Optisch detektierte Magnetresonanz an NV-Zentren in Diamant

Die rasante Entwicklung der Computerindustrie durch die stetige Verkleinerung der Transistoren führt immer schneller zum Erreichen der Grenze der Si-Technologie, ab der die Tunnelprozesse in den Transistoren ihre weitere Verkleinerung und Erhöhung ihrer Dichte in den Prozessoren nicht mehr zulassen. Die Zukunft der Computertechnologie liegt in der Verarbeitung der Quanteninformation. Für die Entwicklung von Quantencomputern ist die Detektion und gezielte Manipulation einzelner Spins in Festkörpern von größter Bedeutung. Die Standardmethoden der Spindetektion, wie ESR, erlauben jedoch nur die Detektion von Spinensembles. Die Idee, die das Auslesen von einzelnen Spins ermöglich sollte, besteht darin, die Manipulation getrennt von der Detektion auszuführen.rn Bei dem NV−-Zentrum handelt es sich um eine spezielle Gitterfehlstelle im Diamant, die sich als einen atomaren, optisch auslesbaren Magnetfeldsensor benutzen lässt. Durch die Messung seiner Fluoreszenz sollte es möglich sein die Manipulation anderer, optisch nicht detektierbaren, “Dunkelspins“ in unmittelbarer Nähe des NV-Zentrums mittels der Spin-Spin-Kopplung zu detektieren. Das vorgeschlagene Modell des Quantencomputers basiert auf dem in SWCNT eingeschlossenen N@C60.Die Peapods, wie die Einheiten aus den in Kohlenstoffnanoröhre gepackten Fullerenen mit eingefangenem Stickstoff genannt werden, sollen die Grundlage für die Recheneinheiten eines wahren skalierbaren Quantencomputers bilden. Die in ihnen mit dem Stickstoff-Elektronenspin durchgeführten Rechnungen sollen mit den oberflächennahen NV-Zentren (von Diamantplatten), über denen sie positioniert sein sollen, optisch ausgelesen werden.rnrnDie vorliegende Arbeit hatte das primäre Ziel, die Kopplung der oberflächennahen NV-Einzelzentren an die optisch nicht detektierbaren Spins der Radikal-Moleküle auf der Diamantoberfläche mittels der ODMR-Kopplungsexperimente optisch zu detektieren und damit entscheidende Schritte auf dem Wege der Realisierung eines Quantenregisters zu tun.rn Es wurde ein sich im Entwicklungsstadium befindende ODMR-Setup wieder aufgebaut und seine bisherige Funktionsweise wurde an kommerziellen NV-Zentrum-reichen Nanodiamanten verifiziert. Im nächsten Schritt wurde die Effektivität und Weise der Messung an die Detektion und Manipulation der oberflächennah (< 7 nm Tiefe) implantieren NV-Einzelzenten in Diamantplatten angepasst.Ein sehr großer Teil der Arbeit, der hier nur bedingt beschrieben werden kann, bestand aus derrnAnpassung der existierenden Steuersoftware an die Problematik der praktischen Messung. Anschließend wurde die korrekte Funktion aller implementierten Pulssequenzen und anderer Software-Verbesserungen durch die Messung an oberflächennah implantierten NV-Einzelzentren verifiziert. Auch wurde der Messplatz um die zur Messung der Doppelresonanz notwendigen Komponenten wie einen steuerbaren Elektromagneten und RF-Signalquelle erweitert. Unter der Berücksichtigung der thermischen Stabilität von N@C60 wurde für zukünftige Experimente auch ein optischer Kryostat geplant, gebaut, in das Setup integriert und charakterisiert.rn Die Spin-Spin-Kopplungsexperimente wurden mit dem sauerstoffstabilen Galvinoxyl-Radikalals einem Modell-System für Kopplung durchgeführt. Dabei wurde über die Kopplung mit einem NVZentrum das RF-Spektrum des gekoppelten Radikal-Spins beobachtet. Auch konnte von dem gekoppelten Spin eine Rabi-Nutation aufgenommen werden.rn Es wurden auch weitere Aspekte der Peapod Messung und Oberflächenimplantation betrachtet.Es wurde untersucht, ob sich die NV-Detektion durch die SWCNTs, Peapods oder Fullerene stören lässt. Es zeigte sich, dass die Komponenten des geplanten Quantencomputers, bis auf die C60-Cluster, für eine ODMR-Messanordnung nicht detektierbar sind und die NV-Messung nicht stören werden. Es wurde auch betrachtet, welche Arten von kommerziellen Diamantplatten für die Oberflächenimplantation geeignet sind, für die Kopplungsmessungen geeignete Dichte der implantierten NV-Zentren abgeschätzt und eine Implantation mit abgeschätzter Dichte betrachtet.

Phosphonate ligands in extended inorganic hybrids and as radical units in complexes

Phosphonatliganden in erweiterten anorganischen Hybridmaterialien undrnals Radikalträgern in KomplexenrnrnAnorganisch-organische Hybridmaterialien sind in der Regel extrem vielseitig. Die systematische Darstellung von niederdimensionalen Materialien (eindimensionale Kettenverbindungen oder zweidimensionalen Schichtverbindungen) mit einer Kontrolle über die Art der Verbindung,rnbietet neue Möglichkeiten im Bereich des molekularen Magnetismus. Hier im Fall von Metall-Phosphonat Verbindungen in erweiterten anorganischen Hybriden wurde der pH - Wert während der Reaktion eingestellt, wodurch der Grad der Protonierung des Phosphonatliganden kontrolliert wurde. Aufgrund der Tatsache, dass alle erhaltenen Metall Phosphonatverbindungen neutral waren, konnte das Ligand zu Metallverhältnis erstmals vorhergesagt werden. So wurden mehrere neue Metall–Phosphonat Verbindungen im Bereich von Null-dimensionalen (I0O0, Co-Kristallisation von M(H2O)6 mitrndeprotonierten Phosphonatligand), über eindimensionalen (I1O0, Kettenstrukturen) bis hin zu zweidimensionalen (I2O0, Schichtstrukturen) ausführlich diskutiert in Bezug auf ihr magnetisches Verhalten. Im Allgemeinen sind die erwarteten Austauschwechselwirkungen in einem erweiterten anorganischen Hybridmaterial stark, weil oft ein Superaustausch durch ein einzelnes Sauerstoffatom möglich ist. Hier waren oft mehrere konkurrierende Austauschwechselwirkungen vorhanden, so dass kompliziertere magnetische Verhalten beobachtet wurden.rnrnDarüber hinaus wurden drei neue Beispiele von Nitronyl-Nitroxidradikale dargestellt, in denen eine zusätzliche saure Funktionalität eingeführt war. Die Auswirkungen des sauren Charakters der zusätzlich eingeführten Sulfonsäure oder Phosphonsäure-Gruppe auf das Nitronyl-Nitroxidradikal wurden im Detail zum ersten Mal untersucht. Die mit der Phosphonsäure-Gruppe versehenen Nitronyl-Nitroxidradikale sind perfekte Proben für die Untersuchung einer Spin-Verschiebung in Nitronyl-Nitroxidradikale durch EPR-Spektroskopie, aufgrund des eingeführten Phosphors. Auch der Protonierungsgrad der zusätzlich eingeführten Phosphonsäure-Gruppe wurde berücksichtigt. In dieser Arbeit wurden die ersten Metallkomplexe der neuen substituierten sauren Nitronyl-Nitroxidradikale vorgestellt. Die Koordination von Nickel(II) Metallionen an die saure, zweite funktionelle Gruppe des Nitronyl–Nitroxid Radikal wurde beschrieben. Die magnetische Austauschwechselwirkung der Metallionen untereinander und die Metall-Radikal-Austauschwechselwirkungen wurden untersucht. rnrnIm Allgemeinen können interessante molekulare magnetische Materialien dadurch dargestellt werden, dass die Dimension der Metall-Phosphonat-Verbindungen als Beispiele für die erweiterten anorganischen Hybridmaterialien gesteuert werden kann. Mit Nitronyl-Nitroxidradikale als organische Liganden können in Zukunft noch mehr Spin-Träger in anorganisch-organischen Gerüstmaterialien integriert werden um die magnetischen Eigenschaften zu verbesseren.rn

Current approach to the haemodynamic management of septic shock patients in European intensive care units: a cross-sectional, self-reported questionnaire-based survey

The aim of this survey was to investigate clinicians' current approach to the haemodynamic management and resuscitation endpoints in septic shock.

Phosphatidylethanol: normalization during detoxification, gender aspects and correlation with other biomarkers and self-reports

Phosphatidylethanol (PEth) is a direct ethanol metabolite, and has recently attracted attention as biomarker of ethanol intake. The aims of the current study are: (1) to characterize the normalization time of PEth in larger samples than previously conducted; (2) to elucidate potential gender differences; and (3) to report the correlation of PEth with other biomarkers and self-reported alcohol consumption. Fifty-seven alcohol-dependent patients (ICD 10 F 10.25; 9 females, 48 males) entering medical detoxification at three study sites were enrolled. The study sample was comprised of 48 males and 9 females, with mean age 43.5. Mean gamma glutamyl transpeptidase (GGT) was 209.61 U/l, average mean corpuscular volume (MCV) was 97.35 fl, mean carbohydrate deficient transferrin (%CDT) was 8.68, and mean total ethanol intake in the last 7 days was 1653 g. PEth was measured in heparinized whole blood with a high-pressure liquid chromatography method, while GGT, MCV and %CDT were measured using routine methods. PEth levels at day 1 of detoxification ranged between 0.63 and 26.95 micromol/l (6.22 mean, 4.70 median, SD 4.97). There were no false negatives at day 1. Sensitivities for the other biomarkers were 40.4% for MCV, 73.1% for GGT and 69.2% for %CDT, respectively. No gender differences were found for PEth levels at any time point. Our data suggest that PEth is (1) a suitable intermediate term marker of ethanol intake in both sexes; and (2) sensitivity is extraordinary high in alcohol dependent patients. The results add further evidence to the data that suggest that PEth has potential as a candidate for a sensitive and specific biomarker, which reflects longer-lasting intake of higher amounts of alcohol and seemingly has the above mentioned certain advantages over traditional biomarkers.

Microsurgical reconstruction of the head and neck - Current practice of maxillofacial units in Germany, Austria, and Switzerland

Refinement in microvascular reconstructive techniques over the last 30 years has enabled an increasing number of patients to be rehabilitated for both functional and aesthetic reasons. The purpose of this study was to evaluate different microsurgical practice, including perioperative management, in Germany, Austria, and Switzerland. The DÖSAK collaborative group for Microsurgical Reconstruction developed a detailed questionnaire which was circulated to units in the three countries. The current practice of the departments was evaluated. Thirty-eight questionnaires were completed resulting in a 47.5% response rate. A considerable variation in the number of microsurgical reconstructions per year was noted. In relation to the timing of bony reconstruction, 10 hospitals did reconstructions primarily (26.3%), 19 secondarily (50%) and 9 (23.7%) hospitals used both concepts. In the postoperative course, 15.8% of hospitals use inhibitors of platelet aggregation, most hospitals use low molecular heparin (52.6%) or other heparin products (44.7%). This survey shows variation in the performance, management, and care of microsurgical reconstructions of patients. This is due in part to the microvascular surgeons available in the unit but it is also due to different types of hospitals where various types of care can be performed in these patients needing special perioperative care.

Experiment in Quantization: Atomic Line Spectra

Laboratory exercises that confront students with decisive ouantum ohenomena nrovide valuable motivation for the kudy of quantum m&hanics. The idea that microscopic matter exists in quantized states can be demonstrated with modern versions of historic experiments: atomic line snectra. blackbodv radiation. and resonance potentials. In this experiment, we present a strikingly simple and visual method for determining the wavelength of spectral lines. This experiment not only shows the inadequacy of classical physics, but also indicates the power of optical measurements.

Perception of non-invasive ventilation in adult Swiss intensive care units

The real utilisation scenario of non-invasive ventilation (NIV) in Swiss ICUs has never been reported. Using a survey methodology, we developed a questionnaire sent to the directors of the 79 adult ICUs to identify the perceived pattern of NIV utilisation. We obtained a response rate of 62%. The overall utilisation rate for NIV was 26% of all mechanical ventilations, but we found significant differences in the utilisation rates among different linguistic areas, ranging from 20% in the German part to 48% in the French part (p <0.01). NIV was mainly indicated for the acute exacerbations of COPD (AeCOPD), acute cardiogenic pulmonary edema (ACPE) and acute respiratory failure (ARF) in selected do-not-intubate patients. In ACPE, CPAP was much less used than bi-level ventilation and was still applied in AeCOPD. The first line interface was a facial mask (81%) and the preferred type of ventilator was an ICU machine with an NIV module (69%). The perceived use of NIV is generally high in Switzerland, but regional variations are remarkable. The indications of NIV use are in accordance with international guidelines. A high percentage of units consider selected do-not-intubate conditions as an important additional indication.