The Electrical Resistance of Metals and Alloys in Their Hard and Soft States

It is known that the electrical resistance of annealed metals is usually smaller than that of metals in their cold worked state. The curve showing the relation between electrical resistance and annealing temperature reaches a minimum; continued annealing at higher temperature produces an increase in the electrical resistance. In the case of alloys it has been noted that a second decrease occurs at higher annealing temperature. The following work corroborates the observance of previous investigations. The electrical resistance of cold worked copper, gold, nickel, and iron decreased with annealing and then increased, the minimum being around 300° C. or 400° C. Monel metal showed a minimum resistance followed by an increase which in turn was followed by a second decrease.

Human DNA ligase and DNA polymerase as molecular targets for heavy metals and anticancer drugs

DNA ligase and DNA polymerase play important roles in DNA replication, repair, and recombination. Frequencies of spontaneous and chemical- and physical-induced mutations are correlated to the fidelity of DNA replication. This dissertation elucidates the mechanisms of the DNA ligation reaction by DNA ligases and demonstrates that human DNA ligase I and DNA polymerase $\alpha$ are the molecular targets for two metal ions, Zn$\sp{2+}$ and Cd$\sp{2+},$ and an anticancer drug, F-ara-ATP.^ Human DNA ligases were purified to homogeneity and their AMP binding domains were mapped. Although their AMP-binding domains are similar, there could be difference between the two ligases in their DNA binding domains.^ The formation of the AMP-DNA intermediate and the successive ligation reaction by human DNA ligases were analyzed. Both reactions showed their substrate specificity for ligases I and II, required Mg2+, and were inhibited by ATP.^ A protein inhibitor from HeLa cells and specific for human DNA ligase I but not ligase II and T4 ligase was discovered. It reversibly inhibited DNA ligation activity but not the AMP-binding activity due to the formation of a reversible ligase I-inhibitor complex.^ F-ara-ATP inhibited human DNA ligase I activity by competing with ATP for the AMP-binding site of DNA ligase I, forming a ligase I-F-ara-AMP complex, as well as when it was incorporated at 3$\sp\prime$-terminus of DNA nick by DNA polymerase $\alpha.$^ All steps of the DNA ligation reaction were inhibited by Zn$\sp{2+}$ and Cd$\sp{2+}$ in a concentration-dependent manner. Both ions did not show the ability to change the fidelity of DNA ligation reaction catalyzed by human DNA ligase I. However, Zn$\sp{2+}$ and Cd$\sp{2+}$ showed their contradictory effects on the fidelity of the reaction by human DNA polymerase $\alpha.$ Zn$\sp{2+}$ decreased the frequency of misinsertion but less affected that of mispair extension. On the contrary, Cd$\sp{2+}$ increased the frequencies of both misinsertion and mispair extension at very low concentration. Our data provided strong evidence in the molecular mechanisms for the mutagenicity of zinc and cadmium, and were comparable with the results previously reported. ^

Tissue metal concentrations and metal transfer functions of Glaucous Gulls (Larus hyperboreus) from Bjørnøya and Jan Mayen

Heavy metals (Cd, Cu, Fe, Mn and Zn) concentrations were determined in different tissues (muscle, kidney, liver, brain, gonads, heart and feathers) of Glaucous Gulls (Larus hyperboreus) from Bjornoya and Jan Mayen. The age and spatial dependent variations in heavy metals were quantified and interpreted in view of the three chemometric techniques, i.e. non-parametric Mann-Whitney U test, redundancy gradient analysis and detrended correspondence analysis. The Glaucous Gulls from Bjornoya contained significantly higher (p < 0.05) levels of Cd, Cu and Zn than those inhabited Jan Mayen. Adult birds were characterized by greater (p < 0.01) concentration of muscle, hepatic and renal heavy metals in comparison to chicks. Insignificantly higher slope constant Zn/Cd for the liver than for the kidney may reflect insignificant Cd exposure. Estimate of transfer factor (TF) allows us to assess variations in heavy metal concentrations during the individual development of Glaucous Gulls. It may be stated that there is a distinct increase of bioaccumulation of all the studied metals during subsequent stages of the bird life.

Noble metals and associated trace elements in sulfides from the active TAG mound, ODP Site 158-957

Primary sulfides from cores of ODP Holes 158-957M, 158-957C, and 158-957H on the active TAG hydrothermal mound (Mid-Atlantic Ridge, 26°08'N) have been studied for concentrations of several chemical elements. Based on 262 microprobe analyses it has been found that the sulfides have extremely heterogeneous distribution of noble metals (Au, Ag, Pt, and Pd) and several associated elements (Hg, Co, and Se). Noble metals are arranged in the following order in terms of decreasing abundance, i.e. concentration level above detection limits (the number of analyses containing a specific element is given in parentheses): Au (65), Ag (46), Pt (21), and Pd (traces). The associated trace elements have the following series: Co (202), Hg (132), and Se (49). The main carriers of "invisible" portion of the noble metals are represented by pyrite (Au, Hg), marcasite and pyrite (Ag, Co), sphalerite and chalcopyrite (Pt, Pd), and chalcopyrite (Se). Noble metal distribution in sulfides reveals a lateral zonality: maximal concentrations and abundance of Au in chalcopyrite (or Pt and Ag in chalcopyrite and pyrite) increase from the periphery (Hole 957H) to the center (holes 957C and 957M) of the hydrothermal mound, while Au distribution in pyrite displays a reversed pattern. Co concentration increases with depth. Vertical zonality in distribution of the elements mentioned above and their response to evolution of ore genesis are under discussion in the paper.

Simulación atomística de metales líquidos y aleaciones para reactores de fusión nuclear = Atomistic simulation of liquid metals and alloys for nuclear fusion reactors

La presente tesis comprende un estudio de metales líquidos, Li, Pb y eutéctico Li17Pb en el ámbito de la tecnología de fusión nuclear. Uno de los problemas fundamentales en futuros reactores de fusión es la producción y extracción de tritio en la denominada envoltura regeneradora (blanket en inglés). Dicho blanket tendrá dos propósitos, la extracción del calor generado por las reacciones de fusión para su posterior conversión en energía eléctrica así como la producción de tritio para realimentar el proceso. Dicha producción se realizará mediante el “splitting” del Li con los neutrones provenientes de la fusión. Esta reacción produce tritio y helio por lo que la interacción del T y el He con el metal líquido, con los materiales estructurales así como con el He es un problema fundamental aun no bien entendido y de gran importancia para futuros diseños. Los capítulos 1 2 y 3 presentan una introducción a dichos problemas. El capítulo 1 introduce al lector en la tecnología de fusión nuclear. El segundo capítulo explica en mayor detalle el uso de metales líquidos en reactores de fusión, no solo en blankets sino también como primera pared, divertor etc, lo que se denomina en general “plasma facing materials”. Por último se ofrece una breve introducción a las técnicas de dinámica molecular clásica (CMD) y un breve resumen de los potenciales más usados. El estudio se ha llevado a cabo utilizando simulación atomística mediante potenciales semi-empíricos del tipo átomo embebido (EAM). La Tesis consta de 4 partes bien definidas. En primer lugar se verificó la idoneidad de los potenciales tipo EAM para simular las propiedades de los metales Li y Pb en fase líquida. Dicho estudio se detalla en el Capítulo 4 y en su extensión, el Apéndice 1, en el que se estudia los límites de validez de esta aproximación. Los resultados de dicho estudio han sido publicados y presentados en diversos congresos internacionales. Un resumen de la metodología seguida fue publicado como capítulo de libro en Technofusión 2011. Los resultados se presentaron en diversos congresos internacionales, entre ellos ICENES 2011, (Artículo en ICENES Proceedings) ICOPS-SOFE 2011, en una presentación oral etc. El trabajo ha sido aceptado recientemente en Journal of Nuclear Materiales (Fraile et al 2012). La segunda parte y más importante comprende el desarrollo de un potencial para el estudio de la mezcla de ambos metales. Éste es el trabajo más novedoso e importante dado que no existía en la literatura un potencial semejante. Se estudiaron dos aproximaciones distintas al problema, un potencial tipo EAM/cd y un potencial EAM/alloy. Ambos potenciales dan resultados satisfactorios para la simulación del eutéctico (y concentraciones de Li menores que el 17%). Sin embargo el sistema LiPb en todas las concentraciones es un sistema que se aparta enormemente de una solución ideal y dicho potencial no daba buenos resultados para mezclas PbLi con concentraciones de Li grandes. Este problema fue solventado mediante el desarrollo de un segundo potencial, esta vez tipo EAM/alloy (segunda parte del Capítulo 5). Dicho trabajo será enviado a Physical Review Letters o a Phys. Rev. B, y una extensión junto con un estudio detallado de las propiedades del eutéctico de acuerdo con nuestras simulaciones se enviará a continuación a Phys. Rev. B. En tercer lugar se estudió el problema de la difusividad del H en metales líquidos aprovechando distintos potenciales existentes en la literatura. El problema del H en metales líquidos es importante en metalurgia. En dicho capítulo se estudió la difusividad del H en Pd, Ni y Al con potenciales tipo EAM, y también con un potencial más sofisticado que tiene en cuenta la dependencia angular de las interacciones (ADP por sus siglas en inglés). De este modo disponemos de un estudio detallado del problema con diferentes modelos y diferentes metales. La conclusión apunta a que si se compara con los resultados experimentales (muy escasos) los resultados obtenidos mediante CMD dan valores bajos de la difusividad del H. Las razones de dicho desacuerdo entre simulación y experimentos se detallan en el Capítulo 6. Este trabajo ha sido presentado en una presentación oral en el reciente congreso internacional “Trends on Nanothecnology” TNT 2012 celebrado en Madrid. El trabajo será publicado en un futuro próximo. Por último, como se dijo anteriormente, el estudio del He, la formación de burbujas en metales líquidos, su difusión nucleación y cavitación es otro problema deseable de ser estudiado mediante técnicas atomísticas. Para ello es necesario el desarrollo de diversos potenciales, He-Li, He-Pb y un potencial ternario Pb-Li-He. Para ello se han realizado simulación ab initio de los sistemas Pb+He y Li+He. Dicho estudio pretende calcular las fuerzas entre los átomos del metal (Pb o Li) con intersticiales de He. De este modo aplicaremos el “force matching method” (FMM) para el desarrollo de dichos potenciales. En el Capítulo 7 se detallan los resultados obtenidos referidos a las posiciones más favorables de las impurezas de He dentro de redes cristalinas de Pb y Li así como el efecto de tener en cuenta el acoplo spin-orbita (SOC en inglés). El análisis de los resultados en términos de transferencia de carga y análisis de las densidades electrónicas, así como la creación de los potenciales mencionados está en progreso. En conjunto la tesis presenta un estudio de los diversos problemas relacionados con el uso de metales líquidos en reactores de fusión y representa un primer paso en la determinación de parámetros de gran importancia para el diseño de blankets y sistemas de primera pared. Con la simulación MD de dichos problemas mediante, importante, potenciales realistas, valores de difusión, solubilidad etc de especies ligeras, H (o sus isotopos) y He en metales líquidos podrá ser calculada complementando así la base de datos que presenta enormes incertidumbres.

Estudios de especiación de arsénico y acumulación de metales en muestras de interés medioambiental : Arsenic speciation and metal accumulation studies in environmental samples

Se ha estudiado la determinación de especies de arsénico y de contenidos totales de arsénico y metales pesados, específicamente cadmio, cromo, cobre, níquel, plomo y cinc, en muestras de interés medioambiental por su elevada capacidad acumuladora de metales, concretamente algas marinas comestibles y plantas terrestres procedentes de suelos contaminados por la actividad minera. La determinación de contenidos totales se ha llevado a cabo mediante espectrometría de emisión atómica con plasma de acoplamiento inductivo (ICP‐AES), así como por espectrometría de fluorescencia atómica con generación de hidruros (HG‐AFS), para bajos contenidos de arsénico. Las muestras fueron mineralizadas en medio ácido y calentamiento en horno de microondas. Los métodos fueron validados a través de su aplicación a materiales de referencia de matriz similar a la de las muestras, certificados en contenidos totales de los elementos seleccionados. Los resultados obtenidos mostraron su elevada capacidad de bioabsorción, especialmente en relación a los elevados contenidos de arsénico encontrados en algunas especies de algas pardas (Phaeophytas). En las plantas, se calcularon los factores de translocación, acumulación y biodisponibilidad de los elementos estudiados, permitiendo identificar a la especie Corrigiola telephiifolia como posible acumuladora de plomo e hiperacumuladora de arsénico. La determinación de especies de arsénico hidrosolubles en las muestras objeto de estudio, se llevó a cabo por cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) acoplado a ICP‐AES, HG‐ICP‐AES y HG‐AFS, incluyendo una etapa previa de foto‐oxidación. Los métodos desarrollados, mediante intercambio aniónico y catiónico, permitieron la diferenciación de hasta once especies de arsénico. Para el análisis de las muestras, fue necesaria la optimización de métodos de extracción, seleccionándose la extracción asistida por microondas (MAE) con agua desionizada. Asimismo, se realizaron estudios de estabilidad de arsénico total y de las especies hidrosolubles presentes en las algas, tanto sobre la muestra sólida como en sus extractos acuosos, evaluando las condiciones de almacenamiento adecuadas. En el caso de las plantas, la aplicación del diseño factorial de experimentos permitió optimizar el método de extracción y diferenciar entre las especies de arsénico presentes en forma de iones sencillos de mayor movilidad y el arsénico más fuertemente enlazado a componentes estructurales. Los resultados obtenidos permitieron identificar la presencia de arseniato (As(V)) y arsenito (As(III)) en las plantas, así como de ácido monometilarsónico (MMA) y óxido de trimetilarsina (TMAO) en algunas especies. En la mayoría de las algas se encontraron especies tóxicas, tanto mayoritarias (arseniato) como minoritarias (ácido dimetilarsínico (DMA)), así como hasta cuatro arsenoazúcares. Los resultados obtenidos y su estudio a través de la legislación vigente, mostraron la necesidad de desarrollar una reglamentación específica para el control de este tipo de alimentos. La determinación de especies de arsénico liposolubles en las muestras de algas se llevó a cabo mediante HPLC, en modo fase inversa, acoplado a espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP‐MS) y con ionización por electrospray (ESI‐MS), permitiendo la elucidación estructural de estos compuestos a través de la determinación de sus masas moleculares. Para ello, fue necesaria la puesta a punto de métodos extracción y purificación de los extractos. La metodología desarrollada permitió identificar hasta catorce especies de arsénico liposolubles en las algas, tres de ellas correspondientes a hidrocarburos que contienen arsénico, y once a arsenofosfolípidos, además de dos especies desconocidas. Las masas moleculares de las especies identificadas fueron confirmadas mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC‐MS) y espectrometría de masas de alta resolución (HR‐MS). ABSTRACT The determination of arsenic species and total arsenic and heavy metal contents (cadmium, chromium, cooper, nickel, lead and zinc) in environmental samples, with high metal accumulator capacity, has been studied. The samples studied were edible marine algae and terrestrial plants from soils polluted by mining activities. The determination of total element contents was performed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP‐AES), as well as by hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HG‐AFS) for low arsenic contents. The samples studied were digested in an acidic medium by heating in a microwave oven. The digestion methods were validated against reference materials, with matrix similar to sample matrix and certified in total contents of the elements studied. The results showed the high biosorption capacity of the samples studied, especially regarding the high arsenic contents in some species of brown algae (Phaeophyta division). In terrestrial plants, the translocation, accumulation and bioavailability factors of the elements studied were calculated. Thus, the plant species Corrigiola telephiifolia was identified as possible lead accumulator and arsenic hyperaccumulator. The determination of water‐soluble arsenic species in the samples studied was carried out by high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to ICP‐AES, HG‐ICP‐AES and HG‐AFS, including a prior photo‐oxidation step. The chromatographic methods developed, by anion and cation exchange, allowed us to differentiate up to eleven arsenic species. The sample analysis required the optimization of extraction methods, choosing the microwave assisted extraction (MAE) with deionized water. On the other hand, the stability of total arsenic and water‐soluble arsenic species in algae, both in the solid samples and in the water extracts, was studied, assessing the suitable storage conditions. In the case of plant samples, the application of a multivariate experimental design allowed us to optimize the extraction method and differentiate between the arsenic species present as simple ions of higher mobility and the arsenic more strongly bound to structural components. The presence of arsenite (As(III)) and arsenate (As(V)) was identified in plant samples, as well as monomethylarsonic acid (MMA) and trimethylarsine oxide (TMAO) in some cases. Regarding algae, toxic arsenic species were found in most of them, both As(V) and dimethylarsinic acid (DMA), as well as up to four arsenosugars. These results were discussed according to the current legislation, showing the need to develop specific regulations to control this kind of food products. The determination of lipid‐soluble arsenic species in alga samples was performed by reversed‐phase HPLC coupled to inductively coupled plasma and electrospray mass spectrometry (ICP‐MS and ESI‐MS), in order to establish the structure of these compounds by determining the corresponding molecular masses. For this purpose, it was necessary to develop an extraction method, as well as a clean‐up method of the extracts. The method developed permitted the identification of fourteen lipid‐soluble arsenic compounds in algae, corresponding to three arsenic‐hydrocarbons and eleven arsenosugarphospholipids, as well as two unknown compounds. Accurate mass measurements of the identified compounds were performed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC‐MS) and high resolution mass spectrometry (HR‐MS).

Total organic carbon, metal concentrations and metal and aluminium ratios in bulk sediment from the ODP sample 169-1033B-4H-4,54-74

Holocene laminated sediments in Saanich Inlet, British Columbia, are interrupted by frequent, non-laminated, massive layers. These layers may be debris flows released by earthquakes or bioturbated sediments deposited during periods of relatively high bottom water oxygen concentration and/or low surface productivity, or both. We determined the organic carbon content and the concentration of a suite of redox-sensitive metals in bulk sediments at approximately 1-cm resolution across a laminated-massive-laminated interval (ODP Leg 169S Sample 1033B-4H-4,54-74), to determine the redox conditions under which the massive layer was deposited. Our results indicate that this massive interval was deposited under anoxic bottom waters. Manganese/Al ratios are consistently low throughout the massive section, while Mo/Al, Cd/Al, Re/Al, and U/Al ratios are enriched relative to their metal/Al ratios in detrital material (represented by Cowichan River suspended sediments). The concentration of organic carbon in the lower portion of the massive layer is higher than in the upper portion, which has a concentration similar to that in the overlying and underlying laminated sediments. Well-defined peaks in Mo/Al, Cd/Al, and Re/Al and a broad peak in U/Al occur in the lower portion of the massive layer. The positions of the Cd/Al, Re/Al, and Mo/Al peaks, as well as the increase in organic carbon content with depth in the massive layer, are best explained by a process of diagenetic redistribution of metals that occurred after the massive layer was emplaced.

Hydrides of metals and metalloids : a literature search /

"July 1960 [OTI Issuance Date]."

Economic impact report for proposed regulations, coil coating segment of machinery and mechanical products point source category /

"December 10, 1980."

Self-diffusion of metals and associated phenomena :

"Contract AT-30-1-GEN-367."

Bonding of various metals and alloys by isostatic pressing at elevated temperatures /

Work performed at the Sylvania-Corning Nuclear Corporation under contract AT-30 GEN-366.

Guides to pollution prevention : the fabricated metal products industry.

Mode of access: Internet.

The compatibility of various metals and carbon with liquid fluorine

Mode of access: Internet.