Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen an schweren Elementen in einer Puffergaszelle

Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen an schweren Elementen in einer Puffergaszelle Die vorgelegte Arbeit beschreibt vorbereitende Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen schwerer Elemente (Z>100) in einer mit Argon gefüllten Puffergaszelle. Dazu wurden am Element Erbium (Z=68), dem chemischen Homolog von Fermium (Z=100), zunächst in einem Fourier-Transformations-Massenspektrometer (FT/MS) Reaktionen mit Sauerstoff (O₂), Methan (CH₄) und Butylen (C₄H₈) untersucht und deren Reaktionskonstanten zu k(Er+O2)=(3,6±0,3)•10^-10cm³/s, k(Er+C4H8)=(1,3±0,1)•10^-10cm³/s gemessen. Für die Reaktion Er⁺+CH₄ wurde eine Obergrenze der Reaktionskonstante von k(Er+CH4)?,3•10^-15cm³/s bestimmt. Dieselben Reaktionen wurden anschließend in einer mit 60 mbar Argon gefüllten Puffergaszelle am Tandembeschleuniger des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg studiert.Das in die Zelle eingeschossene Erbium wurde nach der Thermalisierung in einem zweistufigen Laserprozess resonant ionisiert. Diese Messungen führten zu gleichen Ergebnissen wie die FT/MS-Messungen (k(Er+O2)=3,3±0,4)•10^-10cm³/s, k(Er+CH4)?2•10^-17cm³/s). Die Reaktion von Erbium mit Butylen wurde ebenfalls beobachtet, eine Reaktionskonstante konnte jedoch nicht bestimmt werden. Die Reaktion von Erbium mit Sauerstoff wurde auch mit den direkt in die Puffergaszelle eingeschossenen Ionen ohne Laserionisation untersucht. Eine reproduzierbare Reaktionskonstante konnte nicht bestimmt werden, mögliche Ursachen werden diskutiert.Aus der Driftzeit der Ionen im Puffergas können Ionenmobilitäten bestimmt werden. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Ionenradien und damit auch auf Bindungslängen in Molekülen. Zwischen Plutonium und Americium wurde bei einer Driftzeit von (1,88±0,01) ms ein Driftzeitunterschied von (0,07±0,02) ms gemessen und daraus eine relative Verringerung des Ionenradius von Americium gegenüber dem von Plutonium um (3,1±1,3)% bestimmt. Relativistische Rechnungen sagen für den atomaren Radius von Americium gegenüber Plutonium eine Kontraktion in gleicher Größenordnung voraus; für Ionenradien existieren zur Zeit noch keine Rechnungen. Aus den gemessenen Driftzeiten des Plutoniums von (1,85±0,01) ms und Plutoniumoxids von (2,38±0,01) ms wurde eine Zunahme des Ionenradius des Plutoniumoxids gegenüber dem Plutonium um (28±2)% bestimmt.Außerdem wurden Reaktionen von Ruthenium (Z=44) und Osmium (Z=76), beides chemische Homologe von Hassium (Z=108), mit Sauerstoff in der FT/MS-Apparatur untersucht, mit dem Ziel widersprüchliche Messungen der Reaktionskonstanten aufzuklären.

Einzelspin-Asymmetrien in der elastischen Elektron-Proton-Streuung und die Beiträge der Strange-Quarks zu den Formfaktoren des Nukleons

Die A4-Kollaboration am Mainzer Mikrotron MAMI erforscht die Struktur des Protons mit Hilfe der elastischen Streuung polarisierter Elektronen an unpolarisiertem Wasserstoff. Bei longitudinaler Polarisation wird eine paritätsverletzende Asymmetrie im Wirkungsquerschnitt gemessen, die Aufschluß über den Beitrag der Strangeness zu den Vektor-Formfaktoren des Protons gibt. Bei transversaler Polarisation treten azimutale Asymmetrien auf, die auf Beiträge des Zwei-Photon-Austauschs zum Wirkungsquerschnitt zurückzuführen sind und den Zugriff auf den Imaginärteil der Zwei-Photon-Amplitude ermöglichen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Messungen bei zwei Impulsüberträgen und jeweils Longitudinal- und Transversalpolarisation durchgeführt und analysiert. Im Vordergrund standen die Extraktion der Rohasymmetrien aus den Daten, die Korrekturen der Rohasymmetrien auf apparative Asymmetrien, die Abschätzung des systematischen Fehlers und die Bestimmung der Strange-Formfaktoren aus den paritätsverletzenden Asymmetrien. Bei den Messungen mit Longitudinalpolarisation wurden die Asymmetrien zu A=(-5.59 +- 0.57stat +- 0.29syst)ppm bei Q^2=0.23 (GeV/c)^2 und A=(-1.39 +- 0.29stat +- 0.12syst)ppm bei Q^2=0.11(GeV/c)^2 bestimmt. Daraus lassen sich die Linearkombinationen der Strange-Formfaktoren zu GEs+0.225GMs= 0.029 +- 0.034 bzw. GEs+0.106GMs=0.070+-0.035 ermitteln. Die beiden Resultate stehen in Übereinstimmung mit anderen Experimenten und deuten darauf hin, daß es einen nichtverschwindenden Strangeness-Beitrag zu den Formfaktoren gibt. Bei den Messungen mit Transversalpolarisation wurden die azimutalen Asymmetrien zu A=(-8.51 +- 2.31stat +-0.89syst)ppm bei E=855 MeV und Q^2=0.23(GeV/c)^2 und zu A=(-8.59 +- 0.89stat +- 0.83syst)ppm bei E=569 MeV und Q^2=0.11(GeV/c)^2 bestimmt. Die Größe der gemessenen Asymmetrien belegt, daß beim Zwei-Photon-Austausch neben dem Grundzustand des Protons vor allem auch angeregte Zwischenzustände einen wesentlichen Beitrag liefern.

Charge transport properties of organic conjugated polymers for photovoltaic applications

Charge transport in conjugated polymers as well as in bulk-heterojunction (BHJ) solar cells made of blends between conjugated polymers, as electron-donors (D), and fullerenes, as electron-acceptors (A), has been investigated. It is shown how charge carrier mobility of a series of anthracene-containing poly(p-phenylene-ethynylene)-alt-poly(p-phenylene-vinylene)s (AnE-PVs) is highly dependent on the lateral chain of the polymers, on a moderate variation of the macromolecular parameters (molecular weight and polydispersity), and on the processing conditions of the films. For the first time, the good ambipolar transport properties of this relevant class of conjugated polymers have been demonstrated, consistent with the high delocalization of both the frontier molecular orbitals. Charge transport is one of the key parameters in the operation of BHJ solar cells and depends both on charge carrier mobility in pristine materials and on the nanoscale morphology of the D/A blend, as proved by the results here reported. A straight correlation between hole mobility in pristine AnE-PVs and the fill factor of the related solar cells has been found. The great impact of charge transport for the performance of BHJ solar cells is clearly demonstrated by the results obtained on BHJ solar cells made of neat-C70, instead of the common soluble fullerene derivatives (PCBM or PC70BM). The investigation of neat-C70 solar cells was motivated by the extremely low cost of non-functionalized fullerenes, compared with that of their soluble derivatives (about one-tenth). For these cells, an improper morphology of the blend leads to a deterioration of charge carrier mobility, which, in turn, increases charge carrier recombination. Thanks to the appropriate choice of the donor component, solar cells made of neat-C70 exhibiting an efficiency of 4.22% have been realized, with an efficiency loss of just 12% with respect to the counterpart made with costly PC70BM.

The effect of arts speech therapy on cerebral oxygenation and low frequency hemodynamic oscillations measured using functional near-infrared spectroscopy

Introduction: As a previous study revealed, arts speech therapy (AST) affects cardiorespiratory interaction [1]. The aim of the present study was to investigate whether AST also has effects on brain oxygenation and hemodynamics measured non-invasively using near-infrared spectroscopy (NIRS). Material and methods: NIRS measurements were performed on 17 subjects (8 men and 9 women, mean age: 35.6 ± 12.7 y) during AST. Each measurement lasted 35 min, comprising 8 min pre-baseline, 10 min recitation and 20 min post-baseline. For each subject, measurements were performed for three different AST recitation tasks (recitation of alliterative, hexameter and prose verse). Relative concentration changes of oxyhemoglobin (Δ[O2Hb]) and deoxyhemoglobin (Δ[HHb]) as well as the tissue oxygenation index (TOI) were measured using a Hamamatsu NIRO300 NIRS device and a sensor placed on the subjects forehead. Movement artifacts were removed using a novel method [2]. Statistical analysis (Wilcoxon test) was applied to the data to investigate (i) if the recitation causes changes in the median values and/or in the Mayer wave power spectral density (MW-PSD, range: 0.07–0.13 Hz) of Δ[O2Hb], Δ[HHb] or TOI, and (ii) if these changes vary between the 3 recitation forms. Results: For all three recitation styles a significant (p < 0.05) decrease in Δ[O2Hb] and TOI was found, indicating a decrease in blood flow. These decreases did not vary significantly between the three styles. MW-PSD increased significantly for Δ[O2Hb] when reciting the hexameter and prose verse, and for Δ[HHb] and TOI when reciting alliterations and hexameter, representing an increase in Mayer waves. The MW-PSD increase for Δ[O2Hb] was significantly larger for the hexameter verse compared to alliterative and prose verse Conclusion: The study showed that AST affects brain hemodynamics (oxygenation, blood flow and Mayer waves). Recitation caused a significant decrease in cerebral blood flow for all recitation styles as well as an increase in Mayer waves, particularly for the hexameter, which may indicate a sympathetic activation. References 1. D. Cysarz, D. von Bonin, H. Lackner, P. Heusser, M. Moser, H. Bettermann. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 287 (2) (2004), pp. H579–H587 2. F. Scholkmann, S. Spichtig, T. Muehlemann, M. Wolf. Physiol Meas, 31 (5) (2010), pp. 649–662

Activation of sphingosine kinase 2 is an endogenous protective mechanism in cerebral ischemia

The two ubiquitously expressed sphingosine kinases (SphK) 1 and 2 are key regulators of the sphingolipid signaling pathway. Despite the formation of an identical messenger, i.e. sphingosine 1-phosphate (S1P), they exert strikingly different functions. Particularly, SphK2 is necessary for the phosphorylation of the sphingosine analog fingolimod (FTY720), which is protective in rodent stroke models. Using gene deficient mice lacking either SphK1 or SphK2, we investigated the role of the two lipid kinases in experimental stroke. We performed 2h transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) and analyzed lesion size and neurological function after 24h. Treatment groups received 1mg/kg FTY720. Neutrophil infiltration, microglia activation, mRNA and protein expression of SphK1, SphK2 and the S1P(1) receptor after tMCAO were studied. Genetic deletion of SphK2 but not SphK1 increased ischemic lesion size and worsened neurological function after tMCAO. The protective effect of FTY720 was conserved in SphK1(-/-) mice but not in SphK2(-/-) mice. This suggests that SphK2 activity is an important endogenous protective mechanism in cerebral ischemia and corroborates that the protective effect of FTY720 is mediated via phospho-FTY720.

Acute type A aortic dissection and pregnancy: a population-based study

Pregnancy has been reported to be an independent risk factor for 50% of acute aortic dissections recorded in women younger than 45 years of age. The present epidemiologic study aimed to identify whether this putative association of pregnancy and acute type A dissection could be an artifact of selective reporting.

Outcome of combined stenotic and regurgitant aortic valve disease

This study sought to describe the natural history of combined stenotic and regurgitant aortic valve disease.

Akupunkturpunkte am Ohr bei neugeborenen Drillingen

Die vorliegende Kasuistik beschreibt die gefundenen Ohr-Akupunkturpunkte bei frühgeborenen bichorial triamnioten Drillingen im Alter von 31 Wochen und 2 Tagen. Die Schwangerschaft ist durch IVF entstanden und wurde wegen einer Präeklampsie per Sectio beendet. Die Drillinge wurden am 17. Lebenstag mit dem Svesa Pointselektor 1 070 auf elektrisch aktive Akupunkturpunkte am Ohr untersucht. Je schlechter der klinische Zustand des Neugeborenen, desto mehr Akupunkturpunkte konnten am Ohr gefunden werden. Die identifizierten Reflexzonen/Akupunkturpunkte am Ohr zeigen zum Teil Übereinstimmungen mit der Pathologie im Körper und dem klinischen Zustand des Neugeborenen. Der Schwerpunkt lag bei Organpunkten, was mit dem entsprechenden klinischen Zustand des Organs korrelierte. Psychische Punkte wurden nicht gefunden.

Coronary collateral flow in response to endurance exercise training

BACKGROUND: In humans, it is not known whether physical endurance exercise training promotes coronary collateral growth. The following hypotheses were tested: the expected collateral flow reduction after percutaneous coronary intervention of a stenotic lesion is prevented by endurance exercise training; collateral flow supplied to an angiographically normal coronary artery improves in response to exercise training; there is a direct relationship between the change of fitness after training and the coronary collateral flow change. METHODS AND RESULTS: Forty patients (age 61+/-8 years) underwent a 3-month endurance exercise training program with baseline and follow-up assessments of coronary collateral flow. Patients were divided into an exercise training group (n=24) and a sedentary group (n=16) according to the fact whether they adhered or not to the prescribed exercise program, and whether or not they showed increased endurance (VO2max in ml/min per kg) and performance (W/kg) during follow-up versus baseline bicycle spiroergometry. Collateral flow index (no unit) was obtained using pressure sensor guidewires positioned in the coronary artery undergoing percutaneous coronary intervention and in a normal vessel. In the vessel initially undergoing percutaneous coronary intervention, there was an increase in collateral flow index among exercising but not sedentary patients from 0.155+/-0.081 to 0.204+/-0.056 (P=0.03) and from 0.189+/-0.084 to 0.212+/-0.077 (NS), respectively. In the normal vessel, collateral flow index changes were from 0.176+/-0.075 to 0.227+/-0.070 in the exercise group (P=0.0002), and from 0.219+/-0.103 to 0.238+/-0.086 in the sedentary group (NS). A direct correlation existed between the change in collateral flow index from baseline to follow-up and the respective alteration of VO2max (P=0.007) and Watt (P=0.03). CONCLUSION: A 3-month endurance exercise training program augments coronary collateral supply to normal vessels, and even to previously stenotic arteries having undergone percutaneous coronary intervention before initiating the program. There appears to be a dose-response relation between coronary collateral flow augmentation and exercise capacity gained.

Association of lipopolysaccharide-binding protein and coronary artery disease in men

OBJECTIVES: In this study we tested the hypothesis that lipopolysaccharide-binding protein (LBP) might be able to be used as a biomarker for coronary artery disease (CAD). BACKGROUND: The mechanisms by which the innate immune recognition of pathogens could lead to atherosclerosis remain unclear. Lipopolysaccharide-binding protein is the first protein to encounter lipopolysaccharide and to deliver it to its cellular targets, toll-like receptors; therefore, its presence might be a reliable biomarker that indicates activation of innate immune responses. METHODS: A total of 247 men undergoing elective coronary angiography were studied, and the extent of coronary atherosclerosis was assessed by 2 established scores: "extent score" and "severity score." Levels of LBP, markers of inflammation, and traditional risk factors for CAD were assessed. RESULTS: Serum LBP concentration was significantly increased in 172 patients with angiographically confirmed CAD compared with 75 individuals without coronary atherosclerosis (20.6 +/- 8.7 pg/ml vs. 17.1 +/- 6.0 pg/ml, respectively; p = 0.002). Moreover in multivariable logistic regression analyses, adjusted for established cardiovascular risk factors and markers of systemic inflammation, LBP was a significant and independent predictor of prevalent CAD (p < 0.05 in all models). CONCLUSIONS: Lipopolysaccharide-binding protein might serve as a novel marker for CAD in men. The present results underlie the potential importance of innate immune mechanisms for CAD. Further studies are warranted to bolster the data and to identify pathogenetic links between innate immune system activation and atherosclerosis.