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Feldemissionsmikroskopie ist eine Methode um einzelne Moleküle auf der Oberfläche einer Nanospitze sichtbar zu machen, da das das elektrische Feld an den Molekülen überhöht wird. Obwohl es in den letzten Jahrzehnten etliche Forschungen dazu gab, ist der genaue Mechanismus der Strukturen, die von Molekülen erzeugt werden, immer noch unklar. Unabhängig von der Art der Moleküle treten immer zwei- und vierblättrige Strukturen auf dem Schirm der Beobachtung auf. Die lässt auf zwei mögliche Mechanismen schließen: Entweder werden Elektronen aus der Metallspitze an Molekülen an der Oberfläche gestreut oder die Elektronen kommen direkt aus den Molekülorbitalen. Im ersten Fall hängt die Strukture der beobachteten Abbildungen an der Struktur der Moleküle, während im zweiten Fall die elektronische Wellenfunktion der Moleküle ausschlaggebend ist. Um dies zu klären wurde laserinduzierte FEM (LFEM) verwendet. Der Laser wird die Elektronen im Molekül anregen, die anschließend im LFEM sichtbar gemacht werden. Die würde zu euner Veränderung der beobachteten Struktur führen. Die Untersuchungen wurden dabei an C60 Molekülen durchgeführt. Zunächst wurde die Position der Moleküle auf der Spitze des Mikroskops untersucht. In weiteren Untersuchungen wurden dann andere Strukturen im LFEM Experiment beobachtet als im FEM Experiment, was stark auf die Molekülorbitalen als Ursprung der Feldemission hinweist.

GaAs Nanodrähte sind zukunftsweisende Materialen für Anwendungen im Bereich der Solarenergie sowie für Bauteile im Nanometerbereich. Der pn-Übergang innerhalb der Nanodrähte ist für die Leistungsfähigkeit verschiedener Module von zentraler Bedeutung. Ein detailliertes Verständnis der Vorgänge in einem pn-Übergang im Nanobereich ist daher von großem Interesse. Im Rahmen dieser Arbeit wurden einzelne Nanodrähte mit axialem pn-Übergang elektrisch und optisch charakterisiert. Vier-Punkt Messungen im Multi-tip STM ermöglichen die Bestimmung des Widerstandes entlang eines Nanodrahtes mit hoher räumlicher Auflösung. Durch die Anwendung eines Transportmodells wurde die Dotierungskonzentration des n- und p-dotierten Nanodrahtsegmentes berechnet. Zusätzlich wurde die Dotierungskonzentration mithilfe räumlich aufgelösten optischen Messungen wie Mikro-Photolumineszenz (u-PL) und Kathodolumineszenz (CL) untersucht. Die Strom-Spannungs Charakteristik der Nanodraht pn-Übergänge wurde durch vier-Punkt Messungen räumlich aufgelöst ermittelt. Die vier-Punkt Methode ermöglicht die Bestimmung des Widerstandes einzelner Nanodrähte ohne den Einfluss von Kontaktwiderständen. Mithilfe des UHV Transfersystems war eine Charakterisierung der Proben ohne externe Verunreinigung möglich. Die Strom-Spannungskennlinie zeigte im Vergleich zu gewöhnlichen GaAs Dioden einen ähnlichen Verlauf. Jedoch wurde eine starke Anfälligkeit durch auftretende Oberflächenzustände herausgestellt, welche sich durch eine fehlende Passivierung verstärkt ausbilden. Die räumlich aufgelösten elektrischen und optischen Messungen tragen zu einem erweiterten Verständnis von pn-Übergängen im Nanobereich bei und können damit die weitere Entwicklung von Nanodrahtstrukturen unterstützen.

Hochleistungsscheibenlaser zeigen mit zunehmender Pumpleistung starke Oberflächenabberationen des aktiven Spiegels. Diese beeinflussen die Modenausbreitung im Oszillator und damit die Strahlqualität des erzeugten Laserstrahls. Zur effektiven Kompensation der auftretenden Störungen bietet sich der intrakavitäre Einsatz einer adaptiven Optik an. Im Gegensatz zu einer extrakavitären Korrektur des Strahls kann die Störung eines Einzeldurchlaufes im Resonator mit verhältnismäßig geringem Hub kompensiert werden. Um den hohen Strahlungsintensitäten innerhalb einer Laserkavität standhalten zu können, kommt eine wassergekühlte, thermisch aktivierte adaptive Optik zum Einsatz. Platziert in der konjugierten Ebene des aktiven Spiegels kann sie direkt auf entstehende Oberflächenabberationen einwirken. Die Arbeit beschreibt die grundlegende Charakterisierung der verwendeten Optik, den Aufbau eines Versuchsresonators sowie den geregelten Einsatz der adaptiven Optik im Hochleistungslaserbetrieb. Es konnte gezeigt werden, dass das Konzept der thermisch modulierten adaptiven Optik den hohen Ansprüchen im Resonator gerecht werden kann. Die Korrektur von Oberflächenabberationen der Verstärkerscheibe wird demonstriert. Weitergehende Untersuchungen zeigen das Optimierungspotential der Optik in Bezug auf erreichbaren Maximalhub und Kantensteilheit.

In dieser Arbeit wird der Transport von Lichtstrahlen, die sich in einem System mit schwach fluktuierenden und lokal korrelierten Brechungsindex ausbreiten, numerisch untersucht. Motiviert wird diese Studie durch das Verhalten von Elektronen, Schallwellen und Wasser- bzw. Meereswellen in ähnlichen Systemen mit entsprechenden Fluktuationen im Elektronenpotential bzw. in der Schallgeschwindigkeit und Meeresströmungen. Diese zeigen, im Gegensatz zur homogenen Propagation, ein Branching-Verhalten auf. Das heißt eine Fokussierung auf gleiche Bahnen. Das Verhalten des optischen Falles wird in einem zwei dimensionalen System untersucht, wobei die Strahlen aus einer Punktquelle starten. In der folgenden Ausarbeitung wird ebenso ein Branching beobachtet, dessen Statistik genauer untersucht wird. Ziel ist es außerdem, zwischen der Korrelationslänge des zugrundeliegenden Potentials und dem lokalen Übergang branching zu diffusiv einen klaren Zusammenhang festzustellen. Am Ende wird ein Vergleich mit dem elektronischen Analogon gezogen und auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Systeme eingegangen.

Ziel dieser Bachelorarbeit war die Untersuchung der Diffusionseigenschaften von ionischen Flüssigkeiten, die in einer Matrix aus Polyvinyl-Alkohol (PVA) eingeschlossen sind. Die verwendeten Kationen gehören zur Familie der 1-Alkyl-3- methyl-Imidazol-Kationen. Konkret handelt es sich um Emim+ und Bmim+ die mit den Anionen BF4-, DCA- and Br- kombiniert wurden. Die Experimente wurden mit einem unilateralen NMR-Scanner, MOUSE genannt, durchgeführt. Dieser arbeitet nach dem Prinzip der Kernspinresonanzspektroskopie. Es konnte ein Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der ionischen Flüssigkeit und der Stärke des Diffusionsverhaltens festgestellt werden. Ebenso zeigten die experimentellen Ergebnisse eine Abhängigkeit von der Länge der Alkyl-Kette im Kation. Neben dem unterschiedlichen Aufbau wurde auch der Einfluss des Mischungsverhältnisses aus ionischer Flüssigkeit und PVA untersucht. Es zeigte sich, dass mit steigender Menge an ionischer Flüssigkeit auch eine verstärkte Diffusion einhergeht. Weiterhin gibt es Anzeichen für einen Zusammenhang zwischen Porengröße der ich ausbildenden Polymerstruktur und Größe des Kations. Zusätzlich wurde auch die elektrische Leitfähigkeit der Proben gemessen. Dazu wurde das Standardverfahren der Vierpunkt-Messung in einer selbst konstruieren Messanlage umgesetzt. Auch hier konnte ein Zusammenhang zwischen Zusammensetzung der ionischen Flüssigkeit, dem Mischungsverhältnis und der elektrischen Leitfähigkeit beobachtet werden.