Entrainment of fine sediments by turbulent flows

A study was made of the means by which turbulent flows entrain sediment grains from alluvial stream beds. Entrainment was considered to include both the initiation of sediment motion and the suspension of grains by the flow. Observations of grain motion induced by turbulent flows led to the formulation of an entrainment hypothesis. It was based on the concept of turbulent eddies disrupting the viscous sublayer and impinging directly onto the grain surface. It is suggested that entrainment results from the interaction between fluid elements within an eddy and the sediment grains.

A pulsating jet was used to simulate the flow conditions in a turbulent boundary layer. Evidence is presented to establish the validity of this representation. Experiments were made to determine the dependence of jet strength, defined below, upon sediment and fluid properties. For a given sediment and fluid, and fixed jet geometry there were two critical values of jet strength: one at which grains started to roll across the bed, and one at which grains were projected up from the bed. The jet strength K, is a function of the pulse frequency, ω, and the pulse amplitude, A, defined by

K = Aω^-s

Where s is the slope of a plot of log A against log ω. Pulse amplitude is equal to the volume of fluid ejected at each pulse divided by the cross sectional area of the jet tube.

Dimensional analysis was used to determine the parameters by which the data from the experiments could be correlated. Based on this, a method was devised for computing the pulse amplitude and frequency necessary either to move or project grains from the bed for any specified fluid and sediment combination.

Experiments made in a laboratory flume with a turbulent flow over a sediment bed are described. Dye injection was used to show the presence, in a turbulent boundary layer, of two important aspects of the pulsating jet model and the impinging eddy hypothesis. These were the intermittent nature of the sublayer and the presence of velocities with vertical components adjacent to the sediment bed.

A discussion of flow conditions, and the resultant grain motion, that occurred over sediment beds of different form is given. The observed effects of the sediment and fluid interaction are explained, in each case, in terms of the entrainment hypothesis.

The study does not suggest that the proposed entrainment mechanism is the only one by which grains can be entrained. However, in the writer’s opinion, the evidence presented strongly suggests that the impingement of turbulent eddies onto a sediment bed plays a dominant role in the process.

Biological environments of larger UK rivers: progress report 1987

This interim progress report for the 9 months from January 1987 to September 1987 aims to provide insights into the mechanisms by which populations of particles (in this instance, phytoplankton) behave in relation to fluvial flow and, thus, to better model the dispersive properties of rivers and the ecological principles governing the distribution of potamoplankton generally. The author has been able to show with dye-tracers that significant water retention in pool reaches occurs within the range of (low) discharges obtaining, in accord with the Aggregated Dead Zone model and to an extent comparable with streams and small rivers investigated previously.

I. The structure and properties of closed circular duplex DNA. II. Chemically interacting systems at equilibrium in a buoyant density gradient

I. The binding of the intercalating dye ethidium bromide to closed circular SV 40 DNA causes an unwinding of the duplex structure and a simultaneous and quantitatively equivalent unwinding of the superhelices. The buoyant densities and sedimentation velocities of both intact (I) and singly nicked (II) SV 40 DNAs were measured as a function of free dye concentration. The buoyant density data were used to determine the binding isotherms over a dye concentration range extending from 0 to 600 µg/m1 in 5.8 M CsCl. At high dye concentrations all of the binding sites in II, but not in I, are saturated. At free dye concentrations less than 5.4 µg/ml, I has a greater affinity for dye than II. At a critical amount of dye bound I and II have equal affinities, and at higher dye concentration I has a lower affinity than II. The number of superhelical turns, τ, present in I is calculated at each dye concentration using Fuller and Waring's (1964) estimate of the angle of duplex unwinding per intercalation. The results reveal that SV 40 DNA I contains about -13 superhelical turns in concentrated salt solutions.

The free energy of superhelix formation is calculated as a function of τ from a consideration of the effect of the superhelical turns upon the binding isotherm of ethidium bromide to SV 40 DNA I. The value of the free energy is about 100 kcal/mole DNA in the native molecule. The free energy estimates are used to calculate the pitch and radius of the superhelix as a function of the number of superhelical turns. The pitch and radius of the native I superhelix are 430 Å and 135 Å, respectively.

A buoyant density method for the isolation and detection of closed circular DNA is described. The method is based upon the reduced binding of the intercalating dye, ethidium bromide, by closed circular DNA. In an application of this method it is found that HeLa cells contain in addition to closed circular mitochondrial DNA of mean length 4.81 microns, a heterogeneous group of smaller DNA molecules which vary in size from 0.2 to 3.5 microns and a paucidisperse group of multiples of the mitochondrial length.

II. The general theory is presented for the sedimentation equilibrium of a macromolecule in a concentrated binary solvent in the presence of an additional reacting small molecule. Equations are derived for the calculation of the buoyant density of the complex and for the determination of the binding isotherm of the reagent to the macrospecies. The standard buoyant density, a thermodynamic function, is defined and the density gradients which characterize the four component system are derived. The theory is applied to the specific cases of the binding of ethidium bromide to SV 40 DNA and of the binding of mercury and silver to DNA.

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Molecular Antennas and Photoactive Nanomaterials based on Energy Transfer Processes

110 p.

Photobleaching process of xanthene dyes initiated by N-phenylglycine in the polyvinylalcohol film

The parameters such as quantum yield and molar absorption coefficients of the photoinitiator that are responsible for holographic sensitivity in photopolymer material are investigated with a single beam exposure experiment. The influence of exposure intensity, the concentrations of N-phenylglycine and dye on the photobleaching process of xanthenes dyes are presented. In addition, the effect of diphenyliodonium hexafluorophosphate salt on the quantum yield and molar absorption of xanthene dyes is studied. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

沢吨染料的光化漂白动力学及全息特性研究

研究了以三乙醇胺作为引发剂,五种沢吨染料的光化漂白过程.实验结果表明五种染料的光化漂白速率大小顺序是藻红B（ErB）＞曙红Y（EY）＞孟加拉玫瑰红B（RsB）＞罗丹明B（RoB）＞荧光素（F）.并研究了曝光强度及染料浓度对漂白过程的影响,以及这五种染料的全息记录性能.

Riboflavin sensitized photopolymer materials for holographic storage

Riboflavin is employed as the photosensitizer of a novel photopolyrner material for holographic recording, This material has a broad absorption spectrum range (More than 200nm) due to the addition of this dye. The experimental results show that our material has high diffraction efficiency and large refractive index modulation. The maximum diffraction efficiency of the photopolymer is about 56%. The digital data pages are stored in this medium and the reconstructed data page has a good fidelity, with the bit-error-ratio of about 1.8 X 10(-4). it is found that the photopolymer material is suitable for high-density volume holographic digital storage.

Synthesis, spectroscopic and thermal properties of nickel (II)-azo complexes with blue-violet light wavelength

A novel azo dye containing isoxazole ring and beta-diketone derivative (TIAD) and its two nickel (II) complexes (Ni (II)-ETIAD and Ni (II)-HTIAD) were synthesized in order to obtain a blue-violet light absorption and better thermal stability as a promising organic storage material for next generation of high density digital versatile disc-recordable (HD-DVD-R) systems that uses a high numerical aperture of 0.85 at 405 nm wavelength. Their structures were confirmed on the basis of elemental analysis, MS, FT-IR, UV-Vis and magnetic data. Their solubility in 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol (TFP) and absorption properties of thin film were measured. The difference of absorption maximum from the complexes to their ligands was discussed. In addition, the TG analysis of the complexes was also determined, and their thermal stability was evaluated. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Determination and analysis of the optical constants of thin films of nickel(II) and copper(II) hydrazone complexes by spectroscopic ellipsometry

Thin films of four nickel(II) and copper(II) hydrazone complexes, which will hopefully be used as recording layers for the next-generation of high-density recordable disks, were prepared by using the spin-coating method. Absorption spectra of the thin films on K9 optical glass substrates in the 300-700 nm wavelength region were measured. Optical constants (complex refractive indices N) and thickness d of the thin films prepared on single-crystal silicon substrates in the 275-675 nm wavelength region were investigated on a rotating analyzer-polarizer scanning ellipsometer by fitting the measured ellipsometric angles (Psi(lambda) and Delta(lambda)) with a 3-layer model (Si/dye film/air). The dielectric functions epsilon and absorption coefficients alpha as a function of the wavelength were then calculated. Additionally, a design to achieve high reflectivity and optimum dye film thickness with an appropriate reflective layer was performed with the Film Wizard software using a multilayered model (PC substrate/reflective layer/dye film/air) at 405 nm wavelength.

Efeitos de raios-X de baixa energia em células mamárias

Doses de radiação de baixa energia podem induzir quebras de dupla fita no DNA assim como também produzir perfis alterados de expressão de genes relacionados a estas lesões. Os danos não reparados ou mal reparados levam a uma maior suscetibilidade à transformação oncogênica já que os efeitos biológicos mais importantes causados pela radiação ionizante são mutação e carcinogênese. As lesões no DNA provocadas pela radiação podem também ocasionar o surgimento micronúcleos e as células podem ser induzidas à apoptose. O objetivo deste trabalho é estudar in vitro a presença de micronúcleos e a apoptose ocasionados por Raios-X de baixa energia. Pretende-se analisar estes efeitos biológicos em relação à energia equivalente à utilizada em exames mamográficos usando duas linhagens estabelecias de células de mama: a MCF-7 (tumoral) e a HB-2 (não-tumoral). As células, em crescimento exponencial, foram irradiadas no equipamento de arranjo experimental de mamografia do LCR/UERJ. A dose de 5Gy na energia de 30 kV foi aplicada com taxa de 0,1 Gy/seg utilizando filtro de 0,03 mm de molibdênio. As irradiações foram realizadas duas vezes, após as irradiações, as células foram incubadas por 4, 24 ou 48 horas e posteriormente coradas com o corante Hoechst33258 para análise em microscopia de fluorescência. Para cada análise, 1000 células foram categorizadas pela morfologia do núcleo. Os resultados mostraram que a HB-2, utilizada neste estudo como célula mamária normal, apresentou maior sensibilidade aos efeitos da radiação, com 37 % das células em apoptose após 4 hs de incubação, enquanto a MCF-7 apresentou 6,5 %. Nas análises após 24 hs foi possível confirmar a radioresistência da MCF-7 tendo sido observadas 11% de células em apoptose no grupo irradiado. Houve um aumento crescente de micronúcleos radioinduzidos nas duas linhagens de acordo com os tempos de incubação. Na análise de 4 hs a HB-2 apresentou 3%, em 24 hs, 8,5% e 48 hs, 11,5 %. Diante destes resultados, foi possível concluir que a energia do feixe de raios-X utilizada na mamografia pode ser capaz de ocasionar aumento de ocorrência de apoptose e geração de micronúcleos nas duas linhagens estudadas

Optical properties of zirconia-titania-ORMOSIL films for temperature tuning distributed feedback waveguide lasers

The zirconia-titania-ORMOSIL waveguide thin films with considerable optical quality were prepared by the sol-gel process. The refractive index (n) and the extinction coefficient (k) were determined by a scanning ellipsometer. Wavelength tunable output of distributed feedback waveguide lasing was demonstrated in Rhodamine 6G doped ZrO2 TiO2-ORMOSIL thin films by varying the temperature, and about 5.5 nm wavelength tuning range was achieved around the emission wavelength of 599 nm. The thermal-optic coefficient (dn/dT) of the active ZrO2-TiO2-ORMOSIL films was deduced. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Study of hybrid TiO2/ormosil films doped with laser dyes

TiO2/ormosil films doped with laser dyes have been prepared by the sol-gel method. Spectroscopic properties of the entrapped dyes are studied by the absorption and emission techniques. The results indicate that the absorption and fluorescence spectra of kiton red depend strongly on the properties of the ormosil matrices. The heat-treatment of the kiton red-doped film obviously leads to the increasing fluorescence intensity and the largest fluorescence intensity is obtained after heat-treatment of 150 degrees C for 2 h. However, the fluorescence intensity of the rhodamine 6G-doped film decreases with the increase of the heat-treatment temperature. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spectral hole-burning of Eu3+: Y2SiO5 crystal at 579.62 mm

By using an Ar+ ion laser, a tunable Rh 6G dye laser(Linewidth : 0.5 cm(-1)) and a Coherent 899-21 dye laser as light sources and using a monochromator and a phase-locking amplifier, the optical properties of Eu3+ : Y2SiO5 crystal were detected. Persistent spectral hole burning (PSHB) were also observed in (5)Do-(7)Fo transition in the crystal at the temperature of 16 K. For 15 mW dye laser (Wavelength : 579.62 nm) burning the crystal for 0.1 s a spectral hole with about 80 MHz hole width were detected and the hole can been keep for longer than 10 h.

Síntese e caracterização de TiO2 puro e modificado para aplicações ambientais

Fotocatalisadores baseados em nanopartículas de dióxido de titânio modificados fornecem soluções em potencial para a mineralização de poluentes orgânicos em meio aquoso. Agentes modificadores têm sido amplamente investigados com o objetivo de promover a fotoativação pela luz visível. Foram estudadas a nível fundamental até aqui, as modificações estruturais, texturais e óticas causadas pela introdução de silício e nitrogênio na rede da titânia. Titânias puras (TiO2) e modificadas nanoestruturadas, particularmente titânias modificadas com silício (TiO2-SiO2), com razões atômicas Si/Ti de 0,1, 0,2 e 0,3 foram sintetizadas pelo método sol-gel a partir da hidrólise ácida de isopropóxido de titânio(IV) e tetraetoxisilano. As metodolo-gias sintéticas desenvolvidas tentaram aderir aos princípios da Química Verde, dispensando o uso de atmosfera inerte e temperatura e pressão elevadas, o que foi alcançado utilizando-se, principalmente, a agitação ultrassônica. Titânias modificadas com silício e dopadas com ni-trogênio (TiO2-SiO2-N) foram obtidas a partir do pré-tratamento de TiO2-SiO2 a 500 C ao ar e então submetidas ao fluxo de amônia (NH3) a 600 C por 1-3 h e, após resfriamento, foram recozidas a 400 C ao ar. Amostras distintas foram caracterizadas, na forma de pó seco e após calcinação entre 400600 C, por difração de raios X, adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. As titânias pu-ras, obtidas principalmente variando-se a razão de hidrólise, foram cristalizadas na forma de anatásio como fase predominante até 600 C, além de traços de brookita presente até 500 C. O rutilo foi identificado a partir de 600 C como fase minoritária, embora apresentando tama-nhos de cristal significativamente maiores que os estimados para o cristal de anatásio. As titâ-nias modificadas com até 20% de silício apresentaram notável estabilidade térmica, evidenci-ada pela presença exclusiva de anatásio até 900 C. Foi também observado o aparecimento de macroporos com diâmetro médio em torno de 55 nm após calcinação a 400 C, diferentemente do que se observou nas amostras em geral. A introdução de baixo teor de silício assegurou às titânias calcinadas valores elevados de área específica, atribuído ao efeito de contenção acentuada na taxa de crescimento do cristal. As titânias modificadas com silício e as titânias puras obtidas com taxa de hidrólise 25:1 para a razão H2O : Ti apresentaram mesoporos com diâmetros médios de mesma dimensão do cristal. As titânias modificadas com silício e dopa-das com nitrogênio apresentaram absorção na região visível entre 400-480 nm, com discreta redução da energia de band gap para as transições eletrônicas consideradas. Titânias calcina-das a 300−400 C apresentaram desempenho fotocatalítico semelhante ao TiO2 P25 da De-gussa sob irradiação UV, na degradação do azo corante Reactive Yellow 145 em soluções a-quosas em pH 5 a 20 1C