um sich seinen Lebensunterhalt zu verdienen, ohne dabei besondere Lust zu verspüren, weiß genau, wovon die Rede ist. Aber es gibt eben auch das andere: Arbeit ist etwas Erfüllendes. Arbeit ist etwas, mit dem der Auftrag, den Gott den Menschen zur Weltgestaltung gegeben hat, verwirklicht wird. Arbeit hat dann Wert um ihrer selbst willen und dient nicht nur oder nicht vorrangig dazu, den Lebensunterhalt zu verdienen. Manche verbinden damit eine ganz konkrete Vision für unsere Gesellschaft heute. Durch immer mehr technologische Unterstützung wird immer weniger harte menschliche Arbeit nötig, um Wohlstand zu bewahren. Die Vision einer Befriedigung der Bedürfnisse für alle müsste angesichts kontinuierlicher Produktivitätszuwächse eigentlich näher rücken. Die Realität sieht gegenwärtig anders aus. Durch Rationalisierung verlieren Menschen ihren Arbeitsplatz. Für sie bedeutet das nicht Befreiung, sondern sozialen und wirtschaftlichen Abstieg. Was muss sich ändern in unserer Gesellschaft? Sollen sich die Menschen angesichts unsicherer Zukunft im Hinblick auf die Verfügbarkeit von Arbeitsplätzen innerlich unabhängiger machen von der Arbeit und ihren Selbstwert von der Erwerbsarbeit lösen? Oder sollen sie genau das Gegenteil tun, nämlich wieder ein neues Arbeitsethos entwickeln, das unter den Wettbewerbsbedingungen der Globalisierung Flexibilität und Einsatzbereitschaft stärkt und auch „im Schweiße des Angesichtes“ volle Leistung bringt? Die Tagung will sich dem Sinn und Ethos der Arbeit aus theologischen, ethischen, sozialwissenschaftlichen und ökonomischen Perspektiven widmen und dabei die Grundsatzreflexion mit der Reflexion sozialunternehmerischer Praxis verbinden.The volume contains different contributions to the debate about the purpose and the ethic of work in a radically changing society. Is work a bare necessity or is it an activity with the aim of fulfillment? And how can the economy be organized in a way which honors the central importance of work for human beings? The volume discusses different levels of ethical discourse on these questions: the level of the individual person, of the business corporation, of the political structures and the socio-cultural level. The theme is discussed from an Old Testament exegetical perspective including the comparison with Israel’s religious surroundings, and from a historical perspective showing how Protestantism can give important impulses for current discussions, neither glorifying work as the central legitimation for being nor ignoring its continuing importance for the generation of wealth and for the individuals’ life plans. Contributions from the field of economics discuss how the political and economic structures need to be reshaped to follow criteria gained from Christian ethical reflection. Finally, the theme is reflected upon from the perspective of the daily experience of a temporary employment agency

Silicon-organic hybrid photonics: Overview of recent advances, electro-optical effects and CMOS-integration concepts

In recent decades, much research effort has been invested in the development of photonic integrated circuits, and silicon-on-insulator technology has been established as a reliable platform for highly scalable silicon-based electro-optical modulators. However, the performance of such devices is restricted by the inherent material properties of silicon. An approach to overcoming these deficiencies is to integrate organic materials with exceptionally high optical nonlinearities into a silicon-on-insulator photonic platform. Silicon–organic hybrid photonics has been shown to overcome the drawbacks of silicon-based modulators in terms of operating speed, bandwidth, and energy consumption. This work reviews recent advances in silicon–organic hybrid photonics and covers the latest improvements to single components and device concepts. Special emphasis is given to the in-device performance of novel electro-optical polymers and the use of different electro-optical effects, such as the linear and quadratic electro-optical effect, as well as the electric-field-induced linear electro-optical effect. Finally, the inherent challenges of implementing non-linear optical polymers on a silicon photonic platform are discussed and a perspective for future directions is given