911 resultados para FIELD-INDUCED OXIDATION
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We investigate coupling of localized spins in a semiconductor quantum dot embedded in a microcavity. The lowest cavity mode and the quantum dot exciton are coupled and close in energy, forming a polariton. The fermions forming the exciton interact with localized spins via exchange. Exact diagonalization of a Hamiltonian in which photons, spins, and excitons are treated quantum mechanically shows that a single polariton induces a sizable indirect anisotropic exchange interaction between spins. At sufficiently low temperatures strong ferromagnetic correlations show up without an appreciable increase in exciton population. In the case of a (Cd,Mn)Te quantum dot, Mn-Mn ferromagnetic coupling is still significant at 1 K: spin-spin correlation around 3 for exciton occupation smaller than 0.3. We find that the interaction mediated by photon-polaritons is 10 times stronger than the one induced by a classical field for equal Rabi splitting.
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We address the electronic structure and magnetic properties of vacancies and voids both in graphene and graphene ribbons. By using a mean-field Hubbard model, we study the appearance of magnetic textures associated with removing a single atom (vacancy) and multiple adjacent atoms (voids) as well as the magnetic interactions between them. A simple set of rules, based on the Lieb theorem, link the atomic structure and the spatial arrangement of the defects to the emerging magnetic order. The total spin S of a given defect depends on its sublattice imbalance, but some defects with S=0 can still have local magnetic moments. The sublattice imbalance also determines whether the defects interact ferromagnetically or antiferromagnetically with one another and the range of these magnetic interactions is studied in some simple cases. We find that in semiconducting armchair ribbons and two-dimensional graphene without global sublattice imbalance, there is a maximum defect density above which local magnetization disappears. Interestingly, the electronic properties of semiconducting graphene ribbons with uncoupled local moments are very similar to those of diluted magnetic semiconductors, presenting giant Zeeman splitting.
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The thermal X-ray spectra of several isolated neutron stars display deviations from a pure blackbody. The accurate physical interpretation of these spectral features bears profound implications for our understanding of the atmospheric composition, magnetic field strength and topology, and equation of state of dense matter. With specific details varying from source to source, common explanations for the features have ranged from atomic transitions in the magnetized atmospheres or condensed surface, to cyclotron lines generated in a hot ionized layer near the surface. Here, we quantitatively evaluate the X-ray spectral distortions induced by inhomogeneous temperature distributions of the neutron star surface. To this aim, we explore several surface temperature distributions, we simulate their corresponding general relativistic X-ray spectra (assuming an isotropic, blackbody emission), and fit the latter with a single blackbody model. We find that, in some cases, the presence of a spurious ‘spectral line’ is required at a high significance level in order to obtain statistically acceptable fits, with central energy and equivalent width similar to the values typically observed. We also perform a fit to a specific object, RX J0806.4−4123, finding several surface temperature distributions able to model the observed spectrum. The explored effect is unlikely to work in all sources with detected lines, but in some cases it can indeed be responsible for the appearance of such lines. Our results enforce the idea that surface temperature anisotropy can be an important factor that should be considered and explored also in combination with more sophisticated emission models like atmospheres.
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Retinal ganglion cell degeneration underlies the pathophysiology of diseases affecting the retina and optic nerve. Several studies have previously evidenced the anti-apoptotic properties of the bile constituent, tauroursodeoxycholic acid, in diverse models of photoreceptor degeneration. The aim of this study was to investigate the effects of systemic administration of tauroursodeoxycholic acid on N-methyl-D-aspartate (NMDA)-induced damage in the rat retina using a functional and morphological approach. Tauroursodeoxycholic acid was administered intraperitoneally before and after intravitreal injection of NMDA. Three days after insult, full-field electroretinograms showed reductions in the amplitudes of the positive and negative-scotopic threshold responses, scotopic a- and b-waves and oscillatory potentials. Quantitative morphological evaluation of whole-mount retinas demonstrated a reduction in the density of retinal ganglion cells. Systemic administration of tauroursodeoxycholic acid attenuated the functional impairment induced by NMDA, which correlated with a higher retinal ganglion cell density. Our findings sustain the efficacy of tauroursodeoxycholic acid administration in vivo, suggesting it would be a good candidate for the pharmacological treatment of degenerative diseases coursing with retinal ganglion cell loss.
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The conducting self-doping copolymer poly(aniline-co-ABA) preserves its redox activity at pH values as high as 7. This observation was the starting point to synthesize an organic–inorganic hybrid composite able to electrochemically oxidize ascorbic acid molecules at that pH. The inorganic part of the catalytic element was an ordered mesoporous electrodeposit of SiO2, which has been used as the template for the electrochemical insertion of the self-doping copolymer. The oxidation of ascorbate ions at a fixed potential on this composite was studied by means of the kinetic model proposed by Bartlett and Wallace (2001). It was observed that the effective kinetic constant KME increased significantly but, simultaneously, k′ME remained almost constant when the composite was employed as the electrocatalytic substrate. These results were interpreted in the light of two combinations of kinetic constants, which strongly suggested that the increase in KME should be ascribed to the improvement in electronic conductivity of the copolymer induced by the highly ordered silica template.
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La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.
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La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.
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The Logatchev hydrothermal vent field (14°45'N, Mid-Atlantic Ridge) is located in a ridge segment characterized by mantle-derived ultramafic outcrops. Compared to basalt-hosted vents, Logatchev high temperature fluids are relatively low in sulfide indicating that the diffuse, low temperature fluids of this vent field may not contain sufficient sulfide concentrations to support a chemosymbiotic invertebrate community. However, the high abundances of bathymodiolin mussels with bacterial symbionts related to free-living sulfur oxidizing bacteria suggested that bioavailable sulfide is present at Logatchev. To clarify if diffuse fluids above mussel beds of Bathymodiolus puteoserpentis provide the reductants and oxidants needed by their symbionts for aerobic sulfide oxidation, in situ microsensor measurements of dissolved hydrogen sulfide and oxygen were combined with simultaneous temperature measurements. High temporal fluctuations of all three parameters were measured above the mussel beds. H2S and O2 co-existed with mean concentrations between 9-31 µM (H2S) and 216-228 µM (O2). Temperature maxima (<= 7.4°C) were generally concurrent with H2S maxima (<= 156 µM) and O2 minima (>= 142 µM). Long-term measurements for 250 days using temperature as a proxy for oxygen and sulfide concentrations indicated that the mussels were neither oxygen- nor sulfide-limited. Our in situ measurements at Logatchev indicate that sulfide may also be bioavailable in diffuse fluids from other ultramafic-hosted vents along slow- and ultraslow-spreading ridges.
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The role of the collective antisymmetric state in entanglement creation by spontaneous emission in a system of two non-overlapping two-level atoms has been investigated. Populations of the collective atomic states and the Wootters entanglement measure (concurrence) for two sets of initial atomic conditions are calculated and illustrated graphically. Calculations include the dipole-dipole interaction and a spatial separation between the atoms that the antisymmetric state of the system is included throughout even for small interatomic separations. It is shown that spontaneous emission can lead to a transient entanglement between the atoms even if the atoms were prepared initially in an unentangled state. It is found that the ability of spontaneous emission to create transient entanglement relies on the absence of population in the collective symmetric state of the system. For the initial state of only one atom excited, entanglement builds up rapidly in time and reaches a maximum for parameter values corresponding roughly to zero population in the symmetric state. On the other hand, for the initial condition of both atoms excited, the atoms remain unentangled until the symmetric state is depopulated. A simple physical interpretation of these results is given in terms of the diagonal states of the density matrix of the system. We also study entanglement creation in a system of two non-identical atoms of different transition frequencies. It is found that the entanglement between the atoms can be enhanced compared to that for identical atoms, and can decay with two different time scales resulting from the coherent transfer of the population from the symmetric to the antisymmetric state. In addition, it was found that a decaying initial entanglement between the atoms can display a revival behaviour.
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We study the absorption and dispersion properties of a weak probe field monitoring a two-level atom driven by a trichromatic field. We calculate the steady-state linear susceptibility and find that the system can produce a number of multilevel coherence effects predicted for atoms composed of three and more energy levels. Although the atom has only one transition channel, the multilevel effects are possible because there are multichannel transitions between dressed states induced by the driving field. In particular, we show that the system can exhibit multiple electromagnetically induced transparency and can also produce a strong amplification at the central frequency which is not attributed to population inversion in both the atomic bare states and in the dressed atomic states. Moreover, we show that the absorption and dispersion of the probe field is sensitive to the initial relative phase of the components of the driving field. In addition, we show that the group velocity of the probe field can be controlled by changing the initial relative phases or frequencies of the driving fields and can also be varied from subluminal to superluminal. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
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A finite-difference time-domain (FDTD) thermal model has been developed to compute the temperature elevation in the Sprague Dawley rat due to electromagnetic energy deposition in high-field magnetic resonance imaging (MRI). The field strengths examined ranged from 11.75-23.5 T (corresponding to H-1 resonances of 0.5-1 GHz) and an N-stub birdcage resonator was used to both transmit radio-frequency energy and receive the MRI signals. With an in-plane resolution of 1.95 mm, the inhomogeneous rat phantom forms a segmented model of 12 different tissue types, each having its electrical and thermal parameters assigned. The steady-state temperature distribution was calculated using a Pennes 'bioheat' approach. The numerical algorithm used to calculate the induced temperature distribution has been successfully validated against analytical solutions in the form of simplified spherical models with electrical and thermal properties of rat muscle. As well as assisting with the design of MRI experiments and apparatus, the numerical procedures developed in this study could help in future research and design of tumour-treating hyperthermia applicators to be used on rats in vivo.
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This paper evaluates a new, low-frequency finite-difference time-domain method applied to the problem of induced E-fields/eddy currents in the human body resulting from the pulsed magnetic field gradients in MRI. In this algorithm, a distributed equivalent magnetic current is proposed as the electromagnetic source and is obtained by quasistatic calculation of the empty coil's vector potential or measurements therein. This technique circumvents the discretization of complicated gradient coil geometries into a mesh of Yee cells, and thereby enables any type of gradient coil modelling or other complex low frequency sources. The proposed method has been verified against an example with an analytical solution. Results are presented showing the spatial distribution of gradient-induced electric fields in a multi-layered spherical phantom model and a complete body model. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.
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In most magnetic resonance imaging (MRI) systems, pulsed magnetic gradient fields induce eddy currents in the conducting structures of the superconducting magnet. The eddy currents induced in structures within the cryostat are particularly problematic as they are characterized by long time constants by virtue of the low resistivity of the conductors. This paper presents a three-dimensional (3-D) finite-difference time-domain (FDTD) scheme in cylindrical coordinates for eddy-current calculation in conductors. This model is intended to be part of a complete FDTD model of an MRI system including all RF and low-frequency field generating units and electrical models of the patient. The singularity apparent in the governing equations is removed by using a series expansion method and the conductor-air boundary condition is handled using a variant of the surface impedance concept. The numerical difficulty due to the asymmetry of Maxwell equations for low-frequency eddy-current problems is circumvented by taking advantage of the known penetration behavior of the eddy-current fields. A perfectly matched layer absorbing boundary condition in 3-D cylindrical coordinates is also incorporated. The numerical method has been verified against analytical solutions for simple cases. Finally, the algorithm is illustrated by modeling a pulsed field gradient coil system within an MRI magnet system. The results demonstrate that the proposed FDTD scheme can be used to calculate large-scale eddy-current problems in materials with high conductivity at low frequencies.
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A system of two two-level atoms interacting with a squeezed vacuum field can exhibit stationary entanglement associated with nonclassical two-photon correlations characteristic of the squeezed vacuum field. The amount of entanglement present in the system is quantified by the well known measure of entanglement called concurrence. We find analytical formulae describing the concurrence for two identical and nonidentical atoms and show that it is possible to obtain a large degree of steady-state entanglement in the system. Necessary conditions for the entanglement are nonclassical two-photon correlations and nonzero collective decay. It is shown that nonidentical atoms are a better source of stationary entanglement than identical atoms. We discuss the optimal physical conditions for creating entanglement in the system; in particular, it is shown that there is an optimal and rather small value of the mean photon number required for creating entanglement.
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Specific 3-azabicyclo[3.3.1]nonane derivatives undergo skeletal cleavage when subjected to light or Lewis acidic conditions affording novel heteratricycles, which is in stark contrast to 3-oxabicyclo[3.3.1]nonanes. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.