TY - JOUR A1 - Zabirov, Alexander A1 - Schleser, Markus A1 - Bucherer, Sebastian T1 - Füge- und Dichtkonzept für einen Leichtbauverbrennungsmotor JF - adhäsion KLEBEN & DICHTEN Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s35145-021-0531-5 SN - 2192-8681 VL - 65 IS - 11 SP - 12 EP - 19 PB - Springer Nature CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Götten, Falk A1 - Finger, Felix A1 - Havermann, Marc A1 - Braun, Carsten A1 - Marino, M. A1 - Bil, C. T1 - Full configuration drag estimation of short-to-medium range fixed-wing UAVs and its impact on initial sizing optimization JF - CEAS Aeronautical Journal N2 - The paper presents the derivation of a new equivalent skin friction coefficient for estimating the parasitic drag of short-to-medium range fixed-wing unmanned aircraft. The new coefficient is derived from an aerodynamic analysis of ten different unmanned aircraft used for surveillance, reconnaissance, and search and rescue missions. The aircraft is simulated using a validated unsteady Reynolds-averaged Navier Stokes approach. The UAV’s parasitic drag is significantly influenced by the presence of miscellaneous components like fixed landing gears or electro-optical sensor turrets. These components are responsible for almost half of an unmanned aircraft’s total parasitic drag. The new equivalent skin friction coefficient accounts for these effects and is significantly higher compared to other aircraft categories. It is used to initially size an unmanned aircraft for a typical reconnaissance mission. The improved parasitic drag estimation yields a much heavier unmanned aircraft when compared to the sizing results using available drag data of manned aircraft. KW - Parasitic drag KW - UAV KW - CFD KW - Aircraft sizing Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s13272-021-00522-w SN - 1869-5590 (Online) SN - 1869-5582 (Print) N1 - Corresponding author: Falk Götten VL - 12 SP - 589 EP - 603 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Heuermann, Holger A1 - Harzheim, Thomas A1 - Cronenbroeck, Tobias T1 - First SIMO harmonic radar based on the SFCW concept and the HR transfer function JF - Remote sensing N2 - This paper presents a new SIMO radar system based on a harmonic radar (HR) stepped frequency continuous wave (SFCW) architecture. Simple tags that can be electronically individually activated and deactivated via a DC control voltage were developed and combined to form an MO array field. This HR operates in the entire 2.45 GHz ISM band for transmitting the illumination signal and receives at twice the stimulus frequency and bandwidth centered around 4.9 GHz. This paper presents the development, the basic theory of a HR system for the characterization of objects placed into the propagation path in-between the radar and the reflectors (similar to a free-space measurement with a network analyzer) as well as first measurements performed by the system. Further detailed measurement series will be made available later on to other researchers to develop AI and machine learning based signal processing routines or synthetic aperture radar algorithms for imaging, object recognition, and feature extraction. For this purpose, the necessary information is published in this paper. It is explained in detail why this SIMO-HR can be an attractive solution augmenting or replacing existing systems for radar measurements in production technology for material under test measurements and as a simplified MIMO system. The novel HR transfer function, which is a basis for researchers and developers for material characterization or imaging algorithms, is introduced and metrologically verified in a well traceable coaxial setup. KW - MUT measurement; scanner KW - transponder KW - SFCW KW - harmonic radar KW - nonlinear radar Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/rs13245088 SN - 2072-4292 N1 - This article belongs to the Special Issue "Nonlinear Junction Detection and Harmonic Radar" VL - 13 IS - 24 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Kubalski, Thomas A1 - El-Deib, Khaled A1 - Gellert, Christoph ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten nach DIN EN 1998-1/NA-2021 JF - Bautechnik : Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau N2 - Mauerwerksbauten in Deutschland sind mit Einführung des nationalen Anwendungsdokuments DIN EN 1998-1/NA auf Grundlage einer neuen probabilistischen Erdbebenkarte nachzuweisen. Für erfolgreiche Erdbebennachweise üblicher Grundrissformen von Mauerwerksbauten stehen in dem zukünftigen Anwendungsdokument neue rechnerische Nachweismöglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Tragfähigkeitsreserven von Mauerwerksbauten in der Baupraxis mit einem überschaubaren Aufwand besser in Ansatz gebracht werden können. Das Standardrechenverfahren ist weiterhin der kraftbasierte Nachweis, der nun mit höheren Verhaltensbeiwerten im Vergleich zur DIN 4149 durchgeführt werden kann. Die höheren Verhaltensbeiwerte basieren auf der besseren Ausnutzung der gebäudespezifischen Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie der Lastumverteilung der Schubkräfte im Grundriss mit Ansatz von Rahmentragwirkung durch Wand-Deckeninteraktionen. Alternativ dazu kann ein nichtlinearer Nachweis auf Grundlage von Pushover-Analysen zur Anwendung kommen. Vervollständigt werden die Regelungen für Mauerwerksbauten durch neue Regelungen für nichttragende Innenwände und Außenmauerschalen. Der vorliegende Beitrag stellt die Grundlagen und Hintergründe der neuen rechnerischen Nachweise in DIN EN 1998-1/NA vor und demonstriert deren Anwendung an einem Beispiel aus der Praxis. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/bate.202100064 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820, 0932-8351 VL - 98 IS - 11 SP - 852 EP - 863 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - El-Deib, Khaled A1 - Butenweg, Christoph A1 - Klinkel, Sven ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten JF - Mauerwerk N2 - Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar. N2 - Seismic verification of masonry buildings based on realistic calculation models and increased behavior factorsWith the application of the traditional linear verification con­cept to masonry structures it is already no longer possible to carry out structural safety verifications even for buildings with standard ground plan configurations in areas with moderate seismicity. This problem will be exacerbated in Germany with the introduction of continuous probabilistic earthquake maps. Due to the increased seismic actions, it is necessary to make the existing load­bearing capacity reserves that have not yet been taken into account available in comprehensible verifica­tion concepts in construction practice. This article presents a concept for the building­specific determination of increased behavior factors. The behavior factors are composed of three components, which take into account the load redistribution in ground plans, the deformation capability and energy dissipation and all kinds of overstrength effects. For the calculation of these three components, a non­linear verification concept based on pushover analyses is applied, in which the interac­tions of walls and floor slabs are described by a level of re­straint. A non­linear modeling approach of the overall building is introduced for the determination of the restraint levels, with which the interaction of walls and floor slabs can be simulated. The results of the linear verifications with increased behavior factors for this building are significantly closer to the results of non­linear verifications and thus the standard ground plan con­figurations in areas with moderate seismicity can still be veri­fied with the traditional linear calculation approaches. KW - Mauerwerksbauten KW - Erdbebeneinwirkung KW - Bemessung KW - Verhaltensbeiwerte KW - Pushover­Analysen Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/dama.202110014 SN - 1437-1022 SN - 1432-3427 VL - 2021 IS - 3 SP - 110 EP - 119 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Alexyuk, Madina A1 - Bogoyavlenskiy, Andrey A1 - Alexyuk, Pavel A1 - Moldakhanov, Yergali A1 - Berezin, Vladimir A1 - Digel, Ilya T1 - Epipelagic microbiome of the Small Aral Sea: Metagenomic structure and ecological diversity JF - MicrobiologyOpen N2 - Microbial diversity studies regarding the aquatic communities that experienced or are experiencing environmental problems are essential for the comprehension of the remediation dynamics. In this pilot study, we present data on the phylogenetic and ecological structure of microorganisms from epipelagic water samples collected in the Small Aral Sea (SAS). The raw data were generated by massive parallel sequencing using the shotgun approach. As expected, most of the identified DNA sequences belonged to Terrabacteria and Actinobacteria (40% and 37% of the total reads, respectively). The occurrence of Deinococcus-Thermus, Armatimonadetes, Chloroflexi in the epipelagic SAS waters was less anticipated. Surprising was also the detection of sequences, which are characteristic for strict anaerobes—Ignavibacteria, hydrogen-oxidizing bacteria, and archaeal methanogenic species. We suppose that the observed very broad range of phylogenetic and ecological features displayed by the SAS reads demonstrates a more intensive mixing of water masses originating from diverse ecological niches of the Aral-Syr Darya River basin than presumed before. KW - ecological structure KW - metagenomics KW - microbial diversity KW - shotgun sequencing KW - Small Aral Sea Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/mbo3.1142 SN - 2045-8827 VL - 10 IS - 1 SP - 1 EP - 10 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Fissabre, Anke T1 - Ein pazifistisches Kriegerdenkmal der Moderne. Das Totenkreuz von Rudolf Schwarz JF - In situ: Zeitschrift für Architekturgeschichte Y1 - 2021 SN - 1866-959X N1 - gedruckt in der Bereichsbibliothek Bayernallee unter der Signatur 13 Z 959 vorhanden IS - 1 SP - 127 EP - 138 PB - Wernersche Verlagsgesellschaft CY - Worms ER - TY - JOUR A1 - Ball, Christopher Stephen A1 - Vögele, Stefan A1 - Grajewski, Matthias A1 - Kuckshinrichs, Wilhelm T1 - E-mobility from a multi-actor point of view: Uncertainties and their impacts JF - Technological Forecasting and Social Change Y1 - 2021 SN - 0040-1625 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.techfore.2021.120925 VL - 170 IS - Art. 120925 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Kuerten, David A1 - Kotliar, Konstantin A1 - Fuest, Matthias A1 - Walter, Peter A1 - Hollstein, Muriel A1 - Plange, Niklas ED - Neri, Piergiorgio T1 - Does hemispheric vascular regulation differ significantly in glaucoma patients with altitudinal visual field asymmetry? A single-center, prospective study JF - International Ophthalmology N2 - Purpose Vascular risk factors and ocular perfusion are heatedly discussed in the pathogenesis of glaucoma. The retinal vessel analyzer (RVA, IMEDOS Systems, Germany) allows noninvasive measurement of retinal vessel regulation. Significant differences especially in the veins between healthy subjects and patients suffering from glaucoma were previously reported. In this pilot-study we investigated if localized vascular regulation is altered in glaucoma patients with altitudinal visual field defect asymmetry. Methods 15 eyes of 12 glaucoma patients with advanced altitudinal visual field defect asymmetry were included. The mean defect was calculated for each hemisphere separately (-20.99 ± 10.49 pro- found hemispheric visual field defect vs -7.36 ± 3.97 dB less profound hemisphere). After pupil dilation, RVA measurements of retinal arteries and veins were conducted using the standard protocol. The superior and inferior retinal vessel reactivity were measured consecutively in each eye. Results Significant differences were recorded in venous vessel constriction after flicker light stimulation and overall amplitude of the reaction (p \ 0.04 and p \ 0.02 respectively) in-between the hemispheres spheres. Vessel reaction was higher in the hemisphere corresponding to the more advanced visual field defect. Arterial diameters reacted similarly, failing to reach statistical significance. Conclusion Localized retinal vessel regulation is significantly altered in glaucoma patients with asymmetri altitudinal visual field defects. Veins supplying the hemisphere concordant to a less profound visual field defect show diminished diameter changes. Vascular dysregulation might be particularly important in early glaucoma stages prior to a significant visual field defect. KW - Glaucoma KW - Visual field asymmetry KW - Ocular blood flow KW - RVA KW - Vascular response Y1 - 2021 SN - 1573-2630 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s10792-021-01876-0 VL - 41 IS - 41 SP - 3109 EP - 3119 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Tran, Ngoc Trinh A1 - Staat, Manfred T1 - Direct plastic structural design under random strength and random load by chance constrained programming JF - European Journal of Mechanics - A/Solids Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.euromechsol.2020.104106 SN - 0997-7538 VL - 85 IS - Article 104106 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Tran, Duc Hung A1 - Ebeling, Felix T1 - Die risikoadäquate Bestimmung von Eigenkapitalkosten bei konzerninternen Routinefunktionen JF - Der Betrieb N2 - Eigenkapitalkosten sind eine wesentliche Determinante bei der Wertbestimmung von Unternehmen und Unternehmensteilen. Die Eigenkapitalkosten werden regelmäßig mittels des CAPM bestimmt. Für sog. konzerninterne Routinefunktionen mit geringem Risiko stellt diese Bestimmung mittels CAPM ein Problem dar, da börsennotierte Peergroups für eine zuverlässige Bestimmung des Beta-Faktors meist nicht identifizierbar sind. Damit ergeben sich bei Bewertungen von Routineunternehmen Unsicherheiten und Konfliktpotenzial in steuerlichen Betriebsprüfungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick der in der Praxis genutzten Ansätze und stellt eine theoretische Fundierung zur Bestimmung der Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen vor. Dabei wird verdeutlicht, dass Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen nicht denen des Gesamtkonzerns entsprechen und Praktikeransätze eine grundsätzliche Berechtigung besitzen. Y1 - 2021 SN - 0005-9935 VL - 74 IS - 29 SP - 1553 EP - 1560 ER - TY - JOUR A1 - Olbertz, Klaus T1 - Die Flexibilisierung von Arbeitszeit durch den Abruf von Arbeit : Möglichkeiten und Grenzen arbeitsvertraglicher Gestaltung zur Vermeidung von „Leerlaufzeiten“ JF - NWB - Steuer- und Wirtschaftsrecht N2 - Die Arbeitswelt ist im Umbruch. Der Bedarf an flexiblen Arbeitszeitmodellen nimmt stetig zu, wobei die Corona-Pandemie dieses Bedürfnis nochmals verschärft hat. Gerade auch in kleineren und mittleren Unternehmen wächst die Notwendigkeit, den Einsatz der Beschäftigten möglichst bedarfsgerecht zu steuern, also bei guter Auftragslage mehr Arbeitszeit abzurufen und bei ausbleibenden Aufträgen die Arbeitszeit zu reduzieren und somit bezahlte „Leerlaufzeiten“ zu vermeiden. Der Gesetzgeber stellt den Arbeitgebern hierfür das Instrument der sog. Abrufarbeit ( § 12 Teilzeit- und Befristungsgesetz – TzBfG ) zur Verfügung. In dem nachfolgenden Beitrag werden Möglichkeiten und Grenzen der Abrufarbeit skizziert und konkrete arbeitsvertragliche Gestaltungsmöglichkeiten aufgezeigt. Y1 - 2021 SN - 0028-3460 IS - 15 SP - 1055 EP - 1063 ER - TY - JOUR A1 - Olbertz, Klaus T1 - Die Dienstreisezeit als Arbeitszeit – oder doch nicht? : Zur arbeitgeberfreundlichen Bewertung von Dienstreisezeiten durch das Bundesarbeitsgericht JF - NWB - Steuer- und Wirtschaftsrecht N2 - Der arbeitsrechtlich richtige Umgang mit Zeiten einer Dienstreise kann in der betrieblichen Praxis Probleme bereiten. Ob die Reisezeiten als solche Arbeitszeit i. S. des Arbeitszeitgesetzes (ArbZG ) darstellen, also bspw. auf die tägliche Höchstarbeitszeit angerechnet werden müssen oder nicht, ist oftmals genauso unklar wie die Frage, ob und inwieweit Reisezeiten vergütungspflichtig sind. Aber auch, ob ein Arbeitnehmer überhaupt zur Durchführung einer Dienstreise verpflichtet werden kann, ist ein möglicher Anlass von Streitigkeiten zwischen den Arbeitsvertragsparteien, wie verschiedene Gerichtsentscheidungen zeigen. Der nachfolgende Beitrag beantwortet die aufgeworfenen Fragen und gibt hierzu einen praxisorientierten Überblick. Y1 - 2021 SN - 0028-3460 IS - 1 SP - 38 EP - 44 ER - TY - JOUR A1 - Wert, Stefan A1 - Iken, Heiko A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Matysik, Frank-Michael T1 - Development of a temperature‐pulse enhanced electrochemical glucose biosensor and characterization of its stability via scanning electrochemical microscopy JF - Electroanalysis N2 - Glucose oxidase (GOx) is an enzyme frequently used in glucose biosensors. As increased temperatures can enhance the performance of electrochemical sensors, we investigated the impact of temperature pulses on GOx that was drop-coated on flattened Pt microwires. The wires were heated by an alternating current. The sensitivity towards glucose and the temperature stability of GOx was investigated by amperometry. An up to 22-fold increase of sensitivity was observed. Spatially resolved enzyme activity changes were investigated via scanning electrochemical microscopy. The application of short (<100 ms) heat pulses was associated with less thermal inactivation of the immobilized GOx than long-term heating. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/elan.202100089 SN - 1521-4109 IS - Early View PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Jablonski, Melanie A1 - Poghossian, Arshak A1 - Keusgen, Michael A1 - Wege, Christina A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Detection of plant virus particles with a capacitive field-effect sensor JF - Analytical and Bioanalytical Chemistry N2 - Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied. KW - Plant virus KW - Capacitive field-effect sensor KW - Tobacco mosaic virus (TMV) KW - Label-free detection KW - Zeta potential Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s00216-021-03448-8 SN - 1618-2650 N1 - Corresponding authors: Arshak Poghossian & Michael J. Schöning VL - 413 SP - 5669 EP - 5678 PB - Springer Nature CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Golland, Alexander T1 - Datenschutzkonforme Test-, Impf- und Genesungskontrollen in Betrieben der Privatwirtschaft JF - DSB Datenschutz-Berater Y1 - 2021 SN - 0170-7256 VL - 45 IS - 5 SP - 158 EP - 160 PB - dfv Mediengruppe, Deutscher Fachverlag GmbH CY - Frankfurt am Main ER - TY - JOUR A1 - Golland, Alexander ED - Ewer, Wolfgang ED - Hamm, Rainer ED - Karpenstein, Ulrich ED - Oberthür, Nathalie ED - Herchen, Hilke ED - Bräutigam, Peter T1 - Das Telekommunikation-Telemedien-Datenschutzgesetz. Cookies und PIMS als Herausforderungen für Website-Betreiber JF - NJW Neue Juristische Wochenschrift Y1 - 2021 SN - 0341-1915 IS - 31 SP - 2238 EP - 2243 PB - Beck CY - München ER - TY - JOUR A1 - Golland, Alexander T1 - Cookies & Co. – trotz neuem Gesetz alte Probleme für Website-Betreiber. Anpassung des deutschen Rechts durch das TTDSG an unionsrechtliche Vorgaben zum 1.12.2021 JF - NWB Steuer- und Wirtschaftsrecht Y1 - 2021 SN - 0028-3460 VL - 2021 IS - 25 SP - 1818 EP - 1825 PB - NWB-Verlag CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Richter, Charlotte A1 - Braunstein, Bjoern A1 - Staeudle, Benjamin A1 - Attias, Julia A1 - Suess, Alexander A1 - Weber, Tobias A1 - Mileva, Katya N. A1 - Rittweger, Joern A1 - Green, David A. A1 - Albracht, Kirsten T1 - Contractile behavior of the gastrocnemius medialis muscle during running in simulated hypogravity JF - npj Microgravity N2 - Vigorous exercise countermeasures in microgravity can largely attenuate muscular degeneration, albeit the extent of applied loading is key for the extent of muscle wasting. Running on the International Space Station is usually performed with maximum loads of 70% body weight (0.7 g). However, it has not been investigated how the reduced musculoskeletal loading affects muscle and series elastic element dynamics, and thereby force and power generation. Therefore, this study examined the effects of running on the vertical treadmill facility, a ground-based analog, at simulated 0.7 g on gastrocnemius medialis contractile behavior. The results reveal that fascicle−series elastic element behavior differs between simulated hypogravity and 1 g running. Whilst shorter peak series elastic element lengths at simulated 0.7 g appear to be the result of lower muscular and gravitational forces acting on it, increased fascicle lengths and decreased velocities could not be anticipated, but may inform the development of optimized running training in hypogravity. However, whether the alterations in contractile behavior precipitate musculoskeletal degeneration warrants further study. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1038/s41526-021-00155-7 SN - 2373-8065 N1 - Corresponding author: Charlotte Richter VL - 7 IS - Article number: 32 PB - Springer Nature CY - New York ER - TY - JOUR A1 - Engelmann, Ulrich M. A1 - Shalaby, Ahmed A1 - Shasha, Carolyn A1 - Krishnan, Kannan M. A1 - Krause, Hans-Joachim T1 - Comparative modeling of frequency mixing measurements of magnetic nanoparticles using micromagnetic simulations and Langevin theory JF - Nanomaterials N2 - Dual frequency magnetic excitation of magnetic nanoparticles (MNP) enables enhanced biosensing applications. This was studied from an experimental and theoretical perspective: nonlinear sum-frequency components of MNP exposed to dual-frequency magnetic excitation were measured as a function of static magnetic offset field. The Langevin model in thermodynamic equilibrium was fitted to the experimental data to derive parameters of the lognormal core size distribution. These parameters were subsequently used as inputs for micromagnetic Monte-Carlo (MC)-simulations. From the hysteresis loops obtained from MC-simulations, sum-frequency components were numerically demodulated and compared with both experiment and Langevin model predictions. From the latter, we derived that approximately 90% of the frequency mixing magnetic response signal is generated by the largest 10% of MNP. We therefore suggest that small particles do not contribute to the frequency mixing signal, which is supported by MC-simulation results. Both theoretical approaches describe the experimental signal shapes well, but with notable differences between experiment and micromagnetic simulations. These deviations could result from Brownian relaxations which are, albeit experimentally inhibited, included in MC-simulation, or (yet unconsidered) cluster-effects of MNP, or inaccurately derived input for MC-simulations, because the largest particles dominate the experimental signal but concurrently do not fulfill the precondition of thermodynamic equilibrium required by Langevin theory. KW - Magnetic nanoparticles KW - Frequency mixing magnetic detection KW - Langevin theory KW - Micromagnetic simulation KW - Nonequilibrium dynamics Y1 - 2021 SN - 2079-4991 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/nano11051257 N1 - This article belongs to the Special Issue Applications and Properties of Magnetic Nanoparticles VL - 11 IS - 5 SP - 1 EP - 16 PB - MDPI CY - Basel ER -