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em ArchiMeD - Elektronische Publikationen der Universität Mainz - Alemanha
Resumo:
In der vorliegenden Dissertation dient ein einfaches Konzept zur Systematisierung der Suche nach neuen Materialien mit hoher Spinpolarisation. Dieses Konzept basiert auf zwei semi-empirischen Modellen. Zum einen kann die Slater-Pauling Regel zur Abschtzung magnetischer Momente verwendet werden. Dieses Modell wird dabei durch Rechnungen zur elektronischen Struktur untersttzt. Das zweites Modell kann insbesondere fr die Co2YZ Heusler Verbindungen beim Vergleich ihrer magnetischen Eigenschaften gefunden werden. Fr diese Verbindungen ergibt sich eine scheinbare lineare Abhngigkeit der Curie-Temperatur beim Auftragen als Funktion des magnetischen Momentes. Angeregt durch diese Modelle wurde die Heusler Verbindung Co2FeSi nochmals detailliert im Hinblick auf ihre geometrische und magnetische Struktur hin untersucht. Als Methoden dienten dabei die Pulver-Rntgenbeugung, die EXAFS Spektroskopie, Rntgen Absorptions- and Mbauer Spektroskopie sowie Hoch- und Tieftemperatur Magnetometrie, XMCD and DSC. Die Messungen zeigten, dass es sich bei Co2FeSi um das Material mit dem hchsten magnetischen Moment (6 B) und der hchsten Curie Temperatur (1100 K) sowohl in der Klasse der Heusler Verbindungen als auch in der Klasse der halbmetallischen Ferromagnete handelt. Zustzlich werden alle experimentellen Ergebnisse durch detaillierte Rechnungen zur elektronischen Struktur untersttzt. Die gleichen Konzepte wurden verwendet, um die Eigenschaften der Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl vorherzusagen. Die elektronische Struktur und die spektroskopischen Eigenschaften wurden mit der voll-relativistischen Korringa-Kohn-Rostocker Methode berechnet, unter Verwendung kohrenter Potentialnherungen um der zuflligen Verteilung von Cr und Fe Atomen sowie zuflliger Unordnung Rechnung zu tragen. Magnetische Effekte wurden durch die Verwendung Spin-abhngiger Potentiale im Rahmen der lokalen Spin-Dichte-Nherung mit eingeschlossen. Die strukturellen und chemischen Eigenschaften der quaternren Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl wurden an Pulver und Bulkproben gemessen. Die Fernordnung wurde mit der Pulver Rntgenbeugung und Neutronenbeugung untersucht, whrend die Nahordnung mit der EXAFS Spektroskopie aufgeklrt wurde. Die magnetische Struktur von Pulver und Bulkproben wurde mitttels 57Fe-Mbauer Spektroskopie gemessen. Die chemische Zusammensetzung wurde durch XPS analysiert. Die Ergebnisse dieser Methoden wurden verglichen, um eine Einsicht in die Unterschiede zwischen Oberflchen und Volumeneigenschaften zu erlangen sowie in das Auftreten von Fehlordnung in solchen Verbindungen. Zustzlich wurde XMCD an den L3,2 Kanten von Co, Fe, and Cr gemessen, um die elementspezifischen magnetischen Momente zu bestimmen. Rechnungen und Messungen zeigen dabei eine Zunahme des magnetischen Momentes bei steigendem Fe-Anteil. Resonante Photoemission mit weicher Rntgenstrahlung sowie Hochenergie Photoemission mit harter Rntgenstrahlung wurden verwendet, um die Zustandsdichte der besetzten Zustnde in Co2Cr0.6Fe0.4Al zu untersuchen. Diese Arbeit stellt auerdem eine weitere, neue Verbindung aus der Klasse der Heusler Verbindungen vor. Co2CrIn ist L21 geordnet, wie Messungen mittels Pulver Rntgenbeugung zeigen. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit magnetometrisch bestimmt. Co2CrIn ist weichmagnetisch mit einer Sttigungsmagnetisierung von 1.2B bei 5 K. Im Gegensatz zu den bereits oben erwhnten Co2YZ Heusler Verbindungen ist Co2CrIn kein halbmetallischer Ferromagnet. Im Rahmen dieser Arbeit wird weiterhin eine Regel zur Vorhersage von halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagneten in der Klasse der Heusler Verbindungen vorgestellt. Dieses Konzept resultiert aus der Kombination der Slater-Pauling Regel mit der Kbler-Regel. Die Kbler Regel besagt, dass Mn auf der Y Position zu einem hoch lokalisierten magnetischen Moment tendiert. Unter Verwendung dieses neuen Konzeptes werden fr einige Kandidaten in der Klasse der Heusler Verbindungen die Eigenschaft des halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagnetismus vorhergesagt. Die Anwendung dieses Konzeptes wird anhand von Rechnungen zur elektronischen Struktur besttigt.
Die Reproduktion von Dinosauriern, speziell der Sauropoden, und deren Bedeutung fr ihren Gigantismus
Resumo:
Es wurde ein Teil der life-history, die Reproduktion, von Dinosauriern, speziell der Sauropoden, den grten bekannten jemals auf der Erde existierenden Landtieren, untersucht, um unter anderem den Zusammenhang zwischen Gigantismus und Reproduktion zu erforschen. Hierzu wurde eine mgliche life-history fr Sauropoden, auf Grundlage des heutigen Forschungsstands in der Biologie und der Palontologie, anhand einer Literaturrecherche erstellt. Des Weiteren wurde ein Modell zur Reproduktion bei ausgestorbenen oviparen Amnioten, basierend auf bestehenden Zusammenhngen zwischen Krpergre und verschiedenen masse-spezifischen Reproduktionsmerkmalen (Eigewicht, Gelegegewicht, jhr. Gelegegewicht) bei rezenten oviparen Amnioten, erarbeitet. Mit Hilfe dieses Modells und Informationen aus Fossilfunden wurde der Frage nachgegangen, wie diese Reproduktionsmerkmale bei Dinosauriern wahrscheinlich ausgesehen haben. Weiterhin erfolgte die berprfung der Hypothese, dass Dinosaurier, insbesondere Sauropoden, eine hhere Reproduktionskapazitt hatten als gleich groe landlebende Sugetiere, was ersteren im Vergleich zu letzteren ermglicht haben soll so viel grer zu werden (Janis und Carrano 1992). rnDie Untersuchungen der Zusammenhnge zwischen Krpergewicht und den masse-spezifischen Reproduktionsmerkmalen ergaben, dass das Krpergewicht immer stark mit den untersuchten Reproduktionsmerkmalen korreliert war. Groe Vgel und groe Reptilien unterscheiden sich in ihrem relativen Eigewicht (Eigewicht/Krpergewicht). Vgel haben relativ grere Eier. Betrachtet man das relative Gelegegewicht oder das relative jhrliche Gelegegewicht so wird der Unterschied kleiner bzw. ist zwischen manchen Reptilien- und Vogelgruppen nicht mehr vorhanden. Dinosaurier hatten relative Eigewichte, die zwischen denen von Reptilien und Vgel liegen. Basale Dinosaurier, wie Prosauropoden, waren in ihrer Reproduktion eher reptilien-hnlich, whrend vogel-hnliche Theropoden eine Reproduktion hatten, die sich besser durch ein Vogelmodel beschreiben lsst. Die Reproduktion anderer Dinosaurier, wie Sauropoden und Hadrosaurier, lsst sich nicht eindeutig durch eines der beiden Modelle beschreiben und/oder die Modelle variierten in Abhngigkeit des betrachteten Merkmals. Trotzdem war es mglich fr alle untersuchten Dinosaurier eine Abschtzung zur Gelegegre und der Anzahl der jhrlich gelegten Eier zu machen. Diese Schtzungen ergaben, dass die vermutete hohe Reproduktionskapazitt von mehreren hundert Eiern pro Jahr nur fr extrem groe Sauropoden (70 t) haltbar ist. rnMit Ausnahme der Nagetiere fand ich die Unterschiede in der Reproduktionskapazitt von Vgeln und Sugetieren, die Janis und Carrano (1992) postulierten, sogar auf der Ebene von Ordnungen. Dinosauriergelege waren grer als die Wrfe von gleichgroen (extrapolierten) Sugetieren whrend die Gelegegre von gleichgroen (extrapolierten) Vgeln hnlich der von Sauropoden war. Da das Aussterberisiko hufig mit niedriger Reproduktionskapazitt korreliert ist, impliziert dies ein geringeres Aussterberisiko groer Dinosaurier im Vergleich zu groen Sugetieren. Populationen sehr groer Dinosaurier, wie der Sauropoden, konnten vermutlich daher, ber evolutionre Zeitrume betrachtet, sehr viel lnger existieren als Populationen groer Sugetiere.rn
