Quantification of the bond-angle dispersion by Raman spectroscopy and the strain energy of amorphous silicon

A thorough critical analysis of the theoretical relationships between the bond-angle dispersion in a-Si, Δθ, and the width of the transverse optical Raman peak, Γ, is presented. It is shown that the discrepancies between them are drastically reduced when unified definitions for Δθ and Γ are used. This reduced dispersion in the predicted values of Δθ together with the broad agreement with the scarce direct determinations of Δθ is then used to analyze the strain energy in partially relaxed pure a-Si. It is concluded that defect annihilation does not contribute appreciably to the reduction of the a-Si energy during structural relaxation. In contrast, it can account for half of the crystallization energy, which can be as low as 7 kJ/mol in defect-free a-Si

Desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica

La present Tesi Doctoral, titulada desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica, tracta, fonamentalment, els aspectes de càlcul de mesures de semblança basades en la comparació de funcions de densitat electrònica.El primer capítol, Semblança quàntica, és introductori. S'hi descriuen les funcions de densitat de probabilitat electrònica i llur significança en el marc de la mecànica quàntica. Se n'expliciten els aspectes essencials i les condicions matemàtiques a satisfer, cara a una millor comprensió dels models de densitat electrònica que es proposen. Hom presenta les densitats electròniques, mencionant els teoremes de Hohenberg i Kohn i esquematitzant la teoria de Bader, com magnituds fonamentals en la descripció de les molècules i en la comprensió de llurs propietats.En el capítol Models de densitats electròniques moleculars es presenten procediments computacionals originals per l'ajust de funcions densitat a models expandits en termes de gaussianes 1s centrades en els nuclis. Les restriccions físico-matemàtiques associades a les distribucions de probabilitat s'introdueixen de manera rigorosa, en el procediment anomenat Atomic Shell Approximation (ASA). Aquest procediment, implementat en el programa ASAC, parteix d'un espai funcional quasi complert, d'on se seleccionen variacionalment les funcions o capes de l'expansió, d'acord als requisits de no negativitat. La qualitat d'aquestes densitats i de les mesures de semblança derivades es verifica abastament. Aquest model ASA s'estén a representacions dinàmiques, físicament més acurades, en quant que afectades per les vibracions nuclears, cara a una exploració de l'efecte de l'esmorteïment dels pics nuclears en les mesures de semblança molecular. La comparació de les densitats dinàmiques respecte les estàtiques evidencia un reordenament en les densitats dinàmiques, d'acord al que constituiria una manifestació del Principi quàntic de Le Chatelier. El procediment ASA, explícitament consistent amb les condicions de N-representabilitat, s'aplica també a la determinació directe de densitats electròniques hidrogenoides, en un context de teoria del funcional de la densitat.El capítol Maximització global de la funció de semblança presenta algorismes originals per la determinació de la màxima sobreposició de les densitats electròniques moleculars. Les mesures de semblança molecular quàntica s'identifiquen amb el màxim solapament, de manera es mesuri la distància entre les molècules, independentment dels sistemes de referència on es defineixen les densitats electròniques. Partint de la solució global en el límit de densitats infinitament compactades en els nuclis, es proposen tres nivells de aproximació per l'exploració sistemàtica, no estocàstica, de la funció de semblança, possibilitant la identificació eficient del màxim global, així com també dels diferents màxims locals. Es proposa també una parametrització original de les integrals de recobriment a través d'ajustos a funcions lorentzianes, en quant que tècnica d'acceleració computacional. En la pràctica de les relacions estructura-activitat, aquests avenços possibiliten la implementació eficient de mesures de semblança quantitatives, i, paral·lelament, proporcionen una metodologia totalment automàtica d'alineació molecular. El capítol Semblances d'àtoms en molècules descriu un algorisme de comparació dels àtoms de Bader, o regions tridimensionals delimitades per superfícies de flux zero de la funció de densitat electrònica. El caràcter quantitatiu d'aquestes semblances possibilita la mesura rigorosa de la noció química de transferibilitat d'àtoms i grups funcionals. Les superfícies de flux zero i els algorismes d'integració usats han estat publicats recentment i constitueixen l'aproximació més acurada pel càlcul de les propietats atòmiques. Finalment, en el capítol Semblances en estructures cristal·lines hom proposa una definició original de semblança, específica per la comparació dels conceptes de suavitat o softness en la distribució de fonons associats a l'estructura cristal·lina. Aquests conceptes apareixen en estudis de superconductivitat a causa de la influència de les interaccions electró-fonó en les temperatures de transició a l'estat superconductor. En aplicar-se aquesta metodologia a l'anàlisi de sals de BEDT-TTF, s'evidencien correlacions estructurals entre sals superconductores i no superconductores, en consonància amb les hipòtesis apuntades a la literatura sobre la rellevància de determinades interaccions.Conclouen aquesta tesi un apèndix que conté el programa ASAC, implementació de l'algorisme ASA, i un capítol final amb referències bibliogràfiques.

Development of molecular-based techniques for the detection, identification and quantification of food-borne pathogens

La presencia de microorganismos patógenos en alimentos es uno de los problemas esenciales en salud pública, y las enfermedades producidas por los mismos es una de las causas más importantes de enfermedad. Por tanto, la aplicación de controles microbiológicos dentro de los programas de aseguramiento de la calidad es una premisa para minimizar el riesgo de infección de los consumidores. Los métodos microbiológicos clásicos requieren, en general, el uso de pre-enriquecimientos no-selectivos, enriquecimientos selectivos, aislamiento en medios selectivos y la confirmación posterior usando pruebas basadas en la morfología, bioquímica y serología propias de cada uno de los microorganismos objeto de estudio. Por lo tanto, estos métodos son laboriosos, requieren un largo proceso para obtener resultados definitivos y, además, no siempre pueden realizarse. Para solucionar estos inconvenientes se han desarrollado diversas metodologías alternativas para la detección identificación y cuantificación de microorganismos patógenos de origen alimentario, entre las que destacan los métodos inmunológicos y moleculares. En esta última categoría, la técnica basada en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se ha convertido en la técnica diagnóstica más popular en microbiología, y recientemente, la introducción de una mejora de ésta, la PCR a tiempo real, ha producido una segunda revolución en la metodología diagnóstica molecular, como pude observarse por el número creciente de publicaciones científicas y la aparición continua de nuevos kits comerciales. La PCR a tiempo real es una técnica altamente sensible -detección de hasta una molécula- que permite la cuantificación exacta de secuencias de ADN específicas de microorganismos patógenos de origen alimentario. Además, otras ventajas que favorecen su implantación potencial en laboratorios de análisis de alimentos son su rapidez, sencillez y el formato en tubo cerrado que puede evitar contaminaciones post-PCR y favorece la automatización y un alto rendimiento. En este trabajo se han desarrollado técnicas moleculares (PCR y NASBA) sensibles y fiables para la detección, identificación y cuantificación de bacterias patogénicas de origen alimentario (Listeria spp., Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis y Salmonella spp.). En concreto, se han diseñado y optimizado métodos basados en la técnica de PCR a tiempo real para cada uno de estos agentes: L. monocytogenes, L. innocua, Listeria spp. M. avium subsp. paratuberculosis, y también se ha optimizado y evaluado en diferentes centros un método previamente desarrollado para Salmonella spp. Además, se ha diseñado y optimizado un método basado en la técnica NASBA para la detección específica de M. avium subsp. paratuberculosis. También se evaluó la aplicación potencial de la técnica NASBA para la detección específica de formas viables de este microorganismo. Todos los métodos presentaron una especificidad del 100 % con una sensibilidad adecuada para su aplicación potencial a muestras reales de alimentos. Además, se han desarrollado y evaluado procedimientos de preparación de las muestras en productos cárnicos, productos pesqueros, leche y agua. De esta manera se han desarrollado métodos basados en la PCR a tiempo real totalmente específicos y altamente sensibles para la determinación cuantitativa de L. monocytogenes en productos cárnicos y en salmón y productos derivados como el salmón ahumado y de M. avium subsp. paratuberculosis en muestras de agua y leche. Además este último método ha sido también aplicado para evaluar la presencia de este microorganismo en el intestino de pacientes con la enfermedad de Crohn's, a partir de biopsias obtenidas de colonoscopia de voluntarios afectados. En conclusión, este estudio presenta ensayos moleculares selectivos y sensibles para la detección de patógenos en alimentos (Listeria spp., Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis) y para una rápida e inambigua identificación de Salmonella spp. La exactitud relativa de los ensayos ha sido excelente, si se comparan con los métodos microbiológicos de referencia y pueden serusados para la cuantificación de tanto ADN genómico como de suspensiones celulares. Por otro lado, la combinación con tratamientos de preamplificación ha resultado ser de gran eficiencia para el análisis de las bacterias objeto de estudio. Por tanto, pueden constituir una estrategia útil para la detección rápida y sensible de patógenos en alimentos y deberían ser una herramienta adicional al rango de herramientas diagnósticas disponibles para el estudio de patógenos de origen alimentario.

A comparison of three hearing aid manufacturers' recommended first fit to two generic prescriptive targets with the pediatric population

The purpose of this study is to compare three hearing aid manufacturers' recommended "First Fit" to the generic recommended fittings by DSL i/o and NAL-NL1 for a 12 month old child with varying degrees of sensorineural hearing loss.

Quantification of the probability of containment failure caused by an in-vessel steam explosion for the Sizewell B PWR

AEA Technology has provided an assessment of the probability of α-mode containment failure for the Sizewell B PWR. After a preliminary review of the methodologies available it was decided to use the probabilistic approach described in the paper, based on an extension of the methodology developed by Theofanous et al. (Nucl. Sci. Eng. 97 (1987) 259–325). The input to the assessment is 12 probability distributions; the bases for the quantification of these distributions are discussed. The α-mode assessment performed for the Sizewell B PWR has demonstrated the practicality of the event-tree method with input data represented by probability distributions. The assessment itself has drawn attention to a number of topics, which may be plant and sequence dependent, and has indicated the importance of melt relocation scenarios. The α-mode failure probability following an accident that leads to core melt relocation to the lower head for the Sizewell B PWR has been assessed as a few parts in 10 000, on the basis of current information. This assessment has been the first to consider elevated pressures (6 MPa and 15 MPa) besides atmospheric pressure, but the results suggest only a modest sensitivity to system pressure.

Quantification of physical and biological uncertainty in the simulation of the yield of a tropical crop using present-day and doubled CO2 climates

The impacts of climate change on crop productivity are often assessed using simulations from a numerical climate model as an input to a crop simulation model. The precision of these predictions reflects the uncertainty in both models. We examined how uncertainty in a climate (HadAM3) and crop General Large-Area Model (GLAM) for annual crops model affects the mean and standard deviation of crop yield simulations in present and doubled carbon dioxide (CO2) climates by perturbation of parameters in each model. The climate sensitivity parameter (lambda, the equilibrium response of global mean surface temperature to doubled CO2) was used to define the control climate. Observed 1966-1989 mean yields of groundnut (Arachis hypogaea L.) in India were simulated well by the crop model using the control climate and climates with values of lambda near the control value. The simulations were used to measure the contribution to uncertainty of key crop and climate model parameters. The standard deviation of yield was more affected by perturbation of climate parameters than crop model parameters in both the present-day and doubled CO2 climates. Climate uncertainty was higher in the doubled CO2 climate than in the present-day climate. Crop transpiration efficiency was key to crop model uncertainty in both present-day and doubled CO2 climates. The response of crop development to mean temperature contributed little uncertainty in the present-day simulations but was among the largest contributors under doubled CO2. The ensemble methods used here to quantify physical and biological uncertainty offer a method to improve model estimates of the impacts of climate change.

Quantification of ruminal Clostridium proteoclasticum by real-time PCR using a molecular beacon approach

Aims: All members of the ruminal Butyrivibrio group convert linoleic acid (cis-9,cis-12-18 : 2) via conjugated 18 : 2 metabolites (mainly cis-9,trans-11-18 : 2, conjugated linoleic acid) to vaccenic acid (trans-11-18 : 1), but only members of a small branch, which includes Clostridium proteoclasticum, of this heterogeneous group further reduce vaccenic acid to stearic acid (18 : 0, SA). The aims of this study were to develop a real-time polymerase chain reaction (PCR) assay that would detect and quantify these key SA producers and to use this method to detect diet-associated changes in their populations in ruminal digesta of lactating cows. Materials and Results: The use of primers targeting the 16S rRNA gene of Cl. proteoclasticum was not sufficiently specific when only binding dyes were used for detection in real-time PCR. Their sequences were too similar to some nonproducing strains. A molecular beacon probe was designed specifically to detect and quantify the 16S rRNA genes of the Cl. proteoclasticum subgroup. The probe was characterized by its melting curve and validated using five SA-producing and ten nonproducing Butyrivibrio-like strains and 13 other common ruminal bacteria. Analysis of ruminal digesta collected from dairy cows fed different proportions of starch and fibre indicated a Cl. proteoclasticum population of 2-9% of the eubacterial community. The influence of diet on numbers of these bacteria was less than variations between individual cows. Conclusion: A molecular beacon approach in qPCR enables the detection of Cl. proteoclasticum in ruminal digesta. Their numbers are highly variable between individual animals. Signifance and Impact of the Study: SA producers are fundamental to the flow of polyunsaturated fatty acid and vaccenic acid from the rumen. The method described here enabled preliminary information to be obtained about the size of this population. Further application of the method to digesta samples from cows fed diets of more variable composition should enable us to understand how to control these bacteria in order to enhance the nutritional characteristics of ruminant-derived foods, including milk and beef.

Decoupling EU farm support: Does the new single payment scheme fit within the green box?

Recent reform of the EU’s Common Agricultural Policy (CAP) has led to a further decoupling of farm support. The EU believes that the new Single Payment Scheme, which replaces the former system of area and headage payments to farmers, tied to production, will qualify for green-box status in the WTO. We examine this contention, particularly in light of the recent WTO panel report on upland cotton.

Agonist-dependent internalization of D2 receptors: imaging quantification by confocal microscopy

In positron emission tomography and single photon emission computed tomography studies using D2 dopamine (DA) receptor radiotracers, a decrease in radiotracer binding potential (BP) is usually interpreted in terms of increased competition with synaptic DA. However, some data suggest that this signal may also reflect agonist (DA)-induced increases in D2 receptor (D2R) internalization, a process which would presumably also decrease the population of receptors available for binding to hydrophilic radioligands. To advance interpretation of alterations in D2 radiotracer BP, direct methods of assessment of D2R internalization are required. Here, we describe a confocal microscopy-based approach for the quantification of agonist-dependent receptor internalization. The method relies upon double-labeling of the receptors with antibodies directed against intracellular as well as extracellular epitopes. Following agonist stimulation, DA D2R internalization was quantified by differentiating, in optical cell sections, the signal due to the staining of the extracellular from intracellular epitopes of D2Rs. Receptor internalization was increased in the presence of the D2 agonists DA and bromocriptine, but not the D1 agonist SKF38393. Pretreatment with either the D2 antagonist sulpiride, or inhibitors of internalization (phenylarsine oxide and high molarity sucrose), blocked D2-agonist induced receptor internalization, thus validating this method in vitro. This approach therefore provides a direct and streamlined methodology for investigating the pharmacological and mechanistic aspects of D2R internalization, and should inform the interpretation of results from in vivo receptor imaging studies.