Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Dynamik und Statistische Physik Dienstag
dependence of the transmission speed on coupling strength.
Our results indicate that previously suggested mechanisms for near instantaneous
transmission of small signals at single neuron level [1,2] are
not consistent with the spike generating mechanism of real neurons.
[1] N.Brunel el al., PRL 86, 2186 (2001)
[2] B.Lindner, and L.Schimansky-Geier, PRL 86, 2934 (2001)
DY 24.6 Di 16:00 H2
Theorie der AFM-Kraftspektroskopie an Rezeptor-Liganden-
Systemen — •Martin Raible und Peter Reimann — Fakultät für
Physik, Universität Bielefeld, PSF 100131, 33501 Bielefeld
Einzelmolekülprozesse in Rezeptor-Liganden-Systemen können mit dynamischer
AFM-Kraftspektroskopie experimentell untersucht werden. In
den meisten Fällen benutzt man dabei ein Rasterkraftmikroskop (AFM),
und die Kraft nimmt (approximativ) linear mit der Zeit zu: F(t) = µ · t.
Die allgemein akzeptierte Grundannahme [1] in allen diesbezüglichen Untersuchungen
ist ein Ratengesetz mit einer nur von der momentan wirksamen
Kraft F(t) abhängigen Zerfallsrate ν(F(t)). Bei der Anwendung
einer neuen Methode [2] zur Auswertung der Kraftprokolle auf gemessene
Daten [3] zeigte sich eine Inkompatibilität mit dieser Grundannahme.
Ansätze zur Erklärung dieser Inkompatibilität werden diskutiert.
[1] E. Evans and K. Ritchie, Biophys. J. 72, 1541 (1997).
[2] M. Evstigneev and P. Reimann, PRE (rapid communications) 68,
045103(R) (2003).
[3] F.W. Bartels, B. Baumgarth, D. Anselmetti, R. Ros, and A. Becker,
J. Struct. Biol. 143, 145 (2003), F.W. Bartels and R. Ros, private communication.
DY 24.7 Di 16:15 H2
Spectra and Waiting-Time Distribution of Stochastic
FitzHugh-Nagumo Neurons — •Tatiana Verechtchaguina,
Lutz Schimansky-Geier, and Igor M. Sokolov — Institut für
Physik, Humboldt Universität zu Berlin, Newton Str. 15, 12489 Berlin
A reponse of a neural cell to an external stimulus can follow one of the
two patterns: Cells of the first type (non-resonant neurons) monotonously
DY 25 Growth and Roughness
relax to the resting state. Neurons of the second type (resonant neurons)
show subthreshold oscillations leading to selective response to periodic
pulse sequences or noisy signals. We discuss how do these resonant
properties of neurons affect power spectra of their response to a random
(noise-like) signal.
The dynamics of a neuron is modelled by a FitzHugh-Nagumo (FN)
system; the two types of neurons differ in the values of parameter ǫ,
characterizing separation of time-scales of the slow and the fast variables.
We show that corresponding spectra obtained numerically can be
well described as spectra of sequences of pulses of the same form following
a given waiting-time distribution, and can be calculated using the
Stratonovich formula for spectra of point processes. Thus, the probability
density function of interspike intervals contains practically the whole
information about the response of a neuron, and can in some cases be
more useful than spectral characteristics.
DY 24.8 Di 16:30 H2
Bewegung biologischer Agenten am Beispiel der Wasserflöhe
(Daphnia) — •Niko Komin — Humboldt Universität zu Berlin, Institut
für Physik, Newtonstr. 15,12489 Berlin
Wasserflöhe (Daphnien) sind kleine Krebstiere, die weit unten in der
Nahrungskette der Süßwasserfauna stehen (analog zu den Copepoden im
Salzwasser). Unter bestimmten Lichtbedingungen führen Schwärme mit
vielen Individuen großräumig gemeinschaftliche Bewegungen aus (Vortices).
Die Bewegung kann durch verschiedene Modelle beschrieben werden.
Die stoßhafte Schwimmbewegung mit anschließender Änderung
der Bewegungsrichtung legt das diskrete Modell des Random Walker
nahe. Merkmale wie Diffusionskoeffizient und Volumen- bzw.
Flächenabdeckung lassen sich durch Simulationen und Theorie
bestimmen.
Die kontinuierliche Modellierung als Brownsche Teilchen (Langevingleichung)
läßt erwarten, daß sich die Selbstorganisation durch Wechselwirkungseffekte
einfach beschreiben läßt.
Beide Modelle werden vorgestellt und die Ergebnisse diskutiert.
Zeit: Dienstag 15:00–16:30 Raum: H3
DY 25.1 Di 15:00 H3
Interfacial melting of ice - the influence of roughness on the
melting process — •Simon Engemann 1 , Harald Reichert 1 ,
Helmut Dosch 1 , and Jörg Bilgram 2 — 1 MPI für Metallforschung,
Heisenbergstr. 3, D-70569 Stuttgart — 2 Laboratorium für
Festkörperphysik, ETH, CH-8093 Zürich
Using a high-energy X-ray transmission-reflection scheme, we have
studied ice-SiO2 model interfaces. We observed the formation of a premelting
quasiliquid layer and determined its thickness and density as a
function of temperature. The influence of surface roughness was investigated
by using SiO2 substrates with different morphology. While the
overall picture does not change with the roughness, the details as the
layer thickness are modified. We discuss the implications for the understanding
of the water structure.
DY 25.2 Di 15:15 H3
Three Dimensional Reconstruction of Experimentally Grown
Xenon Dendrites and Doublons. — •Herman M. Singer and
Jörg H. Bilgram — Laboratorium für Festkörperphysik, ETH Zürich,
8093 Zürich (Schweiz)
We investigate in our in situ experiments three dimensional xenon
crystals during free growth into pure supercooled melt. Supercooling is
the only control parameter of the system and determines the morphology
of the crystal. We present a method of reconstructing quantitatively
the three dimensional shape of an experimentally grown xenon dendrite
based on a hybrid approach of sophisticated image processing and measured
parameters of dendrites. This new method can readily be applied
to other experimental fields where transparent substances are to be investigated.
We can prove that the development of the fourfold symmetry of
the fins is not merely a result of a modulating perturbation but an inherent
structure formation process. We have found a power law dependence
for volume and surface on distance from the tip and time. We present the
3D reconstruction of experimental doublons and their temporal evolution
as well as their relaxation.
DY 25.3 Di 15:30 H3
Glättung von amorphen Oberflächen durch Schichtwachstum -
Experiment und Simulation — •Christoph Streng, Stefan G.
Mayr und Konrad Samwer — I. Physikalisches Institut, Universität
Göttingen, Tammannstr. 1, 37077 Göttingen
Das Wachstum amorpher dünner Schichten und die daraus resultierende
Oberflächenmorphologie ist für viele Bereiche sowohl experimentell
als auch durch Simulationen untersucht worden. Die mit STM gemessenen
Rauigkeiten sind hierbei abhängig von dem untersuchten System.
Es kann gezeigt werden, dass eine Übereinanderschichtung voneinander
abweichender Systeme zu einem Rauigkeitsübergang führt. Hierbei entspricht
die resultierende Rauigkeit derjenigen einer vollständigen Schicht
des zuletzt deponierten Materials. Auf diese Weise können Übergänge zu
größeren wie auch zu geringeren Rauigkeiten erzeugt werden. Die experimentellen
Ergebnisse können mit Hilfe des schon bekannten Kontinuummodells
dargestellt und diskutiert werden.
Dieses Projekt wird gefördert durch die DFG, SFB602, TP B3.
DY 25.4 Di 15:45 H3
Thermal Roughening of an SOS-Model with Elastic Interaction
— •C. Pütter, F. Gutheim, and H. Müller-Krumbhaar — Institut
für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich, D-52425 Jülich
We analyze the effects of a long-ranged step-step interaction on thermal
roughening of a crystal surface within the framework of a SOS (solid-onsolid)
model by means of Monte Carlo simulation. A repulsive step-step
interaction is modeled by elastic dipoles located on sites adjacent to the
steps. The interaction energy based on long-ranged potentials is calculated
by a multi-grid scheme. In comparison with results for short-range
interactions the roughening temperature increases drastically as a consequence
of anti-correlations between surface defects. In order to investigate
the kinetics of crystal growth, a driving force has been included in the
model. We present our analytical and numerical results.