http://hdl.handle.net/10900/42133 Tue, 12 May 2026 20:01:12 GMT 2026-05-12T20:01:12Z http://hdl.handle.net/10900/179128 Artificial Vision: Testing of a Novel Electrical Stimulation Electrode Array and Optimization of Electrical Stimulation Parameters for Biomimetic Retinal Stimulation Peiroten, Lucia Electrical retinal implants aim to restore some artificial vision to patients, e.g., suffering from Retinitis Pigmentosa (RP), by electrically stimulating (e-stim) the remaining retinal network. Although implanted patients have demonstrated improvements in daily life activities, the implants face significant limitations in both temporal and spatial resolution. Over the last decade, optimizing stim paradigms has been the subject of several studies. However, many underlying mechanisms of retinal e-stim still remain unclear. Therefore, this project seeks to understand the effects of e-stim on the retina and to identify optimized stim strategies. By systematically investigating different stim paradigms in an appropriate RP mouse model, profound new insights were found. A newly methodical protocol was established. Degenerated mouse retinal explants were stimulated subretinally, and the evoked ganglion cell (GC) responses were recorded using Ca2+-imaging and MEA. This allowed a precise spatiotemporal analysis of the stim dependent GC activity and the investigation of the role of the neuromodulator Ca2+ in shaping GC responses. First, applying e-stim using the advanced chip layout of the RetinaSensor (dense electrode array; macro-electrodes are replaced by 6 circular arranged micro-electrodes) and activating the electrodes biomimetically could confine the GC activation spread to ~60 µm. Regarding optimized stim parameters, the systematic investigation of e-stim parameters showed the advantage of a biphasic cathodic-first pulse with the target- (stimulating) and counter- (opposite polarity as target) electrode being nearby in evoking GC responses. The significance of the target and counter-electrode positioning for future implants was further validated, as it was demonstrated that the cathode (negative electrode) elicited stronger GC responses compared to the anode (positive electrode). Moreover, applying different stim frequencies revealed a correlation between frequency, response strength and stim depth. Combined Ca2+-imaging with MEA spike recordings revealed that high-frequent stim (>5 Hz) clamped the intracellular Ca2+ electrogenically at elevated levels and lead to an outage of action potentials throughout sustained e-stim. Finally, the disintegration of the conventional 1 ms pulse into several 100 µs pulses lead to an increase in response variation within a voltage range of 0.4 V compared to e-implants, yielding higher variety in translating light intensities into e-stim. Overall, the stim strategies elaborated in this thesis combined with advanced implant design like RetinaSensor with biomimetic electrode activation will guide future studies in enhancing retinal responses spatiotemporally and be the next step to enhanced e-mediated artificial vision.; Dissertation ist gesperrt bis 22. Oktober 2027 ! Fri, 22 Oct 2027 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10900/179128 2027-10-22T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10900/179112 Entwicklung von ACKR3-spezifischen Agonisten und deren pharmakologische Wirksamkeit Kolb, Kyra Thrombozyten spielen eine zentrale Rolle in der Hämostase und Thrombose, sind jedoch auch maßgeblich an inflammatorischen Prozessen beteiligt. Neben klassischen Aktivierungsrezeptoren wurden in den letzten Jahren zunehmend Chemokinrezeptoren auf Thrombozyten beschrieben, die zur Regulation thromboinflammatorischer Prozesse beitragen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem atypischen Chemokinrezeptor ACKR3 (CXCR7), dessen Funktion in der Thrombozytenbiologie bislang nur unzureichend verstanden ist. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle von ACKR3 in der Regulation thrombozytärer Funktionen zu untersuchen und die pharmakologischen Effekte neu entwickelter ACKR3-spezifischer Agonisten zu charakterisieren. Hierfür wurden verschiedene experimentelle Ansätze genutzt, darunter Durchflusszytometrie-basierte Aktivierungsanalysen, Aggregationsassays sowie Untersuchungen zur Thrombusbildung. Ergänzend wurden genetische Modelle und pharmakologische Inhibitoren eingesetzt, um zugrunde liegende Signalmechanismen zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Aktivierung von ACKR3 durch synthetische Agonisten die Thrombozytenaktivierung modulieren und thrombotische Prozesse beeinflussen kann. Im Rahmen eines Screenings wurden mehrere potenzielle ACKR3-Agonisten identifiziert, die eine Aktivierung β-Arrestin-abhängiger Signalwege induzieren und gleichzeitig thrombozytäre Aktivierungsprozesse reduzieren konnten. Darüber hinaus liefern die Daten Hinweise darauf, dass die beobachteten Effekte weitgehend unabhängig vom klassischen Chemokinrezeptor CXCR4 vermittelt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern neue Einblicke in die Funktion von ACKR3 in der Thrombozytenbiologie und unterstreichen das Potenzial dieses Rezeptors als pharmakologisches Ziel für zukünftige therapeutische Strategien zur Behandlung thromboinflammatorischer Erkrankungen. Tue, 12 May 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10900/179112 2026-05-12T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10900/179005 Locality in Quantum Lattice Systems Wessel, Tom This thesis analyses several locality properties of extended quantum lattice systems, considering both spins and fermions. We begin by assuming locality of the Hamiltonian and then discuss how this translates into locality of the time evolution and the thermal states. Starting from a local Hamiltonian, it is well known that the Heisenberg time evolution satisfies Lieb-Robinson bounds, which quantify its locality. We strengthen these bounds for long-range interacting fermions and for commuting interactions. Furthermore, we establish the first Lieb-Robinson bounds for Hamiltonians whose local terms can grow linearly away from the origin. We also prove stability of Lieb-Robinson bounds with respect to local perturbations in the Hamiltonian. For the thermal states we focus on three types of locality known as decay of correlations, the local perturbations perturb locally (LPPL) principle and local indistinguishability. As a key tool we use spectral filters, which were introduced by Hastings in the 2000s for various applications. It enable us to use Lieb-Robinson bounds to obtain information about locality properties of states. In particular, we use quantum belief propagation to prove an equivalence of decay of correlations, LPPL and local indistinguishability for Gibbs states at any positive temperature. Using the improved Lieb-Robinson bounds mentioned before, we obtain improvements for decay of correlations in the ground state, the locality of the spectral flow and LPPL for long-range interacting systems and commuting Hamiltonians. Furthermore, we adjust the filter functions to achieve exponential decay for certain applications that were previously limited to stretched exponential decay. Spectral filters are also used to rigorously justify response theory, which usually requires a gapped system to begin with. To relax this assumption, we introduce various notions of local gaps, discuss their relations and use one to justify response theory and Kubo’s formula in the absence of a global gap. In another result we use local indistinguishability as an input to prove bulk-edge correspondence at finite temperature, in the sense that the bulk magnetisation is equal to the edge current. This result has mostly been studied for non-interacting models or at zero temperature before. Finally, we present a class of weakly interacting spin systems with an on-site gap and prove that the ground state satisfies a strong form of LPPL. Moreover, we show that these systems satisfy decay of correlations and local indistinguishability uniformly in temperature.; Diese Arbeit analysiert mehrere Lokalitätseigenschaften von ausgedehnten Quanten-Gittersystemen, wobei wir Spin Systeme und Fermionen betrachten. Wir gehen zunächst von der Lokalität des Hamiltonian aus und analysieren dann, wie sich diese auf die Lokalität der Zeitentwicklung und der thermischen Zustände auswirkt. Für lokale Hamiltonians ist die Lokalität der Heisenberg-Zeitentwicklung bekannt und wird mittels Lieb-Robinson Schranken quantifiziert. Wir verbessern diese Schranken für Fermionen mit langreichweitigen Wechselwirkungen und für Systeme mit kommutierenden Wechselwirkungen. Darüber hinaus zeigen wir die ersten Lieb-Robinson Schranken für Hamiltonians, deren lokale Terme im Abstand zum Ursprung linear anwachsen. Wir beweisen auch die Stabilität der Lieb-Robinson Schranken in Bezug auf lokale Störungen im Hamiltonian. Für die thermischen Zustände konzentrieren wir uns auf drei Arten von Lokalität, die als Korrelationsabfall (decay of correlations), lokale Störungen stören lokal (local perturbations perturb locally, LPPL) und lokale Ununterscheidbarkeit (local indistinguishability) bekannt sind. Als wichtigstes Werkzeug verwenden wir spektrale Filter, die von Hastings in den 2000er Jahren für verschiedene Anwendungen eingeführt wurden. Sie ermöglichen es, Lieb-Robinson Schranken zu verwenden, um Informationen über die Lokalitätseigenschaften von Zuständen zu erhalten. Insbesondere verwenden wir Quanten Glaubensausbreitung (quantum belief propagation), um eine Äquivalenz zwischen dem Korrelationsabfall, LPPL und lokaler Ununterscheidbarkeit für Gibbs-Zustände bei jeder positiven Temperatur zu beweisen. Mit den zuvor erwähnten verbesserten Lieb-Robinson Schranken erhalten wir auch Verbesserungen für den Korrelationsabfall im Grundzustand, die Lokalität des Spektralflusses und LPPL für langreichweitige Wechselwirkungen und kommutierende Hamiltonians. Außerdem verändern wir die Filterfunktionen, um einen exponentiellen Abfall für bestimmte Anwendungen zu bekommen, die zuvor nur mit gestrecktem exponentiellen Abfall bekannt waren. Spektrale Filter werden auch verwendet, um die lineare Antworttheorie mathematisch zu rechtfertigen, was meist ein System mit spektraler Lücke erfordert. Um diese Annahme zu lockern, führen wir verschiedene Begriffe der lokalen Lücke ein, diskutieren deren Relationen und nutzen eine Variante, um die lineare Antworttheorie und Kubos Formel in Abwesenheit einer globalen Lücke zu rechtfertigen. In einem weiteren Ergebnis verwenden wir die lokale Ununterscheidbarkeit als Annahme, um Volumen-Rand-Korrespondenz bei positiver Temperatur zu zeigen. Genauer gesagt zeigen wir, dass die Volumen-Magnetisierung gleich dem Randstrom ist. Dieses Ergebnis wurde bisher hauptsächlich für nicht wechselwirkende Modelle oder im Grundzustand untersucht. Schließlich stellen wir eine Klasse von schwach wechselwirkenden Spin Systemen vor, deren Einzelsysteme an jedem Gitterpunkt ohne die Wechselwirkung eine spektrale Lücke aufweisen, und beweisen, dass der Grundzustand eine starke Form von LPPL erfüllt. Darüber hinaus zeigen wir, dass diese Systeme bei positiver Temperatur Korrelationsabfall und lokale Ununterscheidbarkeit erfüllen, und zwar mit Konstanten die unabhängig von der Temperatur sind. Mon, 11 May 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10900/179005 2026-05-11T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10900/179004 On the Interface Interaction between Cobalt Phthalocyanines and Molybdenum Disulfide Haizmann, Philipp Diese Dissertation untersucht die Wechselwirkungen an der Grenzfläche zwischen Cobalt-Phthalocyaninen und Molybdändisulfid (MoS2), wobei der Schwerpunkt auf der Möglichkeit liegt, die optoelektronischen Eigenschaften für den Einsatz Halbleitergeräten zu optimieren. Motiviert durch die Vielseitigkeit von Übergangsmetall-Dichalkogeniden (TMDCs) in Anwendungen wie Feldeffekttransistoren, Photovoltaik und flexibler Elektronik untersucht die Arbeit, wie molekulare Funktionalisierungen elektronische Strukturen und Grenzflächendynamiken beeinflussen. Die Forschung nutzt fortschrittliche spektroskopische Techniken wie die Photoelektronenspektroskopie (PES), die Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) und die winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie (ARPES). Diese Untersuchungen zeigen, dass CoPc und sein perfluoriertes Derivat Cobalt-Hexadecafluorphthalocyanin (CoPcF16) unterschiedliche Grenzflächenverhalten aufweisen. CoPc bewirkt eine signifikante n-Dotierung in MoS2, gekennzeichnet durch Bandverbiegung und eine Verschiebung des Oberflächendipols, während CoPcF16 eine p-Dotierung durch einen Bandlückenzustand nahe dem Valenzbandmaximum hervorruft. Darüber hinaus unterscheidet sich die molekulare Orientierung von Cobalt-Phthalocyaninen auf MoS2-Substraten je nach Schichtdicke: auf MoS2 Monolagen zeigen die Phthalocyanine eine geneigte Orientierung im Gegensatz zu flachliegenden Konfigurationen auf bulk (viele Lagen) MoS2 Substraten. Diese Erkenntnisse können neue Möglichkeiten bezüglich des Designs organisch-anorganischer Heterostrukturen ermöglichen und vertiefen das Verständnis von Dotierungsmechanismen und molekularen Orientierungseffekten bei organischen-anorganischen Heterostrukturen. Die Arbeit trägt zudem zum europäischen „Coupled Organic Inorganic Nanostructures for Fast, Light-induced Data Processing“ (COINFLIP) Projekt des Europäischen Forschungsrates bei, das darauf abzielt, ultraschnelle optische Schalter und neuartige Materialarchitekturen zu entwickeln, und dem Ziel diese Ergebnisse als Grundlage für nächste Generationen optoelektronischer Anwendungen zu nutzen.; This dissertation examines the interfacial interactions between cobalt phthalocyanines and molybdenum disulfide (MoS2), focusing on their potential for tailoring optoelectronic properties in advanced semiconductor devices. Motivated by the versatility of transition metal dichalcogenides (TMDCs) in applications such as field-effect transistors, photovoltaics, and flexible electronics, this study explores how molecular functionalization impacts electronic structures and interfacial dynamics. The research utilizes advanced spectroscopic techniques such as photoelectron spectroscopy (PES), X-ray absorption spectroscopy (XAS), and angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES). These methods reveal that CoPc and its perfluorinated derivative, hexadecafluoro cobalt phthalocyanine (CoPcF16), exhibit distinct interfacial behaviors. CoPc induces significant n-type doping in MoS2, characterized by band bending and a surface dipole shift, whereas CoPcF16 promotes p-type doping through a bandgap state near the valence band maximum. Additionally, the molecular orientation of cobalt phthalocyanines on MoS2 substrates diverges based on the numbers of substrate layers: on monolayers of MoS2 the phthalocyanines show a tilted orientation, contrasting with flat-lying configurations on bulk (multiple layers) MoS2 substrates. These findings offer insights into the design of organic-inorganic heterostructures, advancing the understanding of doping mechanisms and molecular orientation effects for organic-inorganic heterostructures. The work also contributes to the European “Coupled Organic Inorganic Nanostructures for Fast, Light-induced Data Processing” (COINFLIP) project, funded by the European Research Council, which seeks to develop ultra-fast optical switches and novel material architectures, positioning these results as foundational for next-generation optoelectronic applications. Mon, 11 May 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10900/179004 2026-05-11T00:00:00Z