Computing the static conductivity of ionic liquids

In dieser Arbeit werden verschiedene Methoden erprobt, um die statische Leitfähigkeit ionischer Flüssigkeiten aus Molekulardynamik-Computersimulationen zu berechnen: die Green-Kubo, die Einstein-Helfand und die Nernst-Einstein Formel. Der springende Punkt dabei war einen Algorithmus für die Formeln zu finden, der einerseits große Mengen an Daten von Trajektorien miteinbezieht, um eine große statistische Stichprobe zu umfassen, und andererseits die Leitfähigkeit innerhalb eines vertretbaren Fehlers mit minimaler Rechenzeit zu ermitteln. Ahnliche Schwierigkeiten treten bei der Berechnung des Diffusionskoeffizienten auf, der in der Nernst-Einstein Formel proportional zur Leitfähigkeit ist. Der Diffusionskoeffizient, eine molekulare Größe, kann jedoch von einer kleineren statistischen Stichprobe bestimmt werden. Die untersuchten System ionischer Flüssigkeiten waren binäre Salze mit 1-butyl-3-methyl-imidazolium und 1-ethyl-3-methyl-imidazolium als Kationen, und Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Trifluoroacetat, Trifluoromethylsulfat, und Dicyanoimid als Anionen.The goal of this study is to determine the static conductivity of ionic liquids (IL) by molecular dynamics simulations using different approaches: The Green-Kubo formula, the Einstein- Helfand formula, and the Nernst-Einstein relation. Thereby expressions from statistical mechanics which involve position and velocity data from trajectories of systems of ILs are used. In practice the pivotal point proved to be the finding of an algorithm which on one hand analyzes large amounts of trajectory data for a high statistic accuracy and on the other hand yields the conductivity value within an acceptable error range with minimum compu- tational effort. The calculation of the diffusion coefficient, a single particle property, which is the decisive factor of the Nernst-Einstein relation imposes the same constraints although with less need for high statistics. The IL systems under investigation were binary salts of 1-butyl-3-methyl-imidazolium and 1-ethyl-3-methyl-imidazolium as the cations, and tetraflu- oroborate, hexafluorophosphate, trifluoric acid, trifluoromethylsulfate, and dicyanoimide as the anions

Solvation of biomolecules in ionic liquid - water mixtures

Die Solvatisierung von Biomolekülen in hydratisierten ionischen Flüssigkeiten wurde durch Molekulardynamik-Simulation untersucht. Das betrifft vor allem Protein-Stabilität, Solvens-Dynamik und -Struktur und sogar makroskopische Eigenschaften wie die dielektrische Konstante und Viskositä̈t, die so auf atomarer Ebene erklä̈rt werden. Drei Serien von hydratisierten ionischen Flüssigkeiten (1- Ethyl-3-methylimidazolium als Kation, Trifluoromethansulfonat als Anion und Wasser) mit Wasser-Molenbrüchen zwischen 1.0 und 0.5 wurden simuliert: Eine Serie mit dem reinen Solvens, eine Serie mit dem Solvens und dem Zink-Finger Protein (PDB-Kode 5ZNF), und eine dritte Serie mit dem Solvens und Ubiquitin (PDB-Kode 1UBQ). Es werden neue Methoden fü̈r die Auswertung von Molekulardynamik Trajektorien präsentiert, die eine quantitative Beschreibung der Solvatisierung auf atomarer Ebene erlauben: Die Parameter-freie Voronoi-Tesselierung zur Aufteilung des Raums ermöglicht es benachbarte Molekü̈e eindeutig zu identifizierenren und so einer Solvatationshülle zuzuordnen. Dadurch zeigt sich, dass sich die Kationen überproportional in der Solvatationshülle der Biomoleküle aufhalten, aber keine Prä̈ferenz fü̈r bestimmte Typen von Aminosäuren haben. Im Gegenzug bleiben die Anionen in der Nähe von positiv geladenen Aminosäuren. Die Dynamik der gesamten Solvatationshülle verlangsamt sich exponentiell im Verhältnis zum Wasser-Molenbruch. Die Translationsdiffusion verhält sich proportional zur Viskosität, entsprechend der Stokes-Einstein Formel. In Bezug auf Rotation zeigt einzig die Dynamik der molekularen Dipolmomente ein ähnliches Verhalten. Translations- und Rotationsbewegungen der Moleküle werden auch im jeweiligen Körper-fixierten Bezugssystem untersucht. Dadurch wird es möglich die molekulare Bewegung entlang und um die Achsen des Körper-fixierten Bezugsystems zu analysieren. Darü̈ber hinaus wird eine Theorie der Rotationsdiffusion präsentiert, die Winkelgeschwindigkeits-Korrelationsfunktionen in Beziehung zu mittleren quadratischen Winkeldifferenz setzt.The effects of hydrated ionic liquids on biomolecular solvation have been investigated by means of molecular dynamics simulation. This includes phe- nomena such as protein stability, solvent dynamics and structure, and even macroscopic properties like the dielectric constant and viscosity, which can be explained at atomic resolution. Three series of hydrated ionic liquids (1-ethyl- 3-methylimidazolium as cation, trifluoromethanesulfonate as anion, and water) with the water mole fraction varying between 1.0 and 0.5 were simulated: one series containing only the solvent, one the solvent and the zinc finger protein as solute (PDB-code 5ZNF), and one the solvent and ubiquitin as solute (PDB-code 1UBQ). Novel methods for the analysis of molecular dynamics trajectories are pre- sented to describe the solvation effect in a quantitative way: The parameter-free Voronoi decomposition of space permits to unambiguously identify neighbouring molecules and solvation shells. Thus it is found that the cation predominantly populates the protein solvation shell. However, it shows no preference for any types of amino acids. In contrast, the location of the anion with its higher charge density is restricted to positively charged amino acids. The dynamics of the protein solvation shells scales exponentially with the water mole fraction. The translational diffusion scales with viscosity as expected from the Stokes- Einstein relation. From the rotational diffusion, only the dipole moment axis relaxes at times that scale with the viscosity. The translational and rotational motion is transformed into the body-fixed frame for each molecule. This allows to decompose the motion of each molecule along and about body-fixed axes. A theory of rotational diffusion is presented linking the rotational velocity autocor- relation functions to the angular displacement, analogous to the Einstein relation of translational diffusion

Beiträge und Stellungnahmen zu Problemen der Währungspolitik

Als Mittel der Preispolitik, zur Dämpfung der Preissteigerungserwartungen und zur Korrektur der Vorstellungen über die durchsetzbaren Lohnerhöhungen ist eine gleitende Aufwertung diskutabel, auch wenn kein fundamentales Ungleichgewicht in der Zahlungsbilanz besteht. (G. Fels, H. Giersch, H. Müller-Groeling, K. D. Schmidt) Wenn durchgreifende binnenwirtschaftliche Maßnahmen, die geeignet sind, die Preisflexibilität zu erhöhen und den Anbieterwettbewerb zu verstärken, nicht zur Verfügung stehen, bleibt nur die Möglichkeit, den Preiswettbewerb von außen durch wechselkurspolitische Maßnahmen zu intensivieren. (Gemeinschaftsdiagnose wirtschaftswissenschaftlicher Forschungsinstitute) Im Interesse des internationalen Währungssystems befürworten in- und ausländische Nationalökonomen eine marktwirtschaftliche Lösung der Währungsprobleme durch Freigabe des Wechselkurses; sie warnen vor administrativen Beschränkungen des freien Zahlungsverkehrs. Wer - bei binnenwirtschaftlicher Stabilitätspolitik - eine Rückkehr zur alten Dollarparität befürwortet, macht es den Gewerkschaften unmöglich, auf eine stabilisierungskonforme Lohnpolitik umzuschalten. (Herbert Giersch) Das Versprechen einer Rückkehr zur alten Parität ist genau das Gegenteil dessen, was die gegenwärtige Situation in der Bundesrepublik erfordert. (Gottfried Haberler) Der flexible DM-Kurs kann nur dann wirkungsvoll zu einer Stabilisierung ohne Stagnation beitragen, wenn sich Bundesregierung und Bundesbank zu einer allmählichen Aufwertung der DM bekennen. (H.-M. Stahl, P. Trapp) Die Währungsintegration in Europa sollte durch Einführung einer Rechnungseinheit mit konstanter Kaufkraft vorangetrieben werden; sobald es eine europäische Regierung und Zentralbank gibt, kann die Rechnungseinheit als Zahlungsmittel dienen und die nationalen Währungen ablösen. (Carl Christian von Weizsäcker) Bewegliche Wechselkurse können wettbewerbsneutral sein und deshalb dazu beitragen, daß in außenhandelsintensiven Unternehmen der Gewinn mehr durch die Leistung als durch die währungspolitischen Bedingungen bestimmt wird. (Herbert Giersch) --

Evidence and Ideology in Macroeconomics: The Case of Investment Cycles

The paper reports the principal findings of a long term research project on the description and explanation of business cycles. The research strongly confirmed the older view that business cycles have large systematic components that take the form of investment cycles. These quasi-periodic movements can be represented as low order, stochastic, dynamic processes with complex eigenvalues. Specifically, there is a fixed investment cycle of about 8 years and an inventory cycle of about 4 years. Maximum entropy spectral analysis was employed for the description of the cycles and continuous time econometrics for the explanatory models. The central explanatory mechanism is the second order accelerator, which incorporates adjustment costs both in relation to the capital stock and the rate of investment. By means of parametric resonance it was possible to show, both theoretically and empirically how cycles aggregate from the micro to the macro level. The same mathematical tool was also used to explain the international convergence of cycles. I argue that the theory of investment cycles was abandoned for ideological, not for evidential reasons. Methodological issues are also discussed

DNA methylation-based classification of central nervous system tumours.

Accurate pathological diagnosis is crucial for optimal management of patients with cancer. For the approximately 100 known tumour types of the central nervous system, standardization of the diagnostic process has been shown to be particularly challenging-with substantial inter-observer variability in the histopathological diagnosis of many tumour types. Here we present a comprehensive approach for the DNA methylation-based classification of central nervous system tumours across all entities and age groups, and demonstrate its application in a routine diagnostic setting. We show that the availability of this method may have a substantial impact on diagnostic precision compared to standard methods, resulting in a change of diagnosis in up to 12% of prospective cases. For broader accessibility, we have designed a free online classifier tool, the use of which does not require any additional onsite data processing. Our results provide a blueprint for the generation of machine-learning-based tumour classifiers across other cancer entities, with the potential to fundamentally transform tumour pathology

Molecular subgroups of medulloblastoma: an international meta-analysis of transcriptome, genetic aberrations, and clinical data of WNT, SHH, Group 3, and Group 4 medulloblastomas

Medulloblastoma is the most common malignant brain tumor in childhood. Molecular studies from several groups around the world demonstrated that medulloblastoma is not one disease but comprises a collection of distinct molecular subgroups. However, all these studies reported on different numbers of subgroups. The current consensus is that there are only four core subgroups, which should be termed WNT, SHH, Group 3 and Group 4. Based on this, we performed a meta-analysis of all molecular and clinical data of 550 medulloblastomas brought together from seven independent studies. All cases were analyzed by gene expression profiling and for most cases SNP or array-CGH data were available. Data are presented for all medulloblastomas together and for each subgroup separately. For validation purposes, we compared the results of this meta-analysis with another large medulloblastoma cohort (n = 402) for which subgroup information was obtained by immunohistochemistry. Results from both cohorts are highly similar and show how distinct the molecular subtypes are with respect to their transcriptome, DNA copy-number aberrations, demographics, and survival. Results from these analyses will form the basis for prospective multi-center studies and will have an impact on how the different subgroups of medulloblastoma will be treated in the future