Die Röntgen-Phasenkontrast-Bildgebung besitzt ein großes Potential für den Einsatz in der klinischen Diagnostik. Die dafür benötigten Röntgengitter können mittels LIGA-Technik hergestellt werden, wobei die strukturierbare Fläche bisher auf wenige Zentimeter in der Diagonale begrenzt ist. In dieser Arbeit wurden Möglichkeiten zur Vergrößerung von Röntgengittern, wie sie für die Talbot-Lau Interferometrie mit großem Sehfeld benötigt werden, erarbeitet und analysiert. X-ray phase contrast imaging is a highly promising technology for the clinical diagnostic. Particularly high demands are placed on the required X-ray gratings, as the core element of this method. Such gratings can be fabricated using LIGA-technology, where the structured area is currently limited to a few centimeters in the diagonal (e.g. 10 cm). In this work possibilities to enlarge the area of X-ray gratings, as they are required for the Talbot-Lau Interferometry, were developed and analyzed.

Auf Grundlage der Cryogeltechnik konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass allein die Kombination verschiedener Materialien eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung strukturspezifischer Merkmale spielt. Darüber hinaus stellten die erzeugten Gerüststrukturen eine optimale Kultvierungsbedingung für die Prostatakrebszelllinie LNCaP dar, welche generell ein positives Wachstumsverhalten aufzeigte. In this work, three-dimensional (3D) cell scaffolds based on cryogels of different polymers were developed and subsequently used for the cultivation of prostate carcinoma cells. Moreover, different scaffolds on the basis of the silk protein, fibroin, were synthesized and also served as cultivation environment for established prostate cancer cells.

Grating based X-ray phase contrast imaging sets out to overcome the limits of conventional X-ray imaging in the detection of subtle density differences and opens a way to characterize a sample’s microstructure without the need for ultrahigh spatial resolution. The technique relies on grating structures with micrometric periods and extreme aspect ratio – their fabrication by X-ray lithography with optimal structure quality is the topic of this work.

Conventional MRI has several limitations such as long scan durations, motion artifacts, very loud acoustic noise, signal loss due to short relaxation times, and RF induced heating of electrically conducting objects. The goals of this work are to evaluate and improve the state-of-the-art methods for MRI of tissue with short T₂, to prove the feasibility of in vivo Concurrent Excitation and Acquisition, and to introduce simultaneous electroglottography measurement during functional lung MRI.

In dieser Arbeit werden drei verschiedene Aktuierungsarten von einkristallinen Ni-Mn-Ga Legierungen vorgestellt. Sie werden im folgenden als magneto-mechanische, magneto- thermische und thermo-mechanische Aktuierung bezeichnet. Diese Aktuierungsprinziepien basieren auf dem magnetischen Formgedächtniseffekt (MSM-Effekt) und der Kopplung zwischen den magnetischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften von Ni-Mn-Ga Legierungen. Die magnetische Dehnung von 10 % kann dabei erreicht werden. In this work, the actuation principles of single-crystal Ni-Mn-Ga alloys based on the magnetic shape memory effect (MSM-effect) and the coupling between their magnetic, mechanical and thermal properties, are investigated. The MSM effect is generated by the magnetically induced reorientation of the crystal structure. Thereby, the magnetic strain up to 10 % can be reached.

Diese Arbeit behandelt den Prozess der Photonen-Hochkonversion in oberflächengebundenen metal-organischen Gerüsten. Bei der Hochkonversion werden zwei niederenergetische Photonen absorbiert und zu einem höherenergetischen Photon verschmolzen, welches emitiert wird. In dieser Arbeit wird dieser Vorgang in oberflächengebundenen metal-organischen Gerüsten mittels spektroskopischer Methoden analysiert. Weiterhin wird die Anwendung für die Effizienzsteigerung von Solarzellen diskutiert. This work deals with the process of photon upconversion in surface-anchored metal-organic frameworks. During the upconversion, two low-energy photons are absorbed and fused into a higher-energy photon, which is emitted. In this work, this process is analyzed in surface-bound metal-organic frameworks by spectroscopic methods. Furthermore, the application for increasing the efficiency of solar cells is discussed.

Zur Herstellung von Quarzglas wurden Nanokomposite entwickelt, welche polymerisiert werden können. In einem Entbinderungs- und Sinterschritt entsteht ein transparentes Quarzglas. Die Nanokomposite können sowohl mittels Stereolithographie gefertigt aber auch mittels replikativer Verfahren strukturiert werden. Es wurden PMMA Präpolymere entwickelt, welche lithographisch in wenigen Sekunden strukturiert werden können. PFPEs wurden für die Stereolithographie etabliert. Curable nanocomposites were developed to fabricate fused silica glass. During a thermal debinding and sintering step a transparent fused silica glass is received. These nanocomposites can be structured using stereolithography or replicative processes. PMMA prepolymers were developed which can be structured using lithography in a few seconds. PFPEs were established as a stereolithography material.

Inspired by superhydrophobic leaves of water plants, a flexible superhydrophobic self-cleaning, transparent thin polymeric nanofur film was fabricated through highly scalable hot embossing and hot pulling techniques. Nanofur can retain an air film underwater, whose stability against external stimuli such as high pressure and movement through fluids is investigated. Additionally, the optical properties of nanofur are investigated and exploited to enhance the efficiency of optoelectronic devices.

Abbildende Verfahren wie die Röntgenmikroskopie werden in der zerstörungsfreien Werkstoffanalyse eingesetzt, um Auflösungen im Submikrometerbereich zu erreichen. Dort werden abbildende Optiken benötigt, wofür Röntgenlinsen für Photonenenergien oberhalb von 10 keV besonders gut geeignet sind. Damit solche Linsen universell mit konstanten optischen Eigenschaften über einen breiten Photonenenergiebereich einsetzbar sind, wurde in dieser Arbeit erstmalig eine Röntgenzoomlinse entwickelt. Imaging methods such as X-ray microscopy are used in non-destructive material analysis to achieve resolutions in the sub micrometer range. Imaging optics are required, for which X-ray lenses are particularly suitable for photon energies above 10 keV. To ensure the universal use of these lenses with constant optical properties over a wide photon energy range, for the first time an X-ray zoom lens was developed in this work.