“We live in in a house of blo- in a block of flats.” – Self-repair in EFL Spoken Language

Tämä tutkielma on osa Helsingin yliopiston rahoittamaa HY-talk -tutkimusprojektia, jonka tavoite on vankentaa puheviestinnän, erityisesti vieraiden kielten suullisen taidon opetusta ja arviointia yleissivistävässä koulutuksessa ja korkeakouluasteella. Tämän tutkielman tavoite on selvittää millaisia korjauksia englantia vieraana kielenä puhuvat ihmiset tekevät puheeseensa ja tutkia itsekorjauksen ja sujuvuuden välistä suhdetta. Korjausjäsennystä ja itsekorjausta on aiemmin tutkittu sekä keskustelunanalyysin että psykolingvistiikan aloilla, ja vaikka tämä tutkielma onkin lähempänä aiempaa keskustelunanalyyttistä kuin psykolingvististä tutkimusta, siinä hyödynnetään molempia suuntauksia. Itsekorjausta on yleisesti pidetty merkkinä erityisesti ei-natiivien kielenpuhujien sujuvuuden puutteesta. Tämän tutkielman tarkoitus on selvittää, kuinka läheisesti itsekorjaus todella liittyy sujuvuuteen tai sen puutteeseen. Tutkielman materiaali koostuu HY-talk -projektia varten kerätyistä puhenäytteistä ja niiden pohjalta tehdyistä taitotasoarvioinneista. Puhenäytteet kerättiin vuonna 2007 projektia varten järjestettyjen puhekielen testaustilanteiden yhteydessä kolmessa eteläsuomalaisessa koulussa. Koska projektin tavoitteena on tutkia ja parantaa kielten suullisen taidon arviointia, projektissa mukana olleet kieliammattilaiset arvioivat puhujien taitotasot projektia varten (Eurooppalaisen Viitekehyksen taitotasokuvainten pohjalta) koottujen arviointiasteikoiden perusteella, ja nämä arvioinnit tallennettiin osaksi projektin materiaalia. Tutkielmassa analysoidaan itsekorjauksia aiemman psykolingvistisen tutkimuksen pohjalta kootun korjaustyyppiluokituksen sekä tätä tutkielmaa varten luodun korjausten oikeellisuutta vertailevan luokituksen avulla. Lisäksi siinä vertaillaan kahden korkeamman ja kahden matalamman taitotasoarvioinnin saaneen puhujan itsekorjauksia. Tulokset osoittavat, että ei-natiivien puheessa esiintyy monenlaisia eri korjaustyyppejä, ja että yleisimpiä korjauksia ovat alkuperäisen lausuman toistot. Yleisiä ovat myös korjaukset, joissa puhuja korjaa virheen tai keskeyttää puheensa ja aloittaa kokonaan uuden lausuman. Lisäksi tuloksista käy ilmi, ettei suurin osa korjauksista todennäköisesti johdu puhujien sujuvuuden puutteesta. Yleisimmät korjaustyypit voivat johtua suurimmaksi osaksi yksilön puhetyylistä, siitä, että puhuja hakee jotain tiettyä sanaa tai ilmausta mielessään tai siitä, että puhuja korjaa puheessaan huomaamansa kieliopillisen, sanastollisen tai äänteellisen virheen. Vertailu korkeammalle ja matalammalle taitotasolle arvioitujen puhujien välillä osoittaa selkeimmin, ettei suurin osa itsekorjauksista ole yhteydessä puhujan sujuvuuteen. Vertailusta käy ilmi, ettei pelkkä itsekorjausten määrä kerro kuinka sujuvasti puhuja käyttää kieltä, sillä toinen korkeammalle taitotasolle arvioiduista puhujista korjaa puhettaan lähes yhtä monesti kuin matalammalle tasolle arvioidut puhujat. Lisäksi korjausten oikeellisuutta vertailevan luokituksen tulokset viittaavat siihen, etteivät niin korkeammalle kuin matalammallekaan tasolle arvioidut puhujat useimmiten korjaa puhettaan siksi, etteivät pystyisi ilmaisemaan viestiään oikein ja ymmärrettävästi.

Cellular Mechanisms of Sleep Homeostasis : Studies on Brain Energy Metabolism and Aging

Sleep is governed by a homeostatic process in which the duration and quality of previous wake regulate the subsequent sleep. Active wakefulness is characterized with high frequency cortical oscillations and depends on stimulating influence of the arousal systems, such as the cholinergic basal forebrain (BF), while cessation of the activity in the arousal systems is required for slow wave sleep (SWS) to occur. The site-specific accumulation of adenosine (a by-product of ATP breakdown) in the BF during prolonged waking /sleep deprivation (SD) is known to induce sleep, thus coupling energy demand to sleep promotion. The adenosine release in the BF is accompanied with increases in extracellular lactate and nitric oxide (NO) levels. This thesis was aimed at further understanding the cellular processes by which the BF is involved in sleep-wake regulation and how these processes are affected by aging. The BF function was studied simultaneously at three levels of organization: 1) locally at a cellular level by measuring energy metabolites 2) globally at a cortical level (the out-put area of the BF) by measuring EEG oscillations and 3) at a behavioral level by studying changes in vigilance states. Study I showed that wake-promoting BF activation, particularly with glutamate receptor agonist N-methyl-D-aspatate (NMDA), increased extracellular adenosine and lactate levels and led to a homeostatic increase in the subsequent sleep. Blocking NMDA activation during SD reduced the high frequency (HF) EEG theta (7-9 Hz) power and attenuated the subsequent sleep. In aging, activation of the BF during SD or experimentally with NMDA (studies III, IV), did not induce lactate or adenosine release and the increases in the HF EEG theta power during SD and SWS during the subsequent sleep were attenuated as compared to the young. These findings implicate that increased or continuous BF activity is important for active wake maintenance during SD as well as for the generation of homeostatic sleep pressure, and that in aging these mechanisms are impaired. Study II found that induction of the inducible NO synthase (iNOS) during SD is accompanied with activation of the AMP-activated protein kinase (AMPK) in the BF. Because decreased cellular energy charge is the most common cause for AMPK activation, this finding implicates that the BF is selectively sensitive to the metabolic demands of SD as increases were not found in the cortex. In aging (study III), iNOS expression and extracellular levels of NO and adenosine were not significantly increased during SD in the BF. Furthermore, infusion of NO donor into the BF did not lead to sleep promotion as it did in the young. These findings indicated that the NO (and adenosine) mediated sleep induction is impaired in aging and that it could at least partly be due to the reduced sensitivity of the BF to sleep-inducing factors. Taken together, these findings show that reduced sleep promotion by the BF contributes to the attenuated homeostatic sleep response in aging.

Sleep deprivation and brain energy metabolism : in vivo studies in rats and humans

Sleep deprivation leads to increased subsequent sleep length and depth and to deficits in cognitive performance in humans. In animals extreme sleep deprivation is eventually fatal. The cellular and molecular mechanisms causing the symptoms of sleep deprivation are unclear. This thesis was inspired by the hypothesis that during wakefulness brain energy stores would be depleted, and they would be replenished during sleep. The aim of this thesis was to elucidate the energy metabolic processes taking place in the brain during sleep deprivation. Endogenous brain energy metabolite levels were assessed in vivo in rats and in humans in four separate studies (Studies I-IV). In the first part (Study I) the effects of local energy depletion on brain energy metabolism and sleep were studied in rats with the use of in vivo microdialysis combined with high performance liquid chromatography. Energy depletion induced by 2,4-dinitrophenol infusion into the basal forebrain was comparable to the effects of sleep deprivation: both increased extracellular concentrations of adenosine, lactate, and pyruvate, and elevated subsequent sleep. This result supports the hypothesis of a connection between brain energy metabolism and sleep. The second part involved healthy human subjects (Studies II-IV). Study II aimed to assess the feasibility of applying proton magnetic resonance spectroscopy (1H MRS) to study brain lactate levels during cognitive stimulation. Cognitive stimulation induced an increase in lactate levels in the left inferior frontal gyrus, showing that metabolic imaging of neuronal activity related to cognition is possible with 1H MRS. Study III examined the effects of sleep deprivation and aging on the brain lactate response to cognitive stimulation. No physiologic, cognitive stimulation-induced lactate response appeared in the sleep-deprived and in the aging subjects, which can be interpreted as a sign of malfunctioning of brain energy metabolism. This malfunctioning may contribute to the functional impairment of the frontal cortex both during aging and sleep deprivation. Finally (Study IV), 1H MRS major metabolite levels in the occipital cortex were assessed during sleep deprivation and during photic stimulation. N-acetyl-aspartate (NAA/H2O) decreased during sleep deprivation, supporting the hypothesis of sleep deprivation-induced disturbance in brain energy metabolism. Choline containing compounds (Cho/H2O) decreased during sleep deprivation and recovered to alert levels during photic stimulation, pointing towards changes in membrane metabolism, and giving support to earlier observations of altered brain response to stimulation during sleep deprivation. Based on these findings, it can be concluded that sleep deprivation alters brain energy metabolism. However, the effects of sleep deprivation on brain energy metabolism may vary from one brain area to another. Although an effect of sleep deprivation might not in all cases be detectable in the non-stimulated baseline state, a challenge imposed by cognitive or photic stimulation can reveal significant changes. It can be hypothesized that brain energy metabolism during sleep deprivation is more vulnerable than in the alert state. Changes in brain energy metabolism may participate in the homeostatic regulation of sleep and contribute to the deficits in cognitive performance during sleep deprivation.

Northern challanges for profitable production of quality naked oat

Naked oat (Avena sativa f.sp. nuda L.) is the highest quality cereal in northern growing conditions. However the cultivation area of naked oat is remarkably small. Major challenges for naked oat production are to observe its nakedness. The caryopsis of naked oat is sensitive to mechanical damage at harvest, especially at high grain moisture content. The greater the grain moisture content of naked oat at harvest, the more loses of germination capacity was caused by threshing. For producing high quality naked oat seed, it is recommended that harvesting be done at as low grain moisture content as possible. However, if this is not possible, better germination can be ensure with gentle harvest by reducing the cylinder speed. In spite of conventional oat s excellent fat and amino acid composition in animal feed use, as far as nutritional value is concerned, the total energy yield of oat is weaker than other cereals because of the hulls. Also with naked oat the dehulling is not complete, while hull content on different cultivars mostly varied between one to six percent. In addition to genotype, environmental conditions markedly control the expression of nakedness. Thresher settings had only limited effects on hull content. The function of hulls is to protect the groat, but this was confirmed only for Finnish, small grain, cultivar Lisbeth. The oat kernel is generally covered with fine silky hairs termed trichomes. The trichomes of naked oat are partly lost during threshing and handling of grains. Trichomes can cause itchiness in those handling the grains and also accumulate and form fine dust and can block-up machinery. The cultivars differed considerably in pubescence. Some thresher settings, including increased cylinder speed, slightly increased grain polishing such that grains had some areas completely free of trichomes. Adjusting thresher settings was generally not an efficient means of solving the problems associated with naked oat trichomes. The main differences in cultivation costs between naked and conventional oat lie in the amount of seeds required and the drying costs. The main differences affecting the economic result lie in market prices, yield level and feed value. The results indicate that naked oat is financially more profitable than conventional oat, when the crop is sold at a specific price at all yield levels and when the crop is used as feed at highest yield level. At lower yield levels, conventional oat is, in spite of its lower feed value, the more profitable option for feed use. Dehulled oat did not achieve the same economic result as naked oat, as the cost of dehulling, including the hull waste, was considerable. According to this study naked oat can be cultivated successfully under northern conditions, when taking into consideration the soft, naked grain through cultivation chain.

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

Urban energy fluxes in Helsinki and their high frequency spectral corrections

Inadvertent climate modification has led to an increase in urban temperatures compared to the surrounding rural area. The main reason for the temperature rise is the altered energy portioning of input net radiation to heat storage and sensible and latent heat fluxes in addition to the anthropogenic heat flux. The heat storage flux and anthropogenic heat flux have not yet been determined for Helsinki and they are not directly measurable. To the contrary, turbulent fluxes of sensible and latent heat in addition to net radiation can be measured, and the anthropogenic heat flux together with the heat storage flux can be solved as a residual. As a result, all inaccuracies in the determination of the energy balance components propagate to the residual term and special attention must be paid to the accurate determination of the components. One cause of error in the turbulent fluxes is the fluctuation attenuation at high frequencies which can be accounted for by high frequency spectral corrections. The aim of this study is twofold: to assess the relevance of high frequency corrections to water vapor fluxes and to assess the temporal variation of the energy fluxes. Turbulent fluxes of sensible and latent heat have been measured at SMEAR III station, Helsinki, since December 2005 using the eddy covariance technique. In addition, net radiation measurements have been ongoing since July 2007. The used calculation methods in this study consist of widely accepted eddy covariance data post processing methods in addition to Fourier and wavelet analysis. The high frequency spectral correction using the traditional transfer function method is highly dependent on relative humidity and has an 11% effect on the latent heat flux. This method is based on an assumption of spectral similarity which is shown not to be valid. A new correction method using wavelet analysis is thus initialized and it seems to account for the high frequency variation deficit. Anyhow, the resulting wavelet correction remains minimal in contrast to the traditional transfer function correction. The energy fluxes exhibit a behavior characteristic for urban environments: the energy input is channeled to sensible heat as latent heat flux is restricted by water availability. The monthly mean residual of the energy balance ranges from 30 Wm-2 in summer to -35 Wm-2 in winter meaning a heat storage to the ground during summer. Furthermore, the anthropogenic heat flux is approximated to be 50 Wm-2 during winter when residential heating is important.

Organized Nanostructures of Thermoresponsive Poly(N-isopropylacrylamide) Block Copolymers Obtained Through Controlled RAFT Polymerization

Kontrolloidut radikaalipolymerointimenetelmät, kuten RAFT-polymerointi, ovat moderni tapa valmistaa polymeerejä säädellysti. RAFT-polymeroinnilla polymeerien ketjunpituutta, moolimassajakaumaa, mikrorakennetta (taktisuus, järjestys), koostumusta ja funktionaalisuutta kyetään hallitsemaan. Siten menetelmällä voidaan valmistaa uudenlaisia polymeeriarkkitektuureja, kuten blokki- ja tähtipolymeerejä, sekä hybridimateriaaleja ja biokonjugaatteja. Polymeeristen rakennuspalikoiden itsejärjestyminen, missä huolellisesti syntetisoidut polymeerit järjestyvät halutulla tavalla nanoskaalassa, on suosittu tutkimuskohde materiaalitieteessä. On huomattava, että blokkipolymeerien itsejärjestyminen on vielä suhteellisen nuori tutkimusaihe. Tämän hetkiset polymeeriset nanomateriaalit ovat suhteellisen yksinkertaisia luonnon luomuksiin verrattuina, tarjoten jatkuvasti uusia mahdollisuuksia seuraavan sukupolven polymeereille. Tässä työssä RAFT-polymeroinnilla syntetisoitiin amfifiilisiä di- ja triblokkikopolymeerejä sekä tutkittiin niiden järjestymistä nanorakenteiksi. Kaikissa blokkikopolymeereissä käytettiin lämpöherkkää poly(N-isopropyyliakryyliamidia). Siten polymeerit ja tutkitut materiaalit reagoivat lämpötilanmuutokseen ympäristössä eli ovat ns. ympäristöherkkiä. Työssä tutkittiin taktisuuden kontrollointia N-isopropyyliakryyliamidin RAFT-polymeroinnissa. Polymeerin taktisuutta sekä ketjunpituutta ja blokkijärjestystä säätämällä voitiin hallita polymeerin itsejärjestymistä vesiliuoksessa. Amfifiiliset polymeerit järjestyivät laimeissa vesiliuoksissa erilaisiksi misellirakenteiksi, muodostaen ns. mikrosäiliöitä. Tällaisilla polymeereillä odotetaan olevan sovelluksia esim. lääkeainevapautuksessa. Amfifiilejä käytetään myös esimerkiksi apuaineina pinnoitteissa ja kosmetiikassa. Kiinteässä tilassa tutkitut triblokkikopolymeerit muodostivat teoreettisesti ennustettuja morfologioita. Lämpöherkän materiaalin hydrogeelit toimivat suodatinmembraanina nanokokoluokassa. RAFT-polymeroinnilla syntetisoituja polymeereja voidaan sellaisenaan käyttää kultananopartikkeleiden päällystämiseen. Kultananopartikkelit ovat erittäin kiinostavia mm. niiden stabiilisuuden ja ainutlaatuisten pintaominaisuuksien vuoksi. Kun amfifiilisiä polymeerejä kiinnitettiin kultapartikkelin pinnalle, sen liuos- ja optisia ominaisuuksia voitiin säädellä pH:n ja lämpötilan avulla. Tällaisilla kultananopartikkeleilla on sovelluksia mm. diagnostiikassa, sensoreina ja solukuvauksessa.

Growth and Modification of Cluster-Assembled Thin Films

Thin film applications have become increasingly important in our search for multifunctional and economically viable technological solutions of the future. Thin film coatings can be used for a multitude of purposes, ranging from a basic enhancement of aesthetic attributes to the addition of a complex surface functionality. Anything from electronic or optical properties, to an increased catalytic or biological activity, can be added or enhanced by the deposition of a thin film, with a thickness of only a few atomic layers at the best, on an already existing surface. Thin films offer both a means of saving in materials and the possibility for improving properties without a critical enlargement of devices. Nanocluster deposition is a promising new method for the growth of structured thin films. Nanoclusters are small aggregates of atoms or molecules, ranging in sizes from only a few nanometers up to several hundreds of nanometers in diameter. Due to their large surface to volume ratio, and the confinement of atoms and electrons in all three dimensions, nanoclusters exhibit a wide variety of exotic properties that differ notably from those of both single atoms and bulk materials. Nanoclusters are a completely new type of building block for thin film deposition. As preformed entities, clusters provide a new means of tailoring the properties of thin films before their growth, simply by changing the size or composition of the clusters that are to be deposited. Contrary to contemporary methods of thin film growth, which mainly rely on the deposition of single atoms, cluster deposition also allows for a more precise assembly of thin films, as the configuration of single atoms with respect to each other is already predetermined in clusters. Nanocluster deposition offers a possibility for the coating of virtually any material with a nanostructured thin film, and therein the enhancement of already existing physical or chemical properties, or the addition of some exciting new feature. A clearer understanding of cluster-surface interactions, and the growth of thin films by cluster deposition, must, however, be achieved, if clusters are to be successfully used in thin film technologies. Using a combination of experimental techniques and molecular dynamics simulations, both the deposition of nanoclusters, and the growth and modification of cluster-assembled thin films, are studied in this thesis. Emphasis is laid on an understanding of the interaction between metal clusters and surfaces, and therein the behaviour of these clusters during deposition and thin film growth. The behaviour of single metal clusters, as they impact on clean metal surfaces, is analysed in detail, from which it is shown that there exists a cluster size and deposition energy dependent limit, below which epitaxial alignment occurs. If larger clusters are deposited at low energies, or cluster-surface interactions are weaker, non-epitaxial deposition will take place, resulting in the formation of nanocrystalline structures. The effect of cluster size and deposition energy on the morphology of cluster-assembled thin films is also determined, from which it is shown that nanocrystalline cluster-assembled films will be porous. Modification of these thin films, with the purpose of enhancing their mechanical properties and durability, without destroying their nanostructure, is presented. Irradiation with heavy ions is introduced as a feasible method for increasing the density, and therein the mechanical stability, of cluster-assembled thin films, without critically destroying their nanocrystalline properties. The results of this thesis demonstrate that nanocluster deposition is a suitable technique for the growth of nanostructured thin films. The interactions between nanoclusters and their supporting surfaces must, however, be carefully considered, if a controlled growth of cluster-assembled thin films, with precisely tailored properties, is to be achieved.

Aspects of Inflationary Models at Low Energy Scales

Cosmological inflation is the dominant paradigm in explaining the origin of structure in the universe. According to the inflationary scenario, there has been a period of nearly exponential expansion in the very early universe, long before the nucleosynthesis. Inflation is commonly considered as a consequence of some scalar field or fields whose energy density starts to dominate the universe. The inflationary expansion converts the quantum fluctuations of the fields into classical perturbations on superhorizon scales and these primordial perturbations are the seeds of the structure in the universe. Moreover, inflation also naturally explains the high degree of homogeneity and spatial flatness of the early universe. The real challenge of the inflationary cosmology lies in trying to establish a connection between the fields driving inflation and theories of particle physics. In this thesis we concentrate on inflationary models at scales well below the Planck scale. The low scale allows us to seek for candidates for the inflationary matter within extensions of the Standard Model but typically also implies fine-tuning problems. We discuss a low scale model where inflation is driven by a flat direction of the Minimally Supersymmetric Standard Model. The relation between the potential along the flat direction and the underlying supergravity model is studied. The low inflationary scale requires an extremely flat potential but we find that in this particular model the associated fine-tuning problems can be solved in a rather natural fashion in a class of supergravity models. For this class of models, the flatness is a consequence of the structure of the supergravity model and is insensitive to the vacuum expectation values of the fields that break supersymmetry. Another low scale model considered in the thesis is the curvaton scenario where the primordial perturbations originate from quantum fluctuations of a curvaton field, which is different from the fields driving inflation. The curvaton gives a negligible contribution to the total energy density during inflation but its perturbations become significant in the post-inflationary epoch. The separation between the fields driving inflation and the fields giving rise to primordial perturbations opens up new possibilities to lower the inflationary scale without introducing fine-tuning problems. The curvaton model typically gives rise to relatively large level of non-gaussian features in the statistics of primordial perturbations. We find that the level of non-gaussian effects is heavily dependent on the form of the curvaton potential. Future observations that provide more accurate information of the non-gaussian statistics can therefore place constraining bounds on the curvaton interactions.