https://ediss.sub.uni-hamburg.de:443/handle/ediss/1 2026-05-30T02:41:21Z 2026-05-30T02:41:21Z Kumar, Sonu https://ediss.sub.uni-hamburg.de:443/handle/ediss/12415 2026-05-29T23:39:45Z 2026-05-29T14:23:50Z

Title: Femtosecond Pump-Probe Spectroscopy of Gas-Phase Atomic and Molecular Systems Using the Free-Electron Laser FLASH Authors: Kumar, Sonu Abstract: This thesis explores ultrafast dynamics in atomic and molecular systems using pump–probe techniques at the free-electron laser (FLASH), with the goal of achieving the high temporal resolution required to resolve processes on the order of 100 fs and below. To address this challenge, an active feedback scheme based on a laser arrival time monitor is implemented to improve synchronization between optical laser and FEL pulses. This approach significantly enhances timing stability and is realized at the FL26 beamline of FLASH2, enabling an overall temporal resolution below 50 fs at the REMI endstation, as validated by photoionization experiments on xenon. With this improved time resolution, the ionization and relaxation dynamics of xenon were investigated using extreme-ultraviolet (XUV) FEL pulses at photon energies near the 4d giant resonance (90 eV) and the Cooper minimum (160 eV). Ion time-of-flight spectroscopy reveals energy-dependent Auger–Meitner decay pathways and signatures of two-photon sequential ionization. Time-resolved XUV-pump–near-infrared-probe measurements identify transient intermediate states, yielding a characteristic lifetime of (49 ± 3) fs associated with the 4d double-core-hole decay at 160 eV. The methodology is further extended to molecular systems through time-resolved Coulomb-explosion imaging experiments on CO2 and CS2 at the REMI endstation, triggered by 90 eV FEL pulses and probed with a near-infrared pulse. For both molecules, two-body and three-body fragmentation channels are observed, with contributions from both concerted and sequential breakup mechanisms. The intermediate dissociative cation states (CO2+* and CS2+*) show similar lifetimes of approximately 60 fs. Comparative analysis shows that the heavier mass and distinct electronic structure of sulfur lead to enhanced bending dynamics and greater stability of highly charged states in CS2. Finally, UV-induced dynamics in 1-butanethiol were studied at the CAMP endstation using time-resolved ion and electron-spectroscopy. This measurement shows rapid fragmentation of the molecule, as well as hydrogen-transfer processes and charge redistribution. Photoelectron and Auger-Meitner spectra indicate excited-state lifetimes on the order of hundreds of femtoseconds, with C–S bond cleavage occurring on a 200 fs timescale. Despite spectral overlap arising from mixing of unresolved states due to finite experimental resolution, the combined results provide a picture of ultrafast relaxation followed by dissociation. Overall, this work demonstrates how improved temporal resolution and complementary experimental techniques, i.e., multi-ion coincidence and simultaneous ion and electron spectroscopy, can enable detailed insight into the coupling between electronic and nuclear dynamics in atomic and molecular systems on femtosecond timescales.

2026-05-29T14:23:50Z Schmedeke, Lars https://ediss.sub.uni-hamburg.de:443/handle/ediss/12413 2026-05-29T23:40:04Z 2026-05-29T13:13:45Z

Title: Bass Drop! Bass in modern popular Dance Music Authors: Schmedeke, Lars Abstract: Popular modern dancing music styles like Hip Hop, House or Techno occupy a large fraction of current western everyday musical practice. In these musical genres the bass is a central element. This dissertation provides a cultural history of popular dancing music with emphasis on its roots in Soul, Funk, Disco & Reggae and a focus on musical, sociocultural and technological developments. On this foundation valid models of perceptive “bassness” are introduced: The momentary fatness and the integrated fatness. These are based on extensive empirical work encompassing one psychoacoustic listening test as well as two online questionnaires - one of which is conducted among 37 professional DJs. This research employs a well-founded sample of 100 relevant original recordings from dance music history. The quality of the fatness models is demonstrated by two sample applications, one of which is a selforganizing Kohonen-Map, that is able to differentiate similarity between songs from different musical genres.; Die populäre moderne Popmusik nimmt mit Stilen wie Hip Hop, House oder Techno einen großen Teil der aktuellen, westlichen Musikpraxis ein. In ihr ist der Bass ein zentrales Element. Diese Dissertation beschreibt die populäre Tanzmusik und ihren Bass zunächst aus kulturhistorischer Perspektive unter besonderer Berücksichtigung von Soul, Funk, Disco und Reggae. Beschrieben werden insbesondere musikalische, soziokulturelle und technologische Entwicklungen. Darauf aufbauend werden mittels mehrerer empirischer Erhebungen valide Modelle der perzeptiven Basshaftigkeit von Schallen vorgestellt: Die momentane Fettheit sowie die integerierte Fettheit. Die Erhebung umfasst einen psychoakustischen Hörtest und 2 Online-Befragungen - davon eine unter 37 professionellen DJs. Hierbei kommt ein ausführlich diskutiertes Sample aus 100 relevanten Original Mastern der Tanzmusikgeschichte zum Einsatz. Die Güte dieser Modelle wird unter anderem am Training einer selbst-organisierenden Kohonen-Karte zur Musikdifferenzierung demonstriert.

2026-05-29T13:13:45Z Winter, Michael https://ediss.sub.uni-hamburg.de:443/handle/ediss/12406 2026-05-29T23:39:55Z 2026-05-29T12:49:33Z

Title: Material realistic modelling of the electron-lattice effects in transition metal dichalcogenide structures Authors: Winter, Michael Abstract: This dissertation investigates a broad range of phenomena arising from the interplay between electronic and lattice degrees of freedom in condensed matter systems. Central to this work is the role of electronic dispersion, phononic dispersion, and electron–phonon coupling across different energy and length scales and how their mutual feedback governs emergent material properties. We first demonstrate how modifications in the electronic sector can influence lattice dynamics through coupling to phonons. In particular, we examine the proposed formation of stable monopolarons in metallic MoS2. Employing a combination of Eliashberg theory, Fan–Migdal spectral functions, and the cumulant expansion formalism, we show that electron–phonon interactions in this system do not lead to static lattice distortions, thereby ruling out the formation of stable monopolarons. The dissertation then turns to the construction and analysis of downfolded quantum lattice models for transition metal dichalcogenide bilayers. We demonstrate that physically meaningful effective models can be formulated in which interlayer phonon modes are excluded a priori. Within this framework, we systematically investigate phonon-mediated superconductivity, extracting relevant physical parameters and identifying general trends across a wide range of bilayer material combinations. As a further extension to bilayer systems, we study twisted bilayers of WSe2. We propose a methodology for construction of tight-binding models in large moiré supercells based on ab initio calculations of aligned bilayers. The functional form and spatial dependence of the hopping matrix elements are analysed in detail, providing a scalable approach to modelling electronic structure in twisted systems. Finally, we investigate adsorbate-induced lattice dynamics by analysing vibrational modes in a silicon adsorbate on silicon-rich SiC. Using density functional perturbation theory, we track the evolution of oscillatory modes and identify infrared-active vibrations in order to guide later experiments of phonon-pumping. Overall, this work advances the theoretical understanding of electron–phonon interactions across a diverse set of materials and modelling approaches. By combining first-principles calculations with effective low-energy models, it establishes robust frameworks for disentangling electronic and lattice effects, clarifies the limitations of polaronic lattice instabilities in metallic systems, and provides transferable methodologies for studying superconductivity, moiré physics, and vibrational properties in complex condensed matter systems.; Diese Dissertation untersucht eine Vielzahl von Phänomenen, die aus dem Zusammenspiel zwischen elektronischen und Gitterfreiheitsgraden in kondensierten Materiesystemen entstehen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Rolle der elektronischen Dispersion, der phononischen Dispersion und der Elektron-Phonon-Kopplung über verschiedene Energie- und Längenskalen hinweg und wie ihre gegenseitige Rückkopplung die entstehenden Materialeigenschaften bestimmt. Zunächst zeigen wir, wie Veränderungen auf Elektronenebene durch Kopplung an Phononen die Gitterdynamik beeinflussen können. Insbesondere untersuchen wir die vorgeschlagene Bildung stabiler Monopolaronen in metallischem MoS2. Unter Verwendung einer Kombination aus Eliashberg-Theorie, Fan-Migdal-Spektralfunktionen und dem Formalismus der Kumulantenentwicklung zeigen wir, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen zu den gegebenen experimentell bestimmten Parametern im System nicht zu statischen Gitterverzerrungen führen, wodurch die Bildung stabiler Monopolaronen ausgeschlossen wird. Die Dissertation wendet sich dann der Konstruktion und Analyse von heruntergefalteten Quanten-Gittermodellen für Übergangsmetall-Dichalkogenid-Bilagen zu. Wir zeigen, dass physikalische, effektive Modelle formuliert werden können, in denen Interlagen-Phononenmoden a priori ausgeschlossen sind. Innerhalb dieses Rahmens untersuchen wir systematisch die phonongetriebene Supraleitung, extrahieren relevante physikalische Parameter und identifizieren allgemeine Trends über einen breiten Bereich von Bilagen-Materialkombinationen hinweg. Als weitere Erweiterung von Bilagenystemen untersuchen wir verdrehtes WSe\textsubscript 2. Wir schlagen eine Methodik zur Konstruktion von Enge-Bindungen-Modellen für große Moiré-Superzellen vor, die auf Erste-Prinzipien-Berechnungen ausgerichteter Bilagen basiert. Die funktionale Form und die räumliche Abhängigkeit der Hüpfmatrixelemente werden detailliert analysiert, wodurch ein skalierbarer Ansatz zur Modellierung der elektronischen Struktur in verdrehten Systemen bereitgestellt wird. Schließlich untersuchen wir die durch Adsorbate induzierte Gitterdynamik, indem wir die Schwingungsmoden in einem Siliziumadsorbaten auf siliziumreichem SiC analysieren. Mit Hilfe der Dichtefunktional-Störungstheorie verfolgen wir die Entwicklung der Schwingungsmoden und identifizieren infrarotaktive Schwingungen. Insgesamt fördert diese Arbeit das theoretische Verständnis der Elektron-Phonon-Wechsel-wirkungen über eine Vielzahl von Materialien und Modellierungsansätzen hinweg. Durch die Kombination von Ersten-Prinzipien-Berechnungen mit effektiven Niederenergiemodellen schafft sie robuste Rahmenbedingungen für das Aufdröseln von elektronischen und gitterdynamischen Effekten, verdeutlicht die Grenzen der polaronischen Gitterinstabilitäten in metallischen Systemen und liefert übertragbare Methoden zur Untersuchung der Supraleitung, der Moiré-Physik und der Schwingungseigenschaften in komplexen kondensierten Materiesystemen.

2026-05-29T12:49:33Z Schiller, Paul Oskar https://ediss.sub.uni-hamburg.de:443/handle/ediss/12404 2026-05-29T23:36:05Z 2026-05-29T12:31:21Z

Title: The Initial Value Problem for the Generalised Einstein Equations Authors: Schiller, Paul Oskar Abstract: This thesis discusses (in the setting of exact Courant algebroids) three aspects of curvature in Hitchin's generalised geometry: It proves the existence of a unique geometrically preferred canonical Levi-Civita generalised connection with specified divergence, it introduces tools for generalised submanifold geometry, and it establishes that the generalised Einstein equations admit (in the setting of a closed divergence operator) a maximal globally hyperbolic development for arbitrary initial data.

2026-05-29T12:31:21Z