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Biologically sensitive field-effect devices (BioFEDs) advantageously combine the electronic field-effect functionality with the (bio)chemical receptor’s recognition ability for (bio)chemical sensing. In this review, basic and widely applied device concepts of silicon-based BioFEDs (ion-sensitive field-effect transistor, silicon nanowire transistor, electrolyte-insulator-semiconductor capacitor, light-addressable potentiometric sensor) are presented and recent progress (from 2019 to early 2021) is discussed. One of the main advantages of BioFEDs is the label-free sensing principle enabling to detect a large variety of biomolecules and bioparticles by their intrinsic charge. The review encompasses applications of BioFEDs for the label-free electrical detection of clinically relevant protein biomarkers, deoxyribonucleic acid molecules and viruses, enzyme-substrate reactions as well as recording of the cell acidification rate (as an indicator of cellular metabolism) and the extracellular potential.
The Last Sketch
(2021)
Das Projekt thematisiert, in Form eines Animationsfilms, den Umgang eines Vaters mit dem Tod seines Kindes
und den Versuch den Weg zurück zu sich selbst und ins Leben zu finden.
Das Ziel war es die Emotionen der Schauspieler in einen Animationsfilm authentisch zu implementieren. Um den Animationsfilm situationsgerecht erzählen zu können, wurde das Verständnis für Trauer in den Vordergrund gestellt.
Dazu wurden digitale Drehs durchgeführt und viele Bereiche der 3D Gestaltung angewendet.
Viele der Betroffenen erleben besonders in den ersten Tagen nach dem Verlust ihres Kindes nicht das notwendige Verständnis für ihre Trauer.
Diese Projektarbeit möchte aufzeigen, wie unterschiedlich Menschen trauern und wie sie sich in ihrer Verschiedenheit verlieren können,
besonders wenn es um das gemeinsame Kind geht.
Wenn ein Kind im Sterben liegt, steht für die Eltern sein Wohlbefinden an erster Stelle. Sie wollen alles richtig machen.
Der Protagonist des Films (Teo) und seine Frau Mia haben jedoch unterschiedliche Vorstellung davon, was das Richtige ist und auch nach dem
Tod ihres Kindes haben sie unterschiedliche Bewältigungsstrategien, um mit diesem Schicksalsschlag umzugehen.
Einer der Gründe, warum 80% der Ehepaare sich nach so einem Schicksalsschlag trennen liegt in genau dieser Problematik, weswegen es wichtig ist, diese Thematik zu beleuchten.
This article introduces a new maritime search and rescue system based on S-band illumination harmonic radar (HR). Passive and active tags have been developed and tested attached to life jackets and a rescue boat. This system was able to detect and range the active tags up to a range of 5800 m in tests on the Baltic Sea with an antenna input power of only 100 W. All electronic GHz components of the system, excluding the S-band power amplifier, were custom developed for this purpose. Special attention is given to the performance and conceptual differences between passive and active tags used in the system and integration with a maritime X-band navigation radar is demonstrated.
Kleidung ist ein Kommunikationsmedium. Im Projekt wird Bekleidung als Informationsträger genutzt, um über die verschiedenen Abschnitte im Zyklus eines Kleidungsstücks sowie die Missstände in der Bekleidungsindustrie zu informieren. Entstanden sind 6 Kleidungsstücke, jeweils eins pro Abschnitt im Zyklus, vom Baumwollanbau über Spinnereien, Produktionsfabriken, dem Einzelhandel und Gebrauch bis zur Entsorgung.
Die einfach gehaltenen Kleidungsstücke besitzen Aufdrucke. Über eine Augmented-Reality-App können die Kleidungsstücke gescannt werden. In Kombination mit der digitalen Ebene werden die Aufdrucke zu Informationsgrafiken. So wird unter anderem über die grausamen Arbeitsumstände in der Produktion informiert oder darüber, dass wir unsere Kleidungsstücke durchschnittlich nur 4x anziehen. Immer geht es darum, den Betrachter dazu anzuregen, seine Konsumentscheidungen zu überdenken.
Concentrating Solar Power
(2021)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.
Bitcoin is a cryptocurrency and is considered a high-risk asset class whose price changes are difficult to predict. Current research focusses on daily price movements with a limited number of predictors. The paper at hand aims at identifying measurable indicators for Bitcoin price movements and the development of a suitable forecasting model for hourly changes. The paper provides three research contributions. First, a set of significant indicators for predicting the Bitcoin price is identified. Second, the results of a trained Long Short-term Memory (LSTM) neural network that predicts price changes on an hourly basis is presented and compared with other algorithms. Third, the results foster discussions of the applicability of neural nets for stock price predictions. In total, 47 input features for a period of over 10 months could be retrieved to train a neural net that predicts the Bitcoin price movements with an error rate of 3.52 %.
Plant virus-like particles, and in particular, tobacco mosaic virus (TMV) particles, are increasingly being used in nano- and biotechnology as well as for biochemical sensing purposes as nanoscaffolds for the high-density immobilization of receptor molecules. The sensitive parameters of TMV-assisted biosensors depend, among others, on the density of adsorbed TMV particles on the sensor surface, which is affected by both the adsorption conditions and surface properties of the sensor. In this work, Ta₂O₅-gate field-effect capacitive sensors have been applied for the label-free electrical detection of TMV adsorption. The impact of the TMV concentration on both the sensor signal and the density of TMV particles adsorbed onto the Ta₂O₅-gate surface has been studied systematically by means of field-effect and scanning electron microscopy methods. In addition, the surface density of TMV particles loaded under different incubation times has been investigated. Finally, the field-effect sensor also demonstrates the label-free detection of penicillinase immobilization as model bioreceptor on TMV particles.
This paper introduces a new maritime search and rescue system based on S-band illumination harmonic radar (HR). Passive and active tags have been developed and tested while attached to life jackets and a small boat. In this demonstration test carried out on the Baltic Sea, the system was able to detect and range the active tags up to a distance of 5800 m using an illumination signal transmit-power of 100 W. Special attention is given to the development, performance, and conceptual differences between passive and active tags used in the system. Guidelines for achieving a high HR dynamic range, including a system components description, are given and a comparison with other HR systems is performed. System integration with a commercial maritime X-band navigation radar is shown to demonstrate a solution for rapid search and rescue response and quick localization.
Dieses Jahr werden allein in Deutschland ca. 47 Millionen Sneaker verkauft. Die Sneakerbranche boomt und ist nicht mehr aufzuhalten. Was zu Beginn nur ein Sportschuh war, ist heute ein Lifestyleprodukt und auf dem Markt und im Alltag nicht mehr wegzudenken. Der Hype um den neuesten Sneaker ist unglaublich groß und das Bedürfnis nach dem Präsentieren und dem zur Schau stellen wächst.
Mit der float collection gelingt es, den Verkaufs- und Ausstellungsraum ganz individuell und vielseitig zu gestalten. Das Besondere hier ist, dass die Schuhe sich visuell schwebend in den Regalen etablieren und so von allen Seiten betrachtet werden können. Das Konstrukt ist modular und bringt durch das Material Metall eine lange Produktlebensdauer mit sich.
So bringst du nicht nur die Sneaker, sondern auch die Herzen deiner Kunden zum Schweben.
Let the shoes float.
Living Books ist ein in Aachen stationiertes Event der Buchhandlungskette Mayersche, welches Kinder und Jugendliche zum Lesen animieren soll, indem Technik und Unterhaltungsmedien mit dem Buch verbunden werden. Hierzu werden die Möglichkeiten der virtuellen Realität genutzt sowie einzigartige Marketingstrategien, die sich ebenfalls neuartiger Technik bedienen, um das Interesse und die Neugierde junger Menschen zu wecken. Vor Ort wird man zum ersten Mal mit dem Buch konfrontiert. Bis dahin wirkt das Event schlichtweg wie ein Fantreffen zu Buchverfilmungen. Nacheinander betreten die jungen Besucher mithilfe einer VR-Brille eine Welt, die einem Buch entstammt, um ihnen die Geschichte spielerisch näherzubringen. Mithilfe der neuen Welt und einem plötzlichen Ende soll Neugierde für das Buch geweckt werden. Das Interesse für die Geschichte soll am Ende größer sein als die Abneigung gegen das Lesen.
Durch die Urbanisierung, wird es in Städten immer enger und der Verkehr nimmt zu. Das hat hohe Emissionen und Platzmangel zur Folge. In der Masterarbeit wurde die Abhängigkeit zum Auto in der Stadt hinterfragt und ein Konzept erarbeitet, welches die Autonutzung und den Autobesitz ablöst. Dabei entstand ein neuer Fahrradanhänger, der eine multifunktionale Nutzung zulässt und einen elektrischen Antrieb besitzt. Dadurch bietet er einen komfortablen Support im Alltag. Zudem wurde ein Geschäftskonzept entwickelt, welches ermöglicht, den Anhänger mit einem digitalen Ausleihsystem unter Nachbarn oder Freunden zu teilen. Ein wichtiges Kriterium für das Produkt und den Service war, dass die Mobilität der Zukunft nicht nur nachhaltig sein soll, sondern auch Laune machen muss.
Quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) is routinely performed by the internal or external standardization. The manuscript describes a simple alternative to these common workflows by using NMR signal of another active nuclei of calibration compound. For example, for any arbitrary compound quantification by NMR can be based on the use of an indirect concentration referencing that relies on a solvent having both 1H and 2H signals. To perform high-quality quantification, the deuteration level of the utilized deuterated solvent has to be estimated.
In this contribution the new method was applied to the determination of deuteration levels in different deuterated solvents (MeOD, ACN, CDCl3, acetone, benzene, DMSO-d6). Isopropanol-d6, which contains a defined number of deuterons and protons, was used for standardization. Validation characteristics (precision, accuracy, robustness) were calculated and the results showed that the method can be used in routine practice. Uncertainty budget was also evaluated. In general, this novel approach, using standardization by 2H integral, benefits from reduced sample preparation steps and uncertainties, and can be applied in different application areas (purity determination, forensics, pharmaceutical analysis, etc.).
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.
The coupling of ligand-stabilized gold nanoparticles with field-effect devices offers new possibilities for label-free biosensing. In this work, we study the immobilization of aminooctanethiol-stabilized gold nanoparticles (AuAOTs) on the silicon dioxide surface of a capacitive field-effect sensor. The terminal amino group of the AuAOT is well suited for the functionalization with biomolecules. The attachment of the positively-charged AuAOTs on a capacitive field-effect sensor was detected by direct electrical readout using capacitance-voltage and constant capacitance measurements. With a higher particle density on the sensor surface, the measured signal change was correspondingly more pronounced. The results demonstrate the ability of capacitive field-effect sensors for the non-destructive quantitative validation of nanoparticle immobilization. In addition, the electrostatic binding of the polyanion polystyrene sulfonate to the AuAOT-modified sensor surface was studied as a model system for the label-free detection of charged macromolecules. Most likely, this approach can be transferred to the label-free detection of other charged molecules such as enzymes or antibodies.