New path integral simulation algorithms and their application to creep in the quantum sine-Gordon chain

A path integral simulation algorithm which includes a higher-order Trotter approximation (HOA)is analyzed and compared to an approach which includes the correct quantum mechanical pair interaction (effective Propagator (EPr)). It is found that the HOA algorithmconverges to the quantum limit with increasing Trotter number P as P^{-4}, while the EPr algorithm converges as P^{-2}.The convergence rate of the HOA algorithm is analyzed for various physical systemssuch as a harmonic chain,a particle in a double-well potential, gaseous argon, gaseous helium and crystalline argon. A new expression for the estimator for the pair correlation function in the HOA algorithm is derived. A new path integral algorithm, the hybrid algorithm, is developed.It combines an exact treatment of the quadratic part of the Hamiltonian and thehigher-order Trotter expansion techniques.For the discrete quantum sine-Gordon chain (DQSGC), it is shown that this algorithm works more efficiently than all other improved path integral algorithms discussed in this work. The new simulation techniques developed in this work allow the analysis of theDQSGC and disordered model systems in the highly quantum mechanical regime using path integral molecular dynamics (PIMD)and adiabatic centroid path integral molecular dynamics (ACPIMD).The ground state phonon dispersion relation is calculated for the DQSGC by the ACPIMD method.It is found that the excitation gap at zero wave vector is reduced by quantum fluctuations. Two different phases exist: One phase with a finite excitation gap at zero wave vector, and a gapless phase where the excitation gap vanishes.The reaction of the DQSGC to an external driving force is analyzed at T=0.In the gapless phase the system creeps if a small force is applied, and in the phase with a gap the system is pinned. At a critical force, the systems undergo a depinning transition in both phases and flow is induced. The analysis of the DQSGC is extended to models with disordered substrate potentials. Three different cases are analyzed: Disordered substrate potentials with roughness exponent H=0, H=1/2,and a model with disordered bond length. For all models, the ground state phonon dispersion relation is calculated.

Cellulose based Lithium ion polymer electrolytes for Lithium batteries

The separator membrane in batteries and fuel cells is of crucial importance for the function of these devices. In lithium ion batteries the separator membrane as well as the polymer matrix of the electrodes consists of polymer electrolytes which are lithium ion conductors. To overcome the disadvantage of currently used polymer electrolytes which are highly swollen with liquids and thus mechanically and electrochemically unstable, the goal of this work is a new generation of solid polymer electrolytes with a rigid backbone and a soft side chain structure. Moreover the novel material should be based on cheap substrates and its synthesis should not be complicated aiming at low overall costs. The new materials are based on hydroxypropylcellulose and oligoethyleneoxide derivatives as starting materials. The grafting of the oligoethyleneoxide side chains onto the cellulose was carried out following two synthetic methods. One is based on a bromide derivative and another based on p-toluolsulfonyl as a leaving group. The side chain reagents were prepared form tri(ethylene glycol) monoethyl ether. In order to improve the mechanical properties the materials were crosslinked. Two different conceptions have been engaged based on either urethane chemistry or photosensitive dimethyl-maleinimide derivatives. PEO - graft - cellulose derivatives with a high degree of substitution between 2,9 and 3,0 were blended with lithium trifluoromethane-sulfonate, lithium bis(trifluorosulfone)imide and lithium tetrafluoroborate. The molar ratios were in the range from 0,02 to 0,2 [Li]/[O]. The products have been characterized with nuclear magnetic resonance (NMR), gel permeation chromatography (GPC) and laserlight scattering (LS) with respect to their degree of substitution and molecular weight. The effect of salt concentration on ionic conductivity, thermal behaviour and morphology has been investiga-ted with impedance spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA). The crosslinking reactions were controlled with dynamic mechanical analysis (DMS). The degree of substitution of our products is varying between 2,8 and 3,0 as determined by NMR. PEO - graft - cellulose derivatives are highly viscous liquids at room temperature with glass transition temperatures around 215 K. The glass transition temperature for the Lithium salt complexes of PEO - graft - cellulose deri-vatives increase with increasing salt content. The maximum conductivity at room temperature is about 10-4 and at 100°C around 10-3 Scm-1. The presence of lithium salt decreases the thermal stability of the complexes in comparison to pure PEO - graft - cellulose derivatives. Complexes heated over 140 – 150°C completely lose their ionic conductivity. The temperature dependence of the conductivity presented as Arrhenius-type plots for all samples is similar in shape and follows a VTF behaviour. This proofs that the ionic transport is closely related to the segmental motions of the polymer chains. Novel cellulose derivatives with grafted oligoethylen-oxide side chains with well-defined chemical structure and high side chain grafting density have been synthesized. Cellulose was chosen as stiff, rod like macromolecule for the backbone while oligoethylen-oxides are chosen as flexible side chains. A maximum grafting density of 3.0 have been obtained. The best conductivity reaches 10-3 Scm-1 at 100°C for a Li-triflate salt complex with a [Li]/[O] ratio of 0.8. The cross-linked complexes containing the lithium salts form elastomeric films with convenient mechanical stability. Our method of cellulose modification is based on relatively cheap and commercially available substrates and as such appears to be a promising alternative for industrial applications.

Risk factors for postoperative delirium in the elderly

Background: Delirium is defined as an acute disorder of attention and cognition. Delirium is common in hospitalized elderly patient and is associated with increased morbidity, length of stay and patient care costs. Although Delirium can develop at any time during hospitalization, it typically presents early in the post-operative period (Post-Operative Delirium, POD) in the surgery context. The molecular mechanism and possible genetics basis of POD onset are not known, as well as all the risk factors are not completely defined. Our hypothesis is that genetic risk factor involving the inflammatory response could have possible effects on the immunoneuroendocrine system. Moreover, our previous data (inflamm-aging) suggest that aging is associated with an increase of inflammatory status, favouring age-related diseases such as neurodegenerative diseases, frailty, depression among other. Some pro-inflammatory or anti-inflammatory cytokines, seem to play a crucial role in increasing the inflammatory status and in the communication and regulation of immunoneuroendocrine system. Objective: this study evaluated the incidence of POD in elderly patients undergoing general surgery, clinical/physical and psychological risk factors of POD insurgency and investigated inflammatory and genetic risk factors. Moreover, this study evaluated the consequence of POD in terms of institutionalization, development of permanent cognitive dysfunction or dementia and mortality Methods: patients aged over 65 admitted for surgery at the Urgency Unit of S.Orsola-Malpighi Hospital were eligible for this case–control study. Risk factors significantly associated with POD in univariate analysis were entered into multivariate analysis to establish those independently associated with POD. Preoperative plasma level of 9 inflammatory markers were measured in 42 control subjects and 43 subjects who developed POD. Functional polymorphisms of IL-1 α , IL-2, IL-6, IL-8, IL-10 and TNF-alpha cytokine genes were determined in 176 control subjects and 27 POD subjects. Results: A total of 351 patients were enrolled in the study. The incidence of POD was 13•2 %. Independent variables associated with POD were: age, co-morbidity, preoperative cognitive impairment, glucose abnormalities. Median length of hospital stay was 21 days for patients with POD versus 8 days for control patients (P < 0•001). The hospital mortality rate was 19 and 8•4 % respectively (P = 0•021) and mortality rate after 1 year was also higher in POD (P= 0.0001). The baseline of IL-6 concentration was higher in POD patients than patients without POD, whereas IL-2 was lower in POD patients compared to patients without POD. In a multivariate analysis only IL-6 remained associated with POD. Moreover IL-6, IL-8 and IL-2 are associated with co-morbidity, intra-hospital mortality, compromised functional status and emergency admission. No significant differences in genotype distribution were found between POD subjects and controls for any SNP analyzed in this study. Conclusion: In this study we found older age, comorbidity, cognitive impairment, glucose abnormalities and baseline of IL-6 as independent risk factors for the development of POD. IL-6 could be proposed as marker of a trait that is associated with an increased risk of delirium; i.e. raised premorbid IL-6 level predict for the development of delirium.

Discotic materials for organic electronics

Die Kontrolle der ausgeprägten Aggregationsfähigkeit von alkylsubstituierten Hexa-peri-hexabenzocoronenen (HBC) wurde durch die Reduktion der intermolekularen Wechselwirkungen erreicht. Sterisch anspruchsvolle, verzweigte Alkylketten, mit einem Verzweigungspunkt naher des aromatischen Kerns, wurden in die Corona der aromatischen Scheiben eingebracht und verleihen den Derivaten Schmelzbarkeit ohne thermische Zersetzung. Dies erlaubte eine kostengünstige Verarbeitungstechniken direkt aus der Schmelze wie z.B. Zonenschmelzen, um uniaxial organisierte makroskopische Filme zu erhalten. Abhängig von dem sterischen Anspruch, der durch die Seitenkette erzeugt wird, wurden unterschiedliche molekulare Orientierungen auf Oberflächen erhalten, was eine wichtige Voraussetzung ist, um diskotische Materialien in elektronische Bauteile zu implementieren. Eine weitere Voraussetzung sind hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten und Ladungsträgerlebenszeiten in den Halbleitermaterialien, die mit time-resolved pulse-radiolysis microwave conductivity (TR-PRMC) und time-of-flight (TOF) auch für die synthetisieren Materialien bestimmt wurden. Die neuen Materialien zeigten bereits in organischen Solarzellen gute Leistungen. Den Einfluss des Perimeters auf die elektronischen Eigenschaften der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAKs) wurde theoretisch vorhergesagt und in dieser Arbeit durch die Synthese einer homologe Serie von PAKs experimentell bestätigt. Geht man von der „arm-chair“ Peripherie des HBC sukzessive zu einer partiellen „zickzack“ Peripherie, so findet man eine Abhängigkeit der elektronischen Banden von Symmetrie und Größe des aromatischen Systems. Die spontan ausgebildete Überstruktur dieser Derivate zeigte eine Abhängigkeit von Substitutionsmuster und der Natur der Alkylketten. Zusammenfassend wurden neben der Synthese von neuartigen Materialien für den Einsatz in der organischen Elektronik Synthesen entwickelt, die eine vereinfachte Funktionalisierung von ausgedehnten PAKs ermöglicht. Diese Konzepte erlauben eine Justierung der molekularen und supramolekularen Eigenschaften, eines der wichtigsten Voraussetzungen für den Einsatz von Materialien in elektronischen Bauelementen.

Biomimese biologischer Membranen: Konzeptionierung, Synthese und biophysikalische Charakterisierung einer Hierarchie festkörpergestützter Mimikry biologischer Membranen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei neue Modelle zur funktionellen Mimiese biologischer Membranen im Bereich der Bionanotechnologie entwickelt. Um den Rahmen der notwendigen Faktoren und Komponenten für biomimetische Membranmodelle abzustecken, wurde das biologische Vorbild im Bezug auf Zusammensetzung, Organisation und Funktion analysiert. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse erlauben das Erreichen von biologisch relevanten Membranwiderständen im Bereich von mehreren MOhm cm2 und eine gute lokale Fluidität. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Hierachie unterschiedlich stark von der Festkörperoberfläche entkoppelter Membranen zur Vergrößerung des submembranen Raumes. Diese Ziele konnten realisiert werden. Das auf archaealen Etherlipiden basierende DPTL-System wurde analog dem biologischen Vorbild stereoselektiv synthetisiert und ist in der Lage die Membran bei maximaler Elongation des TEG-Spacers mit mehr als 2 nm von der Oberfläche zu entkoppeln. Die erzielten Wiederstände liegen im hohen ein- bis zweistelligen MOhm-Bereich, die Kapazität entspricht mit 0,5 µF cm-2 ebenfalls dem Wert biologischer Membranen. Die Membraneigenschaften wurden mit Hilfe von SPS, EIS, IR-Spektroskopie, QCM, AFM und Kontaktwinkelmessungen charakterisiert. Die Funktionalität und lokale Fluidität der DPTL-Membran konnte anhand des Valinomycin vermittelten K+-Transports über die Membran gezeigt werden. Fluide Elektroden oder laterale Verdünnung mit TEGL erlauben den Einbau größerer Ionenkanäle. Lipo-Glycopolymere (LGP) mit unterschiedlichen Kettenlängen wurden mit Hilfe der kontrollierten radikalischen Polymerisation mit einer PD < 1.2 synthetisiert. Es zeigte sich, daß die Vororientierung der LGPs auf dem LB-Trog, gefolgt von einem LB-Übertrag auf einen funktionalisierten Träger mit photoreaktivem SAM, nach Belichten des Systems zu einer verlässlichen kovalenten Anbindung der supramolekularen LGP-Architektur führt. Da die Lipo-Glycopolymerketten am Glycopolymerterminus nur mit oberflächennahen Repetiereinheiten an die photoaktivierte Oberfläche binden, sind sie in der Lage Oberflächenrauhigkeiten des Festkörpersubstrates auszugleichen. Die photochemische Immobilisierung von funktionell orientierten supramolekularen LGP-Architekturen auf Goldoberflächen resultiert in tBLMs mit großen vertikalen Enkopplungen der Membran von der Festkörperoberfläche (>8 nm). Der funktionelle Ionentransport von Kaliumionen durch Valinomycin zeigt eine ausreichende lokale Fluidität der Membran die mit einem guten Membranwiderstand (mehrere MOhm) kombiniert ist. Große Membran-Oberflächenentkopplungen konnten mit Hilfe plasmapolymerisierter elektrophiler Polymere erreicht werden. Filmdicken von 50 nm sind mit homogener Oberfläche und Rauhigkeiten im Bereich von Nanometern möglich. Das System zeigt interessante fluide Eigenschaften mit guten Erholungsraten bei FRAP-Experimenten (Diffusionskonstanten von etwa 17 mikro m2 s-1). Die elektrischen Eigenschaften liegen mit Widerständen von wenigen kOhm unterhalb der für gute Membranmimikrie notwendigen Werte. Erstmalig konnte gezeigt werden, daß mit Hilfe dieser Methode inerte Polymere/Plastikträger (zum Beispiel Polypropylen und TOPAS) in effizienter Weise kovalent mit reaktiven Polymeroberflächen modifiziert werden können (Anwendung als DNA-Chip ist beschrieben).

Riconversione degli impianti saccariferi per la valorizzazione della filiera agro-energetica: analisi di impatto sul comprensorio agricolo

Il presente lavoro trae origine dagli obiettivi e dalle relative misure applicative della riforma dell’OCM zucchero del 2006 e nello specifico dal Piano nazionale per la razionalizzazione e riconversione della produzione bieticolo-saccarifera approvato dal MIPAF nel 2007. Lo studio riguarda la riconversione dello zuccherificio di Finale Emilia (MO), di appartenenza del Gruppo bieticolo-saccarifero Co.Pro.B, in un impianto di generazione di energia elettrica e termica che utilizza biomassa di origine agricola per la combustione diretta. L'alimentazione avviene principalmente dalla coltivazione dedicata del sorgo da fibra (Sorghum bicolor), integrata con risorse agro-forestali. Lo studio mostra la necessità di coltivazione di 4.400 ettari di sorgo da fibra con una produzione annua di circa 97.000 t di prodotto al 75% di sostanza secca necessari per l’alimentazione della centrale a biomassa. L’obiettivo é quello di valutare l’impatto della nuova coltura energetica sul comprensorio agricolo e sulla economia dell’impresa agricola. La metodologia adottata si basa sulla simulazione di modelli aziendali di programmazione lineare che prevedono l’inserimento del sorgo da fibra come coltura energetica nel piano ottimo delle aziende considerate. I modelli predisposti sono stati calibrati su aziende RICA al fine di riprodurre riparti medi reali su tre tipologie dimensionali rappresentative: azienda piccola entro i 20 ha, media da 20 a 50 ha e grande oltre i 50 ha. La superficie di entrata a livello aziendale, se rapportata alla rappresentatività delle aziende dell’area di studio, risulta insufficiente per soddisfare la richiesta di approvvigionamento dell’impianto a biomassa. Infatti con tale incremento la superficie di coltivazione nel comprensorio si attesta sui 2.500 ettari circa contro i 4.400 necessari alla centrale. Lo studio mostra pertanto che occorre un incentivo superiore, di circa 80-90 €/ha, per soddisfare la richiesta della superficie colturale a livello di territorio. A questi livelli, la disponibilità della coltura energetica sul comprensorio risulta circa 9.500 ettari.

Il principio di continuità nel diritto amministrativo

Il presente lavoro si propone principalmente di fornire un’analisi delle declinazioni assunte dal principio di continuità nel diritto amministrativo, tentando di metterne in luce al contempo le basi fondanti che caratterizzano ogni principio generale e le sfumature più attuali emerse dall’elaborazione della dottrina e della giurisprudenza più recenti. Partendo dal fondamentale presupposto secondo cui la maggior parte degli interpreti si è interessata al principio di continuità in campo amministrativo con prevalente riferimento all’ambito organizzativo-strutturale, si è tentato di estendere l’analisi sino a riconoscervi una manifestazione di principi chiave della funzione amministrativa complessivamente intesa quali efficienza, buon andamento, realizzazione di buoni risultati. La rilevanza centrale della continuità discende dalla sua infinita declinabilità, ma in questo lavoro si insiste particolarmente sul fatto che di essa possono darsi due fondamentali interpretazioni, tra loro fortemente connesse, che si influenzano reciprocamente: a quella che la intende come segno di stabilità perenne, capace di assicurare certezza sul modus operandi delle pubbliche amministrazioni e tutela degli affidamenti da esse ingenerati, si affianca una seconda visione che ne privilegia invece l’aspetto dinamico, interpretandola come il criterio che impone alla P.A. di assecondare la realtà che muta, evolvendo contestualmente ad essa, al fine di assicurare la permanenza del risultato utile per la collettività, in ossequio alla sua missione di cura. In questa prospettiva, il presente lavoro si propone di analizzare, nella sua prima parte, i risultati già raggiunti dall’elaborazione esegetica in materia di continuità amministrativa, con particolare riferimento alle sue manifestazioni nel campo dell’organizzazione e dell’attività amministrative, nonché ad alcune sue espressioni concrete nel settore degli appalti e dei servizi pubblici. La seconda parte è invece dedicata a fornire alcuni spunti ed ipotesi per nuove interpretazioni del principio in chiave sistematica, in relazione a concetti generali quali il tempo, lo spazio e il complessivo disegno progettuale della funzione amministrativa.

Charge transport in organic photovoltaic cells

Die vorliegende Dissertation dient dazu, das Verständnis des Ladungstransportes in organischen Solarzellen zu vertiefen. Mit Hilfe von Computersimulationen wird die Bewegung von Ladungsträgern in organischen Materialien rekonstruiert, und zwar ausgehend von den quantenmechanischen Prozessen auf mikroskopischer Ebene bis hin zur makroskopischen Skala, wo Ladungsträgermobilitäten quantifizierbar werden. Auf Grundlage dieses skalenübergreifenden Ansatzes werden Beziehungen zwischen der chemischen Struktur organischer Moleküle und der makroskopischen Mobilität hergestellt (Struktur-Eigenschafts-Beziehungen), die zu der Optimierung photovoltaischer Wirkungsgrade beitragen. Das Simulationsmodell beinhaltet folgende drei Schlüsselkomponenten. Erstens eine Morphologie, d. h. ein atomistisch aufgelöstes Modell der molekularen Anordnung in dem untersuchten Material. Zweitens ein Hüpfmodell des Ladungstransportes, das Ladungswanderung als eine Abfolge von Ladungstransferreaktionen zwischen einzelnen Molekülen beschreibt. Drittens ein nichtadiabatisches Modell des Ladungstransfers, das Übergangsraten durch drei Parameter ausdrückt: Reorganisationsenergien, Lageenergien und Transferintegrale. Die Ladungstransport-Simulationen richten sich auf die Materialklasse der dicyanovinyl-substituierten Oligothiophene und umfassen Morphologien von Einkristallen, Dünnschichten sowie amorphen/smektischen Mesophasen. Ein allgemeiner Befund ist, dass die molekulare Architektur, bestehend aus einer Akzeptor-Donor-Akzeptor-Sequenz und einem flexiblen Oligomergerüst, eine erhebliche Variation molekularer Dipolmomente und damit der Lageenergien bewirkt. Diese energetische Unordnung ist ungewöhnlich hoch in den Kristallen und umso höher in den Mesophasen. Für die Einkristalle wird beobachtet, dass Kristallstrukturen mit ausgeprägter π-Stapelung und entsprechend großer Transferintegrale zu verhältnismäßig niedrigen Mobilitäten führen. Dieses Verhalten wird zurückgeführt auf die Ausbildung bevorzugter Transportrichtungen, die anfällig für energetische Störungen sind. Für die Dünnschichten bestätigt sich diese Argumentation und liefert ein mikroskopisches Verständnis für experimentelle Mobilitäten. In der Tat korrelieren die Simulationsergebnisse sowohl mit gemessenen Mobilitäten als auch mit photovoltaischen Wirkungsgraden. Für die amorphen/smektischen Systeme steigt die energetische Unordnung mit der Oligomerlänge, sie führt aber auch zu einer unerwarteten Mobilitätsabnahme in dem stärker geordneten smektischen Zustand. Als Ursache dafür erweist sich, dass die smektische Schichtung der räumlichen Korrelation der energetischen Unordnung entgegensteht.

How different is water crystallization from polymer crystallization under confinement?

Ziel der vorliegenden Dissertation war es, Einblicke in das Kristallisationsverhalten weicher Materie („soft matter“), wie verschiedener Polymere oder Wasser, unter räumlicher Einschränkung („confinement“) zu erlangen. Dabei sollte untersucht werden, wie, weshalb und wann die Kristallisation in nanoporösen Strukturen eintritt. Desweiteren ist Kristallisation weicher Materie in nanoporösen Strukturen nicht nur aus Aspekten der Grundlagenforschung von großem Interesse, sondern es ergeben sich zahlreiche praktische Anwendungen. Durch die gezielte Steuerung der Kristallinität von Polymeren könnten somit Materialien mit verschiendenen mechanischen und optischen Eigenschaften erhalten werden. Desweiteren wurde auch räumlich eingeschränktes Wasser untersucht. Dieses spielt eine wichtige Rolle in der Molekularbiologie, z.B. für das globuläre Protein, und als Wolkenkondensationskeime in der Atmosphärenchemie und Physik. Auch im interstellaren Raum ist eingeschränktes Wasser in Form von Eispartikeln anzutreffen. Die Kristallisation von eingeschränktem Wasser zu verstehen und zu beeinflussen ist letztlich auch für die Haltbarkeit von Baumaterialien wie etwa Zement von großem Interesse.rnUm dies zu untersuchen wird Wasser in der Regel stark abgekühlt und das Kristallisationsverhalten in Abhängigkeit des Volumens untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass Mikro- bzw. Nanometer große Volumina erst ab -38 °C bzw. -70 °C kristallisieren. Wasser unterliegt dabei in der Regel dem Prozess der homogenen Nukleation. In der Regel gefriert Wasser aber bei höheren Temperaturen, da durch Verunreinigungen eine vorzeitige, heterogene Nukleation eintritt.rnDie vorliegende Arbeit untersucht die sachdienlichen Phasendiagramme von kristallisierbaren Polymeren und Wasser unter räumlich eingeschränkten Bedingungen. Selbst ausgerichtetes Aluminiumoxid (AAO) mit Porengrößen im Bereich von 25 bis 400 nm wurden als räumliche Einschränkung sowohl für Polymere als auch für Wasser gewählt. Die AAO Nanoporen sind zylindrisch und parallel ausgerichtet. Außerdem besitzen sie eine gleichmäßige Porenlänge und einen gleichmäßigen Durchmesser. Daher eignen sie sich als Modelsystem um Kristallisationsprozesse unter wohldefinierter räumlicher Einschränkung zu untersuchen.rnEs wurden verschiedene halbkristalline Polymere verwendet, darunter Poly(ethylenoxid), Poly(ɛ-Caprolacton) und Diblockcopolymere aus PEO-b-PCL. Der Einfluss der Porengröße auf die Nukleation wurde aus verschiedenen Gesichtspunkten untersucht: (i) Einfluss auf den Nukleationmechanismus (heterogene gegenüber homogener Nukleation), (ii) Kristallorientierung und Kristallinitätsgrad und (iii) Zusammenhang zwischen Kristallisationstemperatur bei homogener Kristallisation und Glasübergangstemperatur.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Polymeren in Bulk durch heterogene Nukleation induziert wird und das die Kristallisation in kleinen Poren hauptsächlich über homogene Nukleation mit reduzierter und einstellbarer Kristallinität verläuft und eine hohe Kristallorientierung aufweist. Durch die AAOs konnte außerdem die kritische Keimgröße für die Kristallisation der Polymere abgeschätzt werden. Schließlich wurde der Einfluss der Polydispersität, von Oligomeren und anderen Zusatzstoffen auf den Nukleationsmechanismus untersucht.rn4rnDie Nukleation von Eis wurde in den selben AAOs untersucht und ein direkter Zusammenhang zwischen dem Nukleationstyp (heterogen bzw. homogen) und der gebildeten Eisphase konnte beobachtet werden. In größeren Poren verlief die Nukleation heterogen, wohingegen sie in kleineren Poren homogen verlief. Außerdem wurde eine Phasenumwandlung des Eises beobachtet. In den größeren Poren wurde hexagonales Eis nachgewiesen und unter einer Porengröße von 35 nm trat hauptsächlich kubisches Eis auf. Nennenswerter Weise handelte es sich bei dem kubischem Eis nicht um eine metastabile sondern eine stabile Phase. Abschließend wird ein Phasendiagramm für räumlich eingeschränktes Wasser vorgeschlagen. Dieses Phasendiagramm kann für technische Anwendungen von Bedeutung sein, so z.B. für Baumaterial wie Zement. Als weiteres Beispiel könnten AAOs, die die heterogene Nukleation unterdrücken (Porendurchmesser ≤ 35 nm) als Filter für Reinstwasser zum Einsatz kommen.rnNun zur Anfangs gestellten Frage: Wie unterschiedlich sind Wasser und Polymerkristallisation voneinander unter räumlicher Einschränkung? Durch Vergleich der beiden Phasendiagramme kommen wir zu dem Schluss, dass beide nicht fundamental verschieden sind. Dies ist zunächst verwunderlich, da Wasser ein kleines Molekül ist und wesentlich kleiner als die kleinste Porengröße ist. Wasser verfügt allerdings über starke Wasserstoffbrückenbindungen und verhält sich daher wie ein Polymer. Daher auch der Name „Polywasser“.

Processi markoviani nascosti

We introduce the notation of Markov chains and their properties, and give the definition of ergodic, irreducible and aperiodic chains with correspective examples. Then, the definition of hidden Markov models is given and their characteristics are examined. We formulate three basic problems regarding the hidden Markov models and discuss the solution of two of them - the Viterbi algorithm and the forward-backward algorithm.

Decompression during Late Proterozoic Al2SiO5 Triple-Point Metamorphism at Cerro Colorado, New Mexico

An outstanding problem in understanding the late Proterozoic tectonic assembly of the southwest is identifying the tectonic setting associated with regional metamorphism at 1.4 Ga. Both isobaric heating and cooling, and counter-clockwise looping PT paths are proposed for this time. We present a study of the Proterozoic metamorphic and deformation history of the Cerro Colorado area, southern Tusas Mountains, New Mexico, which shows that the metamorphism in this area records near-isothermal decompression from 6 to 4 kbar at ca. 1.4 Ga. We do not see evidence for isobaric heating at this time. Decompression from peak pressures is recorded by the reaction Ms + Grt = St + Bt, with a negative slope in PT space; the reaction Ms + Grt = Sil + Bt, which is nearly horizontal in PT space; and partial to total pseudomorphing of kyanite by sillimanite during the main phase of deformation. The clearest reaction texture indicating decompression near peak metamorphic temperature is the replacement of garnet by clots of sillimanite, which are surrounded by halos of biotite. The sillimanite clots, most without relict garnet in the cores and with highly variable aspect ratios, are aligned. They define a lineation that formed with the dominant foliation. An inverted metamorphic gradient is locally defined by sillimanite-garnet schists (625 degrees C) structurally above staurolite-garnet schists (550 degrees C) and implies ductile thrusting during the main phase of deformation. The exhumation that led to the recorded decompression was likely in response to crustal thickening due to ductile thrusting and subsequent denudation.

Crosstalk between B lymphocytes, microbiota and the intestinal epithelium governs immunity versus metabolism in the gut

Using a systems biology approach, we discovered and dissected a three-way interaction between the immune system, the intestinal epithelium and the microbiota. We found that, in the absence of B cells, or of IgA, and in the presence of the microbiota, the intestinal epithelium launches its own protective mechanisms, upregulating interferon-inducible immune response pathways and simultaneously repressing Gata4-related metabolic functions. This shift in intestinal function leads to lipid malabsorption and decreased deposition of body fat. Network analysis revealed the presence of two interconnected epithelial-cell gene networks, one governing lipid metabolism and another regulating immunity, that were inversely expressed. Gene expression patterns in gut biopsies from individuals with common variable immunodeficiency or with HIV infection and intestinal malabsorption were very similar to those of the B cell-deficient mice, providing a possible explanation for a longstanding enigmatic association between immunodeficiency and defective lipid absorption in humans.

Glomerulonephropathy in Aged Captive Key Largo Woodrats (Neotoma floridana smalli)

A retrospective review of mortality records of Key Largo woodrats (Neotoma floridana smalli) in a captive breeding program revealed chronic renal disease in 5 of 6 woodrats older than 4 years of age. Two of the 5 woodrats with chronic renal disease also had clinical evidence of diabetes mellitus. Kidneys from all 5 woodrats were examined via light microscopy, histochemical staining, immunohistochemical staining, and transmission electron microscopy. The dietary histories of the affected animals were examined as well. The most striking histopathologic abnormality in the affected kidneys was the presence of large protein casts within cortical and medullary tubules in combination with lesions of membranous glomerulopathy and glomerulosclerosis. Transmission electron microscopy revealed thickening and undulation of the tubular and glomerular mesangial basement membranes with the variable presence of electron-dense deposits within the capillary endothelial basement membrane. Patchy glomerular immunoreactivity for IgG was noted in 2 cases, but IgA and IgM immunoreactivity were not present. The pathologic changes in the kidneys of the Key Largo woodrats mirrored many of the features of chronic progressive nephropathy commonly diagnosed in laboratory rats. Woodrats in the captive population were fed an ad libitum high-protein diet similar to diets that have been shown in laboratory rats to exacerbate the development and progression of chronic progressive nephropathy. It is concluded that Key Largo woodrats develop glomerulonephropathy with features similar to chronic progressive nephropathy described in laboratory rats. Age, concomitant disease, and dietary factors may contribute to the development and severity of this potentially age-limiting disease in Key Largo woodrats.

Genetic analysis of syndactyly in German Holstein cattle

Congenital syndactyly with a variable number of affected feet was observed in eight black and white German Holstein calves. Analysis of the pedigree data revealed that all affected individuals could be traced back to a single founder. The pedigree was consistent with monogenic autosomal recessive inheritance and variable expressivity. Bovine syndactyly or "mulefoot" has been previously shown to map on the telomeric end of bovine chromosome 15 and we performed PCR genotyping of microsatellite markers spanning 27 cM of this chromosomal region to test the new cases for genetic linkage with the phenotype. The haplotype segregation confirmed the suggested inheritance pattern of the mulefoot mutation in this family and markers RM004, BM848 and BMS820 showed significant linkage to the phenotype. The results confirmed the chromosomal location of the mulefoot gene in this pedigree. Furthermore the study demonstrated that although marker testing has been available for nearly a decade the use of mulefoot carriers in cattle breeding remains uncontrolled. The presented family provides a resource for positional cloning of the causative mutation.

CYP2E1 genotype and isoniazid-induced hepatotoxicity in patients treated for latent tuberculosis

OBJECTIVE: To determine whether pharmacogenetic tests such as N-acetyltransferase 2 (NAT2) and cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) genotyping are useful in identifying patients prone to antituberculosis drug-induced hepatotoxicity in a cosmopolite population. METHODS: In a prospective study we genotyped 89 patients treated with isoniazid (INH) for latent tuberculosis. INH-induced hepatitis (INH-H) or elevated liver enzymes including hepatitis (INH-ELE) was diagnosed based on the clinical diagnostic scale (CDS) designed for routine clinical practice. NAT2 genotypes were assessed by fluorescence resonance energy transfer probe after PCR analysis, and CYP2E1 genotypes were determined by PCR with restriction fragment length polymorphism analysis. RESULTS: Twenty-six patients (29%) had INH-ELE, while eight (9%) presented with INH-H leading to INH treatment interruption. We report no significant influence of NAT2 polymorphism, but we did find a significant association between the CYP2E1 *1A/*1A genotype and INH-ELE (OR: 3.4; 95% CI:1.1-12; p = 0.02) and a non significant trend for INH-H (OR: 5.9; 95% CI: 0.69-270; p = 0.13) compared with other CYP2E1 genotypes. This test for predicting INH-ELE had a positive predictive value (PPV) of 39% (95% CI: 26-54%) and a negative predictive value (NPV) of 84% (95% CI: 69-94%). CONCLUSION: The genotyping of CYP2E1 polymorphisms may be a useful predictive tool in the common setting of a highly heterogeneous population for predicting isoniazid-induced hepatic toxicity. Larger prospective randomized trials are needed to confirm these results.