Shop-floor narratives : how six workers and a researcher describe learning activities

I am a part-time graduate student who works in industry. This study is my narrative about how six workers and I describe shop-floor learning activities, that is learning activities that occur where work is done, outside a classroom. Because this study is narrative inquiry, you wilileam about me, the narrator, more than you would in a more conventional study. This is a common approach in narrative inquiry and it is important because my intentions shape the way that I tell these six workers' stories. I developed a typology of learning activities by synthesizing various theoretical frameworks. This typology categorizes shop-floor learning activities into five types: onthe- job training, participative learning, educational advertising, incidental learning, and self-directed learning. Although learning can occur in each of these activities in isolation, it is often comprised of a mixture of these activities. The literature review contains a number of cases that have been developed from situations described in the literature. These cases are here to make the similarities and differences between the types of learning activities that they represent more understandable to the reader and to ground the typology in practice as well as in theory. The findings are presented as reader's theatre, a dramatic presentation of these workers' narratives. The workers tell us that learning involves "being shown," and if this is not done properly they "learn the hard way." I found that many of their best case lean1ing activities involved on-the-job training, participative learning, incidentalleaming, and self-directed learning. Worst case examples were typically lacking in properly designed and delivered participative learning activities and to a lesser degree lacking carefully planned and delivered on-the-job training activities. Included are two reflective chapters that describe two cases: Learning "Engels" (English), and Learning to Write. In these chapters you will read about how I came to see that my own shop-floor learning-learning to write this thesis-could be enhanced through participative learning activities. I came to see my thesis supervisor as not only my instructor who directed and judged my learning activities, but also as a more experienced researcher who was there to participate in this process with me and to help me begin to enter the research community. Shop-floor learning involves learners and educators participating in multistranded learning activities, which require an organizational factor of careful planning and delivery. As with learning activities, which can be multi-stranded, so too, there can be multiple orientations to learning on the shop floor. In our stories, you will see that these six workers and I didn't exhibit just one orientation to learning in our stories. Our stories demonstrate that we could be behaviorist and cognitivist and humanist and social learners and constructivist in our orientation to learning. Our stories show that learning is complex and involves multiple strands, orientations, and factors. Our stories show that learning narratives capture the essence of learning-the learners, the educators, the learning activities, the organizational factors, and the learning orientations. Learning narratives can help learners and educators make sense of shop-floor learning.

I must walk through the gate : an ontological necessity

This research is a self-study into my life as an athlete, elementary school teacher, leamer, and as a teacher educator/academic. Throughout the inquiry, I explore how my beliefs and values infused my lived experiences and ultimately influenced my constructivist, humanist, and ultimately my holistic teaching and learning practice which at times disrupted the status quo. I have written a collection of narratives (data generation) which embodied my identity as an unintelligent student/leamer, a teacher/learner, an experiential learner, a tenacious participant, and a change agent to name a few. As I unpack my stories and hermeneutically reconstruct their intent, I question their meaning as I explore how I can improve my teaching and learning practice and potentially effect positive change when instructing beginning teacher candidates at a Faculty of Education. At the outset I situate my story and provide the necessary political, social, and cultural background information to ground my research. I follow this with an in depth look at the elements that interconnect the theoretical framework of this self-study by presenting the notion of writing at the boundaries through auto ethnography (Ellis, 2000; Ellis & Bochner, 2004) and writing as a method of inquiry (Richardson, 2000). The emergent themes of experiential learning, identity, and embodied knowing surfaced during the data generation phase. I use the Probyn' s (1990) .. metaphor of locatedness to unpack these themes and ponder the question, Where is experience located? I deepen the exploration by layering Drake's (2007) KnowlDo/Be framework alongside locatedness and offer descriptions of learning moments grounded in pedagogical theories. In the final phase, I introduce thirdspace theory (Bhabha, 1994; Soja, 1996) as a space that allowed me to puzzle educational dilemmas and begin to reconcile the binaries that existed in my life both personally, and professionally. I end where I began by revisiting the questions that drove this study. In addition, Ireflect upon the writing process and the challenges that I encountered while immersed in this approach and contemplate the relevance of conducting a self-study. I leave the reader with what is waiting for me on the other side of the gate, for as Henry James suggested, "Experience is never limited, and it is never complete."

The Trouble with Inversion: an Examination of Science Sexual Orientation

Although some are excited about the possibility of using current scientific research into the biological causes of sexual orientation to ground rights claims, I argue that basing rights claims on this research is unwise because this research, specifically the hormonal, genetic, and structural research, is organized around the inversion assumption, a conceptual scheme within which some aspect of the biology of gay men and lesbians is thought to be inverted along sex lines.While there are many reasons to worry about the use of the inversion assumption, I focus on problems that arise from a further set of claims that must be assumed in order to make the use of the inversion assumption coherent. This further set of assumptions includes the claims (1) that heterosexuality is the standard state and that (2) this standard state is sexually-dimorphic and (3) deterministic. I argue that this set of assumptions is problematic because it results in ideological consequences that are both sexist and heterosexist.

Anisotropie de la photoluminescence dans des nanostructures organiques chirales autoassemblées

Nous investiguons dans ce travail la dynamique des excitons dans une couche mince d’agrégats H autoassemblés hélicoïdaux de molécules de sexithiophène. Le couplage intermoléculaire (J=100 meV) place ce matériau dans la catégorie des semi-conducteurs à couplage de type intermédiaire. Le désordre énergétique et la forte interaction électronsphonons causent une forte localisation des excitons. Les espèces initiales se ramifient en deux états distincts : un état d’excitons autopiégés (rendement de 95 %) et un état à transfert de charge (rendement de 5%). À température de la pièce (293K), les processus de sauts intermoléculaires sont activés et l’anisotropie de la fluorescence décroît rapidement à zéro en 5 ns. À basse température (14K), les processus de sauts sont gelés. Pour caractériser la dynamique de diffusion des espèces, une expérience d’anisotropie de fluorescence a été effectuée. Celle-ci consiste à mesurer la différence entre la photoluminescence polarisée parallèlement au laser excitateur et celle polarisée perpendiculairement, en fonction du temps. Cette mesure nous donne de l’information sur la dépolarisation des excitons, qui est directement reliée à leur diffusion dans la structure supramoléculaire. On mesure une anisotropie de 0,1 après 20 ns qui perdure jusqu’à 50ns. Les états à transfert de charge causent une remontée de l’anisotropie vers une valeur de 0,15 sur une plage temporelle allant de 50 ns jusqu’à 210 ns (période entre les impulsions laser). Ces résultats démontrent que la localisation des porteurs est très grande à 14K, et qu’elle est supérieure pour les espèces à transfert de charge. Un modèle numérique simple d’équations différentielles à temps de vie radiatif et de dépolarisation constants permet de reproduire les données expérimentales. Ce modèle a toutefois ses limitations, notamment en ce qui a trait aux mécanismes de dépolarisation des excitons.

In The Circle : jazz Griots and the Mapping of African American Cultural Memory in Poetry

Ma thèse de doctorat, In the Circle: Jazz Griots and the Mapping of African American Cultural History in Poetry, étudie la façon dont les poètes afro-américains des années 1960 et 1970, Langston Hughes, David Henderson, Sonia Sanchez, et Amiri Baraka, emploient le jazz afin d’ancrer leur poésie dans la tradition de performance. Ce faisant, chacun de ces poètes démontre comment la culture noire, en conceptualisant à travers la performance des modes de résistance, fût utilisée par les peuples de descendance africaine pour contrer le racisme institutionnalisé et les discours discriminatoires. Donc, pour les fins de cette thèse, je me concentre sur quatre poètes engagés dans des dialogues poétiques avec la musicologie, l’esthétique, et la politique afro-américaines des années 1960 et 1970. Ces poètes affirment la centralité de la performativité littéraire noire afin d’assurer la survie et la continuité de la mémoire culturelle collective des afro-américains. De plus, mon argument est que la théorisation de l’art afro-américain comme engagement politique devient un élément central à l’élaboration d’une esthétique noire basée sur la performance. Ma thèse de doctorat propose donc une analyse originale des ces quatre poètes qui infusent leur poèmes avec des références au jazz et à la politique dans le but de rééduquer les générations des années 2000 en ce qui concerne leur mémoire collective.

Las capacidades ético-discursivas como capacidades para el reconocimiento recíproco: bases de un modelo de desarrollo humano

I defend three discourse ethical capabilities for human development: 1) Capability for selfunderstanding; 2) Capability to ground judgements in a dialogue with the affected; 3) Capability to carry out, with others, the justice projects agreed by common consent. Here I interpret them as capabilities for “reciprocal recognition.” I claim that the forms of selfrelation of the subject, defined by Axel Honneth, complement the capability for selfunderstanding. Honneth also offers an idea of justice that reviews the second mentioned capability. But I question the concept of “struggle” in Honneth from the perspective of the third capability, showing the advantages of co-responsibility. Then, I show that the three capabilities can be specified in indicators in each one of the spheres of the society where important ethical issues are confronted, and I give the example of what happens within the business sector. Finally, I defend a procedure to measure such indicators with concrete data. This procedure will allow us to evaluate the ethical level of a society evaluating the “ethical capabilities” of their citizens.

Elenchos et poésie : l'effet esthétique de Socrate dans le "Charmide" de Platon

Le Charmide de Platon s’inscrit légitimement dans ce qu’il est convenu de nommer les « dialogues de jeunesse », et nous y constatons la forte présence de ce qui caractérise traditionnellement l’activité philosophique de Socrate, soit la réfutation. Cependant, tandis que les réfutations effectuées directement sur le jeune Charmide ne produisent aucun effet, celui-ci réagit fortement aux réfutations que Socrate fait subir à son tuteur Critias et auxquelles il assiste passivement. Qu’est-ce qui, dans ce qui s’apparente vraisemblablement à une réfutation indirecte, produit l’ébranlement de Charmide? Nous voulons regarder en quoi la réfutation est ici un traitement purgatif non pas par l’usage d’affirmations propositionnelles contradictoires, mais par une certaine dialectique de l’image, celles de Critias et de Socrate devant Charmide. Cette dialectique de l’image en appelant à une réflexion sur la dimension mimétique du rapport qu’entretient le jeune garçon avec ces deux hommes, nous voulons ainsi regarder en quoi la réfutation indirecte de Charmide nous dresse les contours d’une possible activité poétique de Socrate. Cette poésie résisterait à la critique que celui-ci en fait plus tard dans la République par un usage de l’image qui vise non plus à proposer des modèles fixes de la vertu, mais à montrer le mouvement de la pensée, et donc à « sensibiliser » Charmide à l’élan intellectuel qui l’habite et l’anime lui-même. Ainsi, en nous penchant sur la présence dans le Charmide de ce que nous nommons une « réfutation poétique », ce mémoire explore la possibilité de penser ensemble ce qui semble assoir l’intellectualisme socratique des premiers dialogues et la poésie qui, par son absence de visée intellectuelle, est rejetée par le Socrate de la République à moins qu’elle ne prenne la forme d’un « éloge des hommes bons ».

Modélisation d'une ontologie et conceptualisation d'une application sémantique dédiée au e-recrutement dans le domaine des technologies de l'information

Ce mémoire présente les recherches et réflexions entourant la conception d’une application à base d’ontologie dédiée au e-recrutement dans le domaine des services de dotation de personnel en technologies de l’information à l’ère du Web Social. Cette application, nommée Combine, vise essentiellement à optimiser et enrichir la Communication Médiée par Ordinateur (CMO) des acteurs du domaine et utilise des concepts issus du paradigme technologique émergent qu’est le Web sémantique. Encore très peu discuté dans une perspective CMO, le présent mémoire se propose donc d’examiner les enjeux communicationnels relatifs à ce nouveau paradigme. Il présente ses principaux concepts, dont la notion d’ontologie qui implique la modélisation formelle de connaissances, et expose le cas de développement de Combine. Il décrit comment cette application fut développée, de l’analyse des besoins à l’évaluation du prototype par les utilisateurs ciblés, tout en révélant les préoccupations, les contraintes et les opportunités rencontrées en cours de route. Au terme de cet examen, le mémoire tend à évaluer de manière critique le potentiel de Combine à optimiser la CMO du domaine d’activité ciblé. Le mémoire dresse au final un portrait plutôt favorable quant à la perception positive des acteurs du domaine d’utiliser un tel type d’application, et aussi quant aux nets bénéfices en frais d’Interactions Humain-Ordinateur (IHO) qu’elle fait miroiter. Il avertit toutefois d’une certaine exacerbation du problème dit « d’engagement ontologique » à considérer lors de la construction d’ontologies modélisant des objets sociaux tels que ceux dont le monde du recrutement est peuplé.

Régionalisation et synthèse des patrons de la végétation du Québec : utilisation d'indices de patrons à l'échelle provinciale.

Le Québec est une immense province à l’intérieur de laquelle existe une grande diversité de conditions bioclimatiques et où les perturbations anthropiques et naturelles du couvert végétal sont nombreuses. À l’échelle provinciale, ces multiples facteurs interagissent pour sculpter la composition et la distribution des paysages. Les objectifs généraux de cette recherche visaient à explorer et comprendre la distribution spatiale des patrons des paysages du Québec, de même qu’à caractériser les patrons observés à partir d’images satellitaires. Pour ce faire, les patrons des paysages ont été quantifiés avec un ensemble complet d’indices calculés à partir d’une cartographie de la couverture végétale. Plusieurs approches ont été développées et appliquées pour interpréter les valeurs d’indices sur de vastes étendues et pour cartographier la distribution des patrons des paysages québécois. Les résultats ont révélé que les patrons de la végétation prédits par le Ministère des Ressources naturelles du Québec divergent des patrons de la couverture végétale observée. Ce mémoire dresse un portrait des paysages québécois et les synthétise de manière innovatrice, en plus de démontrer le potentiel d’utilisation des indices comme attributs biogéographiques à l’échelle nationale.

La grammaire de soi ; l’enquête psychanalytique, un mode d’organisation des interactions propre aux sociétés démocratiques contemporaines

Une multitude de gens, au XXe siècle, se sont servis de la psychanalyse pour se rendre compte de leurs faits et gestes. En s’appuyant ainsi sur la psychanalyse, ils démontraient la profondeur de la confiance qu’ils lui accordaient. Cette diffusion ample et profonde, qui a laissé une empreinte très marquée sur la culture contemporaine, demeure largement inexpliquée. Ce phénomène étonnant devient intelligible dès lors qu’on aborde la psychanalyse comme une grammaire de l’intériorité, qui a guidé des interactions en les médiatisant par des symboles et des significations communes (normes, valeurs, etc.) propres aux sociétés démocratiques contemporaines (celles qui se conçoivent comme émanant d’un accord entre individus). Cette pratique sociale, l’enquête psychanalytique, peut être analysée en situant dans leurs contextes d’interactions les discours dans lesquels des désirs refoulés étaient imputés à différentes conduites. L’œuvre de Freud offre un échantillon de tels discours. La description de la forme et du sens que ces imputations de désirs refoulés conféraient à différentes interactions en cours nous permet d’identifier les traits caractéristiques de l’enquête psychanalytique. Freud montre que le refoulement naît d’un conflit entre une volonté présociale refoulée et une volonté socialisée, refoulante, née des exigences inculquées par l’autorité parentale. Pour identifier un désir refoulé, il faut donc simultanément identifier une relation refoulante. L’enquête psychanalytique amène à passer en revue les différentes relations interpersonnelles et intrapersonnelles dans lesquelles est impliqué l’auteur du refoulement. Cet exercice permet de départager les relations qui contraignent la volonté intérieure présociale à des exigences sociales de celles qui, en sens inverse, émanent de cette volonté intérieure. Comme les premières suscitent le refoulement et les symptômes indésirables qu’il entraîne, la guérison du refoulement exige que le porteur du refoulement prenne ses distances des exigences sociales héritées, de manière à parvenir à reconnaître sa volonté présociale. En soupesant ainsi la contrainte exercée sur les volontés présociales par les relations particulières, l’enquête psychanalytique jaugeait ces dernières à partir d’une exigence propre aux sociétés démocratiques contemporaines : celle de fonder les relations sociales sur les volontés non contraintes des partenaires. L’enquête psychanalytique participait ainsi d’un imaginaire social moderne qui donnait, à des relations variées, la forme d’un contrat. Les contemporains qui recouraient à cette enquête manifestaient un souci de respecter cette exigence et ils suscitaient une réaction critique envers les relations qui contraignaient la volonté. En somme, l’enquête psychanalytique offrait aux contemporains une manière d’ordonner les relations qui était adaptée à une société accordant une autorité prééminente aux exigences « contractuelles ». Voilà qui explique en grande partie l’ampleur et la profondeur de la diffusion de la psychanalyse au XXe siècle.

Video-based analysis of Gait pathologies

L’analyse de la marche a émergé comme l’un des domaines médicaux le plus im- portants récemment. Les systèmes à base de marqueurs sont les méthodes les plus fa- vorisées par l’évaluation du mouvement humain et l’analyse de la marche, cependant, ces systèmes nécessitent des équipements et de l’expertise spécifiques et sont lourds, coûteux et difficiles à utiliser. De nombreuses approches récentes basées sur la vision par ordinateur ont été développées pour réduire le coût des systèmes de capture de mou- vement tout en assurant un résultat de haute précision. Dans cette thèse, nous présentons notre nouveau système d’analyse de la démarche à faible coût, qui est composé de deux caméras vidéo monoculaire placées sur le côté gauche et droit d’un tapis roulant. Chaque modèle 2D de la moitié du squelette humain est reconstruit à partir de chaque vue sur la base de la segmentation dynamique de la couleur, l’analyse de la marche est alors effectuée sur ces deux modèles. La validation avec l’état de l’art basée sur la vision du système de capture de mouvement (en utilisant le Microsoft Kinect) et la réalité du ter- rain (avec des marqueurs) a été faite pour démontrer la robustesse et l’efficacité de notre système. L’erreur moyenne de l’estimation du modèle de squelette humain par rapport à la réalité du terrain entre notre méthode vs Kinect est très prometteur: les joints des angles de cuisses (6,29◦ contre 9,68◦), jambes (7,68◦ contre 11,47◦), pieds (6,14◦ contre 13,63◦), la longueur de la foulée (6.14cm rapport de 13.63cm) sont meilleurs et plus stables que ceux de la Kinect, alors que le système peut maintenir une précision assez proche de la Kinect pour les bras (7,29◦ contre 6,12◦), les bras inférieurs (8,33◦ contre 8,04◦), et le torse (8,69◦contre 6,47◦). Basé sur le modèle de squelette obtenu par chaque méthode, nous avons réalisé une étude de symétrie sur différentes articulations (coude, genou et cheville) en utilisant chaque méthode sur trois sujets différents pour voir quelle méthode permet de distinguer plus efficacement la caractéristique symétrie / asymétrie de la marche. Dans notre test, notre système a un angle de genou au maximum de 8,97◦ et 13,86◦ pour des promenades normale et asymétrique respectivement, tandis que la Kinect a donné 10,58◦et 11,94◦. Par rapport à la réalité de terrain, 7,64◦et 14,34◦, notre système a montré une plus grande précision et pouvoir discriminant entre les deux cas.

La démocratie à l’heure de l’internet : autonomie politique, vie privée et espace public dans un environnement numérique

L’objectif de cette thèse est double. Premièrement, il s’agira de comprendre l’impact que l’internet peut avoir sur la démocratie, c’est-à-dire de montrer ce que cette technologie change à la démocratie, en développant un cadre conceptuel précis et en m’appuyant sur un corpus empirique important. Il s’agira ensuite de développer un projet normatif, afin de montrer ce qu’il est nécessaire de faire afin de garantir que l’impact de l’internet sur la démocratie sera positif. Pour mener à bien ces objectifs, il me faudra d’abord disposer d’une conception claire de la démocratie. C’est pourquoi je proposerai dans une première partie de la comprendre à partir du concept d’autonomie politique dont je proposerai une analyse conceptuelle au premier chapitre. J’analyserai ensuite deux éléments centraux de ce concept, à savoir la vie privée et l’espace public. Je proposerai dans une deuxième partie une analyse à la fois précise et empiriquement fondée de l’impact de l’internet sur ces deux éléments, afin de présenter un argument qui ne sera pas simplement a priori ou spéculatif. Les conclusions que je présenterai ne vaudront, cependant, que pour l’internet tel qu’il est aujourd’hui, car il est certain qu’il peut évoluer. Il est alors tout à fait possible que ses propriétés cessent de permettre l’augmentation de l’autonomie politique que je décris au cours de ma deuxième partie. Il est donc important de mener à bien une réflexion normative afin d’identifier dans quelle mesure il pourrait être nécessaire de faire quelque chose afin de garantir l’impact positif de l’internet sur l’autonomie politique. Je montrerai donc dans une dernière partie qu’il est nécessaire d’assurer à l’internet une architecture non-discriminante, mais qu’il n’est pas nécessaire de protéger outre mesure la générativité de son écosystème. Je conclurai en montrant l’importance d’offrir à tous des éléments d’une littératie numérique, si l’on souhaite que tous puissent bénéficier des opportunités offertes par le réseau des réseaux.

Numerical Investigations on Soil Structure Interaction of Multistorey Frames

Frames are the most widely used structural system for multistorey buildings. A building frame is a three dimensional discrete structure consisting of a number of high rise bays in two directions at right angles to each other in the vertical plane. Multistorey frames are a three dimensional lattice structure which are statically indeterminate. Frames sustain gravity loads and resist lateral forces acting on it. India lies at the north westem end of the Indo-Australian tectonic plate and is identified as an active tectonic area. Under horizontal shaking of the ground, horizontal inertial forces are generated at the floor levels of a multistorey frame. These lateral inertia forces are transferred by the floor slab to the beams, subsequently to the columns and finally to the soil through the foundation system. There are many parameters that affect the response of a structure to ground excitations such as, shape, size and geometry of the structure, type of foundation, soil characteristics etc. The Soil Structure Interaction (SS1) effects refer to the influence of the supporting soil medium on the behavior of the structure when it is subjected to different types of loads. Interaction between the structure and its supporting foundation and soil, which is a complete system, has been modeled with finite elements. Numerical investigations have been carried out on a four bay, twelve storeyed regular multistorey frame considering depth of fixity at ground level, at characteristic depth of pile and at full depth. Soil structure interaction effects have been studied by considering two models for soil viz., discrete and continuum. Linear static analysis has been conducted to study the interaction effects under static load. Free vibration analysis and further shock spectrum analysis has been conducted to study the interaction effects under time dependent loads. The study has been extended to four types of soil viz., laterite, sand, alluvium and layered.The structural responses evaluated in the finite element analysis are bending moment, shear force and axial force for columns, and bending moment and shear force for beams. These responses increase with increase in the founding depth; however these responses show minimal increase beyond the characteristic length of pile. When the soil structure interaction effects are incorporated in the analysis, the aforesaid responses of the frame increases upto the characteristic depth and decreases when the frame has been analysed for the full depth. It has been observed that shock spectrum analysis gives wide variation of responses in the frame compared to linear elastic analysis. Both increase and decrease in responses have been observed in the interior storeys. The good congruence shown by the two finite element models viz., discrete and continuum in linear static analysis has been absent in shock spectrum analysis.

VUV-Laserablation von Spinnenseide

Spinnenseide gehört zu den stabilsten bekannten Polymerverbindungen. Spinnfäden können bis auf das Dreifache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden, bevor sie reißen, und dabei mit rund 160 MJ/m³ mehr als dreimal soviel Energie absorbieren wie die stärkste synthetisch hergestellte Faser Kevlar (50 MJ/m³). Dabei weisen Spinnfäden mit 2 bis 5 Mikrometer nur ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares auf. Das präzise, berührungslose Bearbeiten von Spinnenseide ist für verschiedene technische Anwendungen interessant, insbesondere wenn dabei ihre außergewöhnlichen Eigenschaften erhalten bleiben. Könnten die von Natur aus dünnen Seidenfäden gezielt in ihrem Durchmesser verringert werden, so wären sie unter anderem in der Mikroelektronik einzusetzen. Hier könnten sie als Trägermaterial für eine dünne, elektrisch leitfähige Schicht fungieren. Man erhielte Nanodrähte, die auch in mechanisch besonders belasteten Mikroelektronikbauteilen (MEMS) Verwendung finden könnten. In dieser Arbeit wird die Verwendung der laserinduzierten Ablation zur gezielten Bearbeitung von Haltefäden der Schwarzen Witwe (Latrodectus hesperus) beschrieben. Eingesetzt wurde ein VUV-Excimerlaser vom Typ LPF 205 (Lambda-Physik, Göttingen) mit einer Wellenlänge von 157 nm und einer Pulsdauer von 18 ns. Eine berührungslose Laserbearbeitung bei 157 nm erlaubt einen effizienten und präzisen Abtrag von Material durch Ablation aufgrund der geringen optischen Eindringtiefe von unter 100 nm oberhalb einer Schwellenfluenz (Energie/Fläche) von Φth=29 mJ/cm², ohne dabei das umgebende Material thermisch zu beeinträchtigen. Parallel zur Ablation setzt allerdings eine wellenförmige Oberflächenstrukturierung auf der Faseroberfläche ein, wodurch die mechanische Belastbarkeit der Faser entscheidend geschwächt wird. Die Ursache hierfür liegt im Abbau materialbedingter Spannungsfelder („stress release“) innerhalb einer durch das Laserlicht induzierten dünnen Schmelzschicht. Im Rahmen dieser Arbeit ist es nun gelungen, diese Strukturen durch einen anschließenden Glättungsprozeß zu entfernen. Dabei wird auf der bestrahlten Oberfläche mittels Laserlichts eine glatte Ablation erzielt. Mit feinerer Abstufung dieser Prozeßschritte konnte der Durchmesser des verwendeten Spinnenseidefadens zum Teil um 70 Prozent bis auf ca. 750 nm verringert werden. Durch Zugfestigkeitsexperimente wurde belegt, daß die mechanischen Eigenschaften der so bearbeiteten Spinnenseide weitgehend erhalten bleiben. Die im Rahmen dieser Arbeit angewandte Methode erlaubt somit eine präzise Laserablation von Spinnenseide und ähnlichen hochabsorbierenden Materialien, ohne deren Kernsubstanz in ihrer Beschaffenheit zu verändern.

Biological Photonic Crystals: Diatoms

The aim of this work was to produce a variety of fluorescent diatom cell wall material as a basis for spectroscopic investigations of the influence of the photonic structure on the emission of an incorporated laser dye. This goal was achieved by the method of in vivo-fluorochromation, in which the fluorescence dyes are incorporated by the diatom cells during cell wall formation. Several fluorescent dyes (mostly rhodamines) known as strong laser dyes, were tested for a possible application within this method. The results of this work show that half of the tested rhodamines can be applied for an in vivo-fluorochromation of diatom cells. For a successful incorporation into the diatom cell wall, a relatively low toxicity to diatom cells is necessary. Replacement of the carbon acid function at the carboxyphenyl ring of the rhodamine by a methyl or ethylester function showed to convert a rhodamine of relatively low toxicity to a rhodamine leading to severe lethal effects within the cells. In contrast to their carbon acid forms, which posses a net neutral charge of the molecule, rhodamine esters exhibit a net positive charge. The enhanced toxicological effects seem to be due to an increased accumulation of positive charged rhodamines within the mitochondria, an increased hydrophobicity due to the attachment of an alkyl substituent, an increased retention time of the dyes within the mitochondria and a therefore stronger negative effect on the mitochondrial membrane bound energy processes of the diatom cell. Therefore rhodamines with a positive net charge deriving from a methyl or ethylester function at the carboxy phenyl ring instead of a carbon acid substituent showed not to be suitable for long-term investigations/ biomineralization studies of diatoms. Investigations performed on diatom species of different orders showed that rhodamine 19, rhodamine B, and rhodamine 101 can presumably be successfully applied for in vivo-fluorochromation to all diatom species. The results obtained here can help to find further laser dyes for an in vivo-fluorochromation of diatom cells and therefore for the production of fluorescent nanostructural elements for a detailed optical investigation of the diatom cell wall. First optical measurements performed on in vivo-fluorochromated cell walls did not give any hints concerning the photonic structure of the diatom cell. Cell wall parts with different nanostructural elements were investigated and by comparison of the obtained fluorescence emission spectra, no special features that might derive from photonic structural effects could be observed. Results concerning the concentration dependent shifts within the emission spectra, as well as the decrease of fluorescence intensity of the stained cell wall structures with increasing dye concentration, depict that several effects occurring by interaction of the molecules within the cell wall can have an impact on the technical application of fluorescent cell walls. It can be assumed that the investigation of the photonic crystal behaviour and the possibility to achieve laser action within the diatom cell wall can be hampered by molecular interactions. The results give hints to prevent such obstacles. Comparison of the recent findings and state of the art of in vivo-fluorochromation of diatom cell wall material, make clear that the here presented results are of importance and can offer a considerable contribution to the development and establishment of new biosilification markers, for diatoms as well as for other biosilifying organisms.