@article{QuartiBessler, author = {Quarti, Michael and Bessler, Wolfgang G.}, title = {Model-Based Overpotential Deconvolution, Partial Impedance Spectroscopy, and Sensitivity Analysis of a Lithium-Ion Cell with Blend Cathode}, series = {Energy Technology}, volume = {Early View}, publisher = {Wiley Online Library}, issn = {2194-4296 (Online)}, doi = {10.1002/ente.202001122}, pages = {16}, abstract = {Lithium-ion battery cells are multiscale and multiphysics systems. Design and material parameters influence the macroscopically observable cell performance in a complex and nonlinear way. Herein, the development and application of three methodologies for model-based interpretation and visualization of these influences are presented: 1) deconvolution of overpotential contributions, including ohmic, concentration, and activation overpotentials of the various cell components; 2) partial electrochemical impedance spectroscopy, allowing a direct visualization of the origin of different impedance features; and 3) sensitivity analyses, allowing a systematic assessment of the influence of cell parameters on capacity, internal resistance, and impedance. The methods are applied to a previously developed and validated pseudo-3D model of a high-power lithium-ion pouch cell. The cell features a blend cathode. The two blend components show strong coupling, which can be observed and interpreted using the results of overpotential deconvolution, partial impedance spectroscopy, and sensitivity analysis. The presented methods are useful tools for model-supported lithium-ion cell research and development.}, language = {en} } @article{YagciBehmannDaubertetal., author = {Yagci, Mehmet C. and Behmann, Ren{\´e} and Daubert, Viktor and Braun, Jonas A. and Velten, Dirk and Bessler, Wolfgang G.}, title = {Electrical and Structural Characterization of Large-Format Lithium Iron Phosphate Cells Used in Home-Storage Systems}, series = {Energy Technology}, volume = {Early View}, publisher = {Wiley Online Library}, issn = {2194-4296 (Online)}, doi = {10.1002/ente.202000911}, pages = {2000911}, abstract = {This article presents a comparative experimental study of the electrical, structural and chemical properties of large-format, 180 Ah prismatic lithium iron phosphate (LFP)/graphite lithium-ion battery cells from two different manufacturers. These cells are particularly used in the field of stationary energy storage such as home-storage systems. The investigations include (1) cell-to-cell performance assessment, for which a total of 28 cells was tested from each manufacturer, (2) electrical charge/discharge characteristics at different currents and ambient temperatures, (3) internal cell geometries, components, and weight analysis after cell opening, (4) microstructural analysis of the electrodes via light microscopy and scanning electron microscopy, (5) chemical analysis of the electrode materials using energy-dispersive X-ray spectroscopy, and (6) mathematical analysis of the electrode balances. The combined results give a detailed and comparative insight into the cell characteristics, providing essential information needed for system integration. The study also provides complete and self-consistent parameter sets for the use in cells models needed for performance prediction or state diagnosis.}, language = {en} } @article{Otte, author = {Otte, Andreas}, title = {Christian von Mechel's Reconstructive Drawings of the Second "Iron Hand" of Franconian Knight Gottfried (G{\"o}tz) von Berlichingen (1480-1562)}, series = {Prosthesis}, volume = {3}, number = {1}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2673-1592}, doi = {10.3390/prosthesis3010011}, pages = {105 -- 108}, language = {en} } @article{SpangenbergStrokaArranzetal., author = {Spangenberg, Bernd and Stroka, J{\"o}rg and Arranz, Isabel and Anklam, Elke}, title = {A Simple and Reliable HPTLC Method for the Quantification of the Intense Sweetener Sucralose®}, series = {Journal of Liquid Chromatography \& Related Technologies}, volume = {26}, number = {16}, publisher = {Taylor \& Francis}, issn = {1082-6076 (Print)}, doi = {10.1081/JLC-120024543}, pages = {2729 -- 2739}, abstract = {This paper describes a simple and fast thin layer chromatography (TLC) method for the monitoring of the relatively new intense sweetener Sucralose® in various food matrices. The method requires little or no sample preparation to isolate or concentrate the analyte. The Sucralose® extract is separated on amino-TLC-plates, and the analyte is derivatized "reagent-free" by heating the developed plate for 20 min at 190°C. Spots can be measured either in the absorption or fluorescence mode. The method allows the determination of Sucralose® at the levels of interest regarding foreseen European legislation (>50 mg/kg) with excellent repeatability (RSD = 3.4\%) and recovery data (95\%).}, language = {en} } @article{MilzMinarSpangenberg, author = {Milz, Barbara and Minar, Yvonne Anna and Spangenberg, Bernd}, title = {Quantification of astaxanthin in salmons by chemiluminescence and absorption after TLC separation}, series = {Journal of Liquid Chromatography \& Related Technologies}, volume = {41}, number = {6}, publisher = {Taylor \& Francis}, issn = {1082-6076 (Print)}, doi = {10.1080/10826076.2018.1449057}, pages = {358 -- 363}, abstract = {Astaxanthin is a keto-carotenoid, belongs to the chemical class of terpenes and is a yellow lipid soluble compound. The compound is present in marine animals like salmons and crustacean. Its colour is due to conjugated double bonds and these double bonds are responsible for its antioxidant effect. Its antioxidant activity is ten times stronger than other carotenoids and nearly 500 fold stronger than vitamin-E. We present a new thin layer chromatography (TLC) method to measure astaxanthin on TLC-plates (Merck, 1.05554) in the visible absorption range as well as by using chemiluminescence. For separation a solvent mixture of cyclohexane and acetone (10 + 2.4, v/v) was used. The RF-value of astaxanthin is 0.14.The limit of detection in vis-absorption is 64 ng / band and the limit of quantification is 92 ng/band. In chemiluminescence the values are 90 ng / band and 115 ng/band. The method offers two independently working measurement modes on a single plate which increase the accuracy of the quantification.}, language = {en} } @misc{Otte, author = {Otte, Andreas}, title = {eLetter: "The plague, corona, and nuclear medicine"}, series = {Science}, organization = {American Association for the Advancement of Science}, issn = {1095-9203 (Online)}, pages = {eLetter}, abstract = {eLetter zum Artikel "Plague Through History" von Nils Chr. Stenseth, ver{\"o}ffentlicht in Science, Vol. 321, Issue 5890, Seite 773-774 (doi.org/10.1126/science.1161496)}, language = {en} } @phdthesis{Zimmermann, author = {Zimmermann, Lukas}, title = {Printed Electronics-Based Physically Unclonable Functions for Lightweight Security in the Internet of Things}, publisher = {KITopen}, address = {Karlsruhe}, doi = {10.5445/IR/1000125958}, pages = {156}, abstract = {Die moderne Gesellschaft strebt mehr denn je nach digitaler Konnektivit{\"a}t -- {\"u}berall und zu jeder Zeit - was zu Megatrends wie dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) f{\"u}hrt. Bereits heute kommunizieren und interagieren „Dinge" autonom miteinander und werden in Netzwerken verwaltet. In Zukunft werden Menschen, Daten und Dinge miteinander verbunden sein, was auch als Internet von Allem (Internet of Everything, IoE) bezeichnet wird. Milliarden von Ger{\"a}ten werden in unserer t{\"a}glichen Umgebung allgegenw{\"a}rtig sein und {\"u}ber das Internet in Verbindung stehen. Als aufstrebende Technologie ist die gedruckte Elektronik (Printed Electronics, PE) ein Schl{\"u}sselelement f{\"u}r das IoE, indem sie neuartige Ger{\"a}tetypen mit freien Formfaktoren, neuen Materialien auf einer Vielzahl von Substraten mit sich bringt, die flexibel, transparent und biologisch abbaubar sein k{\"o}nnen. Dar{\"u}ber hinaus erm{\"o}glicht PE neue Freiheitsgrade bei der Anpassbarkeit von Schaltkreisen sowie die kosteng{\"u}nstige und großfl{\"a}chige Herstellung am Einsatzort. Diese einzigartigen Eigenschaften von PE erg{\"a}nzen herk{\"o}mmliche Technologien auf Siliziumbasis. Additive Fertigungsprozesse erm{\"o}glichen die Realisierung von vielen zukunftstr{\"a}chtigen Anwendungen wie intelligente Objekte, flexible Displays, Wearables im Gesundheitswesen, umweltfreundliche Elektronik, um einige zu nennen. Aus der Sicht des IoE ist die Integration und Verbindung von Milliarden heterogener Ger{\"a}te und Systeme eine der gr{\"o}ßten zu l{\"o}senden Herausforderungen. Komplexe Hochleistungsger{\"a}te interagieren mit hochspezialisierten, leichtgewichtigen elektronischen Ger{\"a}ten, wie z.B. Smartphones mit intelligenten Sensoren. Daten werden in der Regel kontinuierlich gemessen, gespeichert und mit benachbarten Ger{\"a}ten oder in der Cloud ausgetauscht. Dabei wirft die F{\"u}lle an gesammelten und verarbeiteten Daten Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes und der Sicherheit auf. Herk{\"o}mmliche kryptografische Operationen basieren typischerweise auf deterministischen Algorithmen, die eine hohe Schaltungs- und Systemkomplexit{\"a}t erfordern, was sie wiederum f{\"u}r viele leichtgewichtige Ger{\"a}te ungeeignet macht. Es existieren viele Anwendungsbereiche, in denen keine komplexen kryptografischen Operationen erforderlich sind, wie z.B. bei der Ger{\"a}teidentifikation und -authentifizierung. Dabei h{\"a}ngt das Sicherheitslevel haupts{\"a}chlich von der Qualit{\"a}t der Entropiequelle und der Vertrauensw{\"u}rdigkeit der abgeleiteten Schl{\"u}ssel ab. Statistische Eigenschaften wie die Einzigartigkeit (Uniqueness) der Schl{\"u}ssel sind von großer Bedeutung, um einzelne Entit{\"a}ten genau unterscheiden zu k{\"o}nnen. In den letzten Jahrzehnten hat die Hardware-intrinsische Sicherheit, insbesondere Physically Unclonable Functions (PUFs), eine große Strahlkraft hinsichtlich der Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen f{\"u}r IoT-Ger{\"a}te erlangt. PUFs verwenden ihre inh{\"a}renten Variationen, um ger{\"a}tespezifische eindeutige Kennungen abzuleiten, die mit Fingerabdr{\"u}cken in der Biometrie vergleichbar sind. Zu den gr{\"o}ßten Potenzialen dieser Technologie geh{\"o}ren die Verwendung einer echten Zufallsquelle, die Ableitung von Sicherheitsschl{\"u}sseln nach Bedarf sowie die inh{\"a}rente Schl{\"u}sselspeicherung. In Kombination mit den einzigartigen Merkmalen der PE-Technologie werden neue M{\"o}glichkeiten er{\"o}ffnet, um leichtgewichtige elektronische Ger{\"a}te und Systeme abzusichern. Obwohl PE noch weit davon entfernt ist, so ausgereift und zuverl{\"a}ssig wie die Siliziumtechnologie zu sein, wird in dieser Arbeit gezeigt, dass PE-basierte PUFs vielversprechende Sicherheitsprimitiven f{\"u}r die Schl{\"u}sselgenerierung zur eindeutigen Ger{\"a}teidentifikation im IoE sind. Dabei befasst sich diese Arbeit in erster Linie mit der Entwicklung, Untersuchung und Bewertung von PE-basierten PUFs, um Sicherheitsfunktionen f{\"u}r ressourcenbeschr{\"a}nkte gedruckte Ger{\"a}te und Systeme bereitzustellen. Im ersten Beitrag dieser Arbeit stellen wir das skalierbare, auf gedruckter Elektronik basierende Differential Circuit PUF (DiffC-PUF) Design vor, um sichere Schl{\"u}ssel f{\"u}r Sicherheitsanwendungen f{\"u}r ressourcenbeschr{\"a}nkte Ger{\"a}te bereitzustellen. Die DiffC-PUF ist als hybride Systemarchitektur konzipiert, die siliziumbasierte und gedruckte Komponenten enth{\"a}lt. Es wird eine eingebettete PUF-Plattform entwickelt, um die Charakterisierung von siliziumbasierten und gedruckten PUF-Cores in großem Maßstab zu erm{\"o}glichen. Im zweiten Beitrag dieser Arbeit werden siliziumbasierte PUF-Cores auf Basis diskreter Komponenten hergestellt und statistische Tests unter realistischen Betriebsbedingungen durchgef{\"u}hrt. Eine umfassende experimentelle Analyse der PUF-Sicherheitsmetriken wird vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die DiffC-PUF auf Siliziumbasis nahezu ideale Werte f{\"u}r die Uniqueness- und Reliability-Metriken aufweist. Dar{\"u}ber hinaus werden die Identifikationsf{\"a}higkeiten der DiffC-PUF untersucht, und es stellte sich heraus, dass zus{\"a}tzliches Post-Processing die Identifizierbarkeit des Identifikationssystems weiter verbessern kann. Im dritten Beitrag dieser Arbeit wird zun{\"a}chst ein Evaluierungsworkflow zur Simulation von DiffC-PUFs basierend auf gedruckter Elektronik vorgestellt, welche auch als Hybrid-PUFs bezeichnet werden. Hierbei wird eine Python-basierte Simulationsumgebung vorgestellt, welche es erm{\"o}glicht, die Eigenschaften und Variationen gedruckter PUF-Cores basierend auf Monte Carlo (MC) Simulationen zu untersuchen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Sicherheitsmetriken im besten Betriebspunkt nahezu ideal sind. Des Weiteren werden angefertigte PE-basierte PUF-Cores f{\"u}r statistische Tests unter verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich Schwankungen der Umgebungstemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und der Versorgungsspannung betrieben. Die experimentell bestimmten Resultate der Uniqueness-, Bit-Aliasing- und Uniformity-Metriken stimmen gut mit den Simulationsergebnissen {\"u}berein. Der experimentell ermittelte durchschnittliche Reliability-Wert ist relativ niedrig, was durch die fehlende Passivierung und Einkapselung der gedruckten Transistoren erkl{\"a}rt werden kann. Die Untersuchung der Identifikationsf{\"a}higkeiten basierend auf den PUF-Responses zeigt, dass die Hybrid-PUF ohne zus{\"a}tzliches Post-Processing nicht f{\"u}r kryptografische Anwendungen geeignet ist. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass sich die Hybrid-PUF zur Ger{\"a}teidentifikation eignet. Der letzte Beitrag besteht darin, in die Perspektive eines Angreifers zu wechseln. Um die Sicherheitsf{\"a}higkeiten der Hybrid-PUF beurteilen zu k{\"o}nnen, wird eine umfassende Sicherheitsanalyse nach Art einer Kryptoanalyse durchgef{\"u}hrt. Die Analyse der Entropie der Hybrid-PUF zeigt, dass seine Anf{\"a}lligkeit f{\"u}r Angriffe auf Modellbasis haupts{\"a}chlich von der eingesetzten Methode zur Generierung der PUF-Challenges abh{\"a}ngt. Dar{\"u}ber hinaus wird ein Angriffsmodell eingef{\"u}hrt, um die Leistung verschiedener mathematischer Klonangriffe auf der Grundlage von abgeh{\"o}rten Challenge-Response Pairs (CRPs) zu bewerten. Um die Hybrid-PUF zu klonen, wird ein Sortieralgorithmus eingef{\"u}hrt und mit h{\"a}ufig verwendeten Classifiers f{\"u}r {\"u}berwachtes maschinelles Lernen (ML) verglichen, einschließlich logistischer Regression (LR), Random Forest (RF) sowie Multi-Layer Perceptron (MLP). Die Ergebnisse zeigen, dass die Hybrid-PUF anf{\"a}llig f{\"u}r modellbasierte Angriffe ist. Der Sortieralgorithmus profitiert von k{\"u}rzeren Trainingszeiten im Vergleich zu den ML-Algorithmen. Im Falle von fehlerhaft abgeh{\"o}rten CRPs {\"u}bertreffen die ML-Algorithmen den Sortieralgorithmus.}, language = {en} } @misc{Otte, author = {Otte, Andreas}, title = {The modern Hannes hand prosthesis and the (second) "Iron Hand" of G{\"o}tz von Berlichingen from the renaissance period}, series = {Science Robotics}, organization = {American Association for the Advancement of Science}, issn = {2470-9476}, pages = {eLetter}, abstract = {eLetter zum Artikel "The Hannes hand prosthesis replicates the key biological properties of the human hand" von Matteo Laffranchi et al., ver{\"o}ffentlicht in Science Robotics, Vol. 5, Issue 46, eabb0467 (doi.org/10.1126/scirobotics.abb0467)}, language = {en} } @inproceedings{CurticapeanIsrael, author = {Curticapean, Dan and Israel, Kai}, title = {Photonics meet digital art}, series = {Proceedings of SPIE: Optics Education and Outreach III}, volume = {9188}, editor = {Gregory, G. Groot}, publisher = {SPIE}, address = {Bellingham, Washington}, organization = {Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers}, isbn = {9781628412154}, issn = {0277-786X (Print)}, doi = {10.1117/12.2061861}, pages = {91880M-1 -- 91880M-7}, abstract = {The paper focuses on the work of an interdisciplinary project between photonics and digital art. The result is a poster collection dedicated to the International Year of Light 2015. In addition, an internet platform was created that presents the project. It can be accessed at http://www.magic-of-light.org/iyl2015/index.htm. From the idea to the final realization, milestones with tasks and steps will be presented in the paper. As an interdisciplinary project, students from technological degree programs were involved as well as art program students. The 2015 Anniversaries: Alhazen (1015), De Caus (1615), Fresnel (1815), Maxwell (1865), Einstein (1905), Penzias Wilson, Kao (1965) and their milestone contributions in optics and photonics will be highlighted.}, language = {en} } @article{Curticapean, author = {Curticapean, Dan}, title = {Photonics is a player at the FIFA World Cup}, series = {SPIE Newsroom: Electronic Imaging \& Signal Processing}, publisher = {SPIE}, organization = {Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers}, doi = {10.1117/2.2201406.02}, abstract = {The numbers related to imaging and lighting technologies at this year's event show impressive advances over previous years. Dan Curticapean breaks them down.}, language = {en} }