High-resolution spatial mapping of changes in the neurochemical profile after focal ischemia in mice.

After ischemic stroke, the ischemic damage to brain tissue evolves over time and with an uneven spatial distribution. Early irreversible changes occur in the ischemic core, whereas, in the penumbra, which receives more collateral blood flow, the damage is more mild and delayed. A better characterization of the penumbra, irreversibly damaged and healthy tissues is needed to understand the mechanisms involved in tissue death. MRSI is a powerful tool for this task if the scan time can be decreased whilst maintaining high sensitivity. Therefore, we made improvements to a (1) H MRSI protocol to study middle cerebral artery occlusion in mice. The spatial distribution of changes in the neurochemical profile was investigated, with an effective spatial resolution of 1.4 μL, applying the protocol on a 14.1-T magnet. The acquired maps included the difficult-to-separate glutamate and glutamine resonances and, to our knowledge, the first mapping of metabolites γ-aminobutyric acid and glutathione in vivo, within a metabolite measurement time of 45 min. The maps were in excellent agreement with findings from single-voxel spectroscopy and offer spatial information at a scan time acceptable for most animal models. The metabolites measured differed with respect to the temporal evolution of their concentrations and the localization of these changes. Specifically, lactate and N-acetylaspartate concentration changes largely overlapped with the T(2) -hyperintense region visualized with MRI, whereas changes in cholines and glutathione affected the entire middle cerebral artery territory. Glutamine maps showed elevated levels in the ischemic striatum until 8 h after reperfusion, and until 24 h in cortical tissue, indicating differences in excitotoxic effects and secondary energy failure in these tissue types. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

In vivo enzymatic activity of acetylCoA synthetase in skeletal muscle revealed by 13C turnover from hyperpolarized [1-13C]acetate to [1-13C]acetylcarnitine

BACKGROUND: Acetate metabolism in skeletal muscle is regulated by acetylCoA synthetase (ACS). The main function of ACS is to provide cells with acetylCoA, a key molecule for numerous metabolic pathways including fatty acid and cholesterol synthesis and the Krebs cycle. METHODS: Hyperpolarized [1-(13)C]acetate prepared via dissolution dynamic nuclear polarization was injected intravenously at different concentrations into rats. The (13)C magnetic resonance signals of [1-(13)C]acetate and [1-(13)C]acetylcarnitine were recorded in vivo for 1min. The kinetic rate constants related to the transformation of acetate into acetylcarnitine were deduced from the 3s time resolution measurements using two approaches, either mathematical modeling or relative metabolite ratios. RESULTS: Although separated by two biochemical transformations, a kinetic analysis of the (13)C label flow from [1-(13)C]acetate to [1-(13)C]acetylcarnitine led to a unique determination of the activity of ACS. The in vivo Michaelis constants for ACS were KM=0.35±0.13mM and Vmax=0.199±0.031μmol/g/min. CONCLUSIONS: The conversion rates from hyperpolarized acetate into acetylcarnitine were quantified in vivo and, although separated by two enzymatic reactions, these rates uniquely defined the activity of ACS. The conversion rates associated with ACS were obtained using two analytical approaches, both methods yielding similar results. GENERAL SIGNIFICANCE: This study demonstrates the feasibility of directly measuring ACS activity in vivo and, since the activity of ACS can be affected by various pathological states such as cancer or diabetes, the proposed method could be used to non-invasively probe metabolic signatures of ACS in diseased tissue.

Ultra-high-resolution 3D imaging of atherosclerosis in mice with synchrotron differential phase contrast: a proof of concept study.

The goal of this study was to investigate the performance of 3D synchrotron differential phase contrast (DPC) imaging for the visualization of both macroscopic and microscopic aspects of atherosclerosis in the mouse vasculature ex vivo. The hearts and aortas of 2 atherosclerotic and 2 wild-type control mice were scanned with DPC imaging with an isotropic resolution of 15 μm. The coronary artery vessel walls were segmented in the DPC datasets to assess their thickness, and histological staining was performed at the level of atherosclerotic plaques. The DPC imaging allowed for the visualization of complex structures such as the coronary arteries and their branches, the thin fibrous cap of atherosclerotic plaques as well as the chordae tendineae. The coronary vessel wall thickness ranged from 37.4 ± 5.6 μm in proximal coronary arteries to 13.6 ± 3.3 μm in distal branches. No consistent differences in coronary vessel wall thickness were detected between the wild-type and atherosclerotic hearts in this proof-of-concept study, although the standard deviation in the atherosclerotic mice was higher in most segments, consistent with the observation of occasional focal vessel wall thickening. Overall, DPC imaging of the cardiovascular system of the mice allowed for a simultaneous detailed 3D morphological assessment of both large structures and microscopic details.

Online Dispute Resolution: Some Implications for the Emergence of Law in Cyberspace

"L’auteur Ethan Katsh analyse les problématiques posées par les relations de la communauté virtuelle de l’Internet et son processus en ligne de résolution des conflits. Il explique comment le cyberespace constitue un environnement intégral et indépendant qui développe ses propres règles normatives. L’évolution des normes au sein du cyberespace semble être une conséquence des interactions entre les acteurs, sans intervention législative fondamentale de la part des états. L’auteur trace l’évolution, depuis le début des années 1990, du processus en ligne de résolution des différends, principalement dans le domaine du commerce électronique. L’accroissement rapide des relations commerciales électroniques a entraîné une hausse des litiges dans ce domaine. Dans le cadre de tels litiges, les moyens en ligne de résolution des conflits offrent aux justiciables plus de facilité, de flexibilité et d’accessibilité que les moyens alternatifs traditionnels de résolution des conflits. C’est donc dans ce contexte qu’a été développé le système ""Squaretrade"" qui a pour objectif d’aider la résolution de conflits entre les utilisateurs de ""E-Bay"". Ce système présente l’avantage important d’encadrer et d’uniformiser le processus de résolution en définissant les termes généraux et spécifiques du conflit. L’auteur soutient que la principale fonction d’un tel système est d’organiser et d’administrer efficacement les communications entre les parties. Ainsi, cette fonction préserve le ""paradigme de la quatrième personne"", nécessaire aux processus alternatifs traditionnels de résolution de conflits. Par ailleurs, cette fonction, en tant que partie intégrante du programme informatique, constitue pour les justiciables une alternative intéressante aux règles législatives. Pour l’auteur, l’analyse de ce phénomène soulève des questions importantes concernant la création de normes et leur acceptation par les citoyens. L’auteur analyse par la suite le concept général de la formation des normes dans le contexte d’un environnement non régularisé. Il soutient que les normes émergeantes doivent toujours viser à développer une forme de légitimité auprès des justiciables. Dans le cadre du processus en ligne de résolution des conflits, cette légitimité doit être acquise autant auprès des parties au litige qu’auprès de la population en général. Toutefois, les attentes des parties au litige sont souvent très différentes de celles du public. L’auteur illustre ainsi comment certains processus en ligne de résolution de conflit ne réussissent pas à obtenir une telle légitimité, alors que d’autres s’établissent en tant qu’institutions reconnues. Dans ce contexte, les institutions en ligne de résolution de conflits devront développer leur propre valeur normative. Ainsi, les moyens en ligne de résolution des conflits remettent en question le processus traditionnel de formation des normes et peuvent être considérés comme des éléments d’un nouvel environnement normatif."

Synthesis of new zirconium diketiminate complexes and catalytic applications

Résumé: Dans le but de préparer des complexes de Zr pour la catalyse homogène de la polymérisation des lactides et de l’hydroamination des olefines, l’elaboration et l’optimisation d’une méthode systématique et efficace de synthèse des ligands dikétimines ayant différents substituants alkyles (R) à la position N,N’ a été realisée. Des dikétimines (nacnacRH) symétriques ont été obtenus avec une pureté de plus de 95 % et un rendement de 65 % lorsque R = Me et des rendements allant de 80 à 95 % lorsque le groupe R = n-Pr, i-Pr, i-Bu, Bu, Cy et (+)-CH(Me)Ph. La synthèse des dikétimines ayant des substituants N-alkyls différents, dite asymétriques, donne toujours un mélange statistique de trois ligands: nacnacR,R’H, nacnacR,RH et nacnacR’,R’H qui n’ont pu être separés. Seuls les dikétimines asymétriques avec un substituant N-alkyl et un autre N-aryl (nacnacR,ArH) ont été obtenus avec des rendements plus élevés que celui du mélange statistique. Par la suite, la complexation de ces ligands bidentés au Zr, la caractérisation de ces complexes et l’investigation de la réactivité ont été étudiés. Les complexes de Zr de type (nacnacR)2ZrCl2 ont été obtenus par deux voies de synthèse principales: la première consiste à traiter le sel de lithium du ligand avec le ZrCl4. La seconde est la réaction du ligand avec les complexes neutres d’alkyl-zirconium(IV) par protonation de l'alkyle coordonné. En solution, les complexes obtenus de (nacnacR)2ZrX2 possèdent un comportement dynamique via un « Bailar-twist » et les paramètres d'activation de cette isomérisation ont été calculés. Le complexe octaèdrique (nacnacBn)2ZrCl2 n'est pas réactif dans la carbozirconation et son alkylation n'était pas possible par l’échange des chlorures avec les alkyles. L’analogue diméthylé (nacnacBn)2ZrMe2 peut être préparé par alkylation du ZrCl4 avant la complexation du ligand. On a également observé que ce dernier n’est pas réactif dans la carbozirconation. L‘analogue diéthoxyde (nacnacBn)2Zr(OEt)2 est obtenu par échange des diméthyles avec les éthoxydes. La polymérisation du lactide avec celui-ci en tant que précurseur est relativement lente et ne peut être effectuée que dans le monomère fondu. Par conséquent, pour résoudre les problèmes rencontrés avec les complexes de zirconium (dikétiminates non-pontés), un ligand dikétimines pontés par le diaminocyclohexane, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-diméthylphényle) a été préparé. La complexation de ce ligand tetradenté au metal a été réalisée par deux voies de synthèse; la première est la réaction du sel de lithium de ce ligand avec le ZrCl4(THF)2. La deuxième est la déprotonation du ligand neutre avec le Zr(NMe2)4 et l’élimination du diméthylamine. Des complexes du type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 avec X = Cl, NMe2 ont été obtenus. Les ligands de chlorure sont dans ce cas facilement remplaçables par des éthoxydes ou des méthyles. On a observé l’activité la plus élevée jamais observée pour un complexe d’un métal du groupe 4 avec le complexe de (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 dans la polymérisation de lactide. L'étude cinétique a montré que la loi de vitesse est du premier ordre en catalyseur et en monomère et la constante de vitesse est k = 14 (1) L mol-1 s-1. L'analyse des polymères a montré l’obtention de masses moléculaires faibles et l’abscence de stéréocontrôle. La réaction de (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 avec le triflate d’argent donne le (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. Le complexe bis-triflate obtenu possède une activité catalytique elevée pour les additions du type aza-Michael. L’utilisation du R,R-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2 énantiopur comme catalyseur, dans les additions du type aza-Michael asymétriques donne le produit desiré avec un excès énantiomérique de 19%.

Analysis of the esophagogastric junction using the 3D high resolution manometry

Contexte & Objectifs : La manométrie perfusée conventionnelle et la manométrie haute résolution (HRM) ont permis le développement d’une variété de paramètres pour mieux comprendre la motilité de l'œsophage et quantifier les caractéristiques de la jonction œsophago-gastrique (JOG). Cependant, l'anatomie de la JOG est complexe et les enregistrements de manométrie détectent à la fois la pression des structures intrinsèques et des structures extrinsèques à l'œsophage. Ces différents composants ont des rôles distincts au niveau de la JOG. Les pressions dominantes ainsi détectées au niveau de la JOG sont attribuables au sphincter œsophagien inférieur (SOI) et aux piliers du diaphragme (CD), mais aucune des technologies manométriques actuelles n’est capable de distinguer ces différents composants de la JOG. Lorsqu’on analyse les caractéristiques de la JOG au repos, celle ci se comporte avant tout comme une barrière antireflux. Les paramètres manométriques les plus couramment utilisés dans ce but sont la longueur de la JOG et le point d’inversion respiratoire (RIP), défini comme le lieu où le pic de la courbe de pression inspiratoire change de positif (dans l’abdomen) à négatif (dans le thorax), lors de la classique manœuvre de « pull-through ». Cependant, l'importance de ces mesures reste marginale comme en témoigne une récente prise de position de l’American Gastroenterology Association Institute (AGAI) (1) qui concluait que « le rôle actuel de la manométrie dans le reflux gastro-œsophagien (RGO) est d'exclure les troubles moteurs comme cause des symptômes présentés par la patient ». Lors de la déglutition, la mesure objective de la relaxation de la JOG est la pression de relaxation intégrée (IRP), qui permet de faire la distinction entre une relaxation normale et une relaxation anormale de la JOG. Toutefois, puisque la HRM utilise des pressions moyennes à chaque niveau de capteurs, certaines études de manométrie laissent suggérer qu’il existe une zone de haute pression persistante au niveau de la JOG même si un transit est mis en évidence en vidéofluoroscopie. Récemment, la manométrie haute résolution « 3D » (3D-HRM) a été développée (Given Imaging, Duluth, GA) avec le potentiel de simplifier l'évaluation de la morphologie et de la physiologie de la JOG. Le segment « 3D » de ce cathéter de HRM permet l'enregistrement de la pression à la fois de façon axiale et radiale tout en maintenant une position fixe de la sonde, et évitant ainsi la manœuvre de « pull-through ». Par conséquent, la 3D-HRM devrait permettre la mesure de paramètres importants de la JOG tels que sa longueur et le RIP. Les données extraites de l'enregistrement fait par 3D-HRM permettraient également de différencier les signaux de pression attribuables au SOI des éléments qui l’entourent. De plus, l’enregistrement des pressions de façon radiaire permettrait d’enregistrer la pression minimale de chaque niveau de capteurs et devrait corriger cette zone de haute pression parfois persistante lors la déglutition. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient: 1) de décrire la morphologie de la JOG au repos en tant que barrière antireflux, en comparant les mesures effectuées avec la 3D-HRM en temps réel, par rapport à celle simulées lors d’une manœuvre de « pull-through » et de déterminer quelles sont les signatures des pressions attribuables au SOI et au diaphragme; 2) d’évaluer la relaxation de la JOG pendant la déglutition en testant l'hypothèse selon laquelle la 3D-HRM permet le développement d’un nouveau paradigme (appelé « 3D eSleeve ») pour le calcul de l’IRP, fondé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteur de pression le long de la JOG. Ce nouveau paradigme sera comparé à une étude de transit en vidéofluoroscopie pour évaluer le gradient de pression à travers la JOG. Méthodes : Nous avons utilisé un cathéter 3D-HRM, qui incorpore un segment dit « 3D » de 9 cm au sein d’un cathéter HRM par ailleurs standard. Le segment 3D est composé de 12 niveaux (espacés de 7.5mm) de 8 capteurs de pression disposés radialement, soit un total de 96 capteurs. Neuf volontaires ont été étudiés au repos, où des enregistrements ont été effectués en temps réel et pendant une manœuvre de « pull-through » du segment 3D (mobilisation successive du cathéter de 5 mm, pour que le segment 3D se déplace le long de la JOG). Les mesures de la longueur du SOI et la détermination du RIP ont été réalisées. La longueur de la JOG a été mesurée lors du « pull-through » en utilisant 4 capteurs du segment 3D dispersés radialement et les marges de la JOG ont été définies par une augmentation de la pression de 2 mmHg par rapport à la pression gastrique ou de l’œsophage. Pour le calcul en temps réel, les limites distale et proximale de la JOG ont été définies par une augmentation de pression circonférentielle de 2 mmHg par rapport à la pression de l'estomac. Le RIP a été déterminée, A) dans le mode de tracé conventionnel avec la méthode du « pull-through » [le RIP est la valeur moyenne de 4 mesures] et B) en position fixe, dans le mode de représentation topographique de la pression de l’œsophage, en utilisant l’outil logiciel pour déterminer le point d'inversion de la pression (PIP). Pour l'étude de la relaxation de la JOG lors de la déglutition, 25 volontaires ont été étudiés et ont subi 3 études de manométrie (10 déglutitions de 5ml d’eau) en position couchée avec un cathéter HRM standard et un cathéter 3D-HRM. Avec la 3D-HRM, l’analyse a été effectuée une fois avec le segment 3D et une fois avec une partie non 3D du cathéter (capteurs standard de HRM). Ainsi, pour chaque individu, l'IRP a été calculée de quatre façons: 1) avec la méthode conventionnelle en utilisant le cathéter HRM standard, 2) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment standard du cathéter 3D-HRM, 3) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment « 3D » du cathéter 3D-HRM, et 4) avec le nouveau paradigme (3D eSleeve) qui recueille la pression minimale de chaque niveau de capteurs (segment 3D). Quatorze autres sujets ont subi une vidéofluoroscopie simultanée à l’étude de manométrie avec le cathéter 3D-HRM. Les données de pression ont été exportés vers MATLAB ™ et quatre pressions ont été mesurées simultanément : 1) la pression du corps de l’œsophage, 2cm au-dessus de la JOG, 2) la pression intragastrique, 3) la pression radiale moyenne de la JOG (pression du eSleeve) et 4) la pression de la JOG en utilisant la pression minimale de chaque niveau de capteurs (pression du 3D eSleeve). Ces données ont permis de déterminer le temps permissif d'écoulement du bolus (FPT), caractérisé par la période au cours de laquelle un gradient de pression existe à travers la JOG (pression œsophagienne > pression de relaxation de la JOG > pression gastrique). La présence ou l'absence du bolus en vidéofluoroscopie et le FPT ont été codés avec des valeurs dichotomiques pour chaque période de 0,1 s. Nous avons alors calculé la sensibilité et la spécificité correspondant à la valeur du FPT pour la pression du eSleeve et pour la pression du 3D eSleeve, avec la vidéofluoroscopie pour référence. Résultats : Les enregistrements avec la 3D-HRM laissent suggérer que la longueur du sphincter évaluée avec la méthode du « pull-through » était grandement exagéré en incorporant dans la mesure du SOI les signaux de pression extrinsèques à l’œsophage, asymétriques et attribuables aux piliers du diaphragme et aux structures vasculaires. L’enregistrement en temps réel a permis de constater que les principaux constituants de la pression de la JOG au repos étaient attribuables au diaphragme. L’IRP calculé avec le nouveau paradigme 3D eSleeve était significativement inférieur à tous les autres calculs d'IRP avec une limite supérieure de la normale de 12 mmHg contre 17 mmHg pour l’IRP calculé avec la HRM standard. La sensibilité (0,78) et la spécificité (0,88) du 3D eSleeve étaient meilleurs que le eSleeve standard (0,55 et 0,85 respectivement) pour prédire le FPT par rapport à la vidéofluoroscopie. Discussion et conclusion : Nos observations suggèrent que la 3D-HRM permet l'enregistrement en temps réel des attributs de la JOG, facilitant l'analyse des constituants responsables de sa fonction au repos en tant que barrière antireflux. La résolution spatiale axiale et radiale du segment « 3D » pourrait permettre de poursuivre cette étude pour quantifier les signaux de pression de la JOG attribuable au SOI et aux structures extrinsèques (diaphragme et artéfacts vasculaires). Ces attributs du cathéter 3D-HRM suggèrent qu'il s'agit d'un nouvel outil prometteur pour l'étude de la physiopathologie du RGO. Au cours de la déglutition, nous avons évalué la faisabilité d’améliorer la mesure de l’IRP en utilisant ce nouveau cathéter de manométrie 3D avec un nouveau paradigme (3D eSleeve) basé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteurs de pression. Nos résultats suggèrent que cette approche est plus précise que celle de la manométrie haute résolution standard. La 3D-HRM devrait certainement améliorer la précision des mesures de relaxation de la JOG et cela devrait avoir un impact sur la recherche pour modéliser la JOG au cours de la déglutition et dans le RGO.

An investigation on the preparation and properties of certian semiconducting sulphide thin films

In this thesis the preparation and properties of thin films of certain semiconducting sulphides (sulphides of tin, copper and indium) are reported. As single source evaporation does not yield satisfactory films of these compounds for a variety of reasons, reactive evaporation of the metal in a sulphur atmosphere has been used for film preparation. It was found that for each metal sulphide a stoichimetric interval of fluxes and substrate temperature exists for the formation of the compound in accordance with the analysis of Guenther. The first chapter of the thesis gives a resume of the basic principles of semiconductor physics relevant to the work reported here. In the second chapter is discussed in detail the reactive evaporation techniques like ordinary reactive evaporation, activated reactive evaporation and reactive ion plating. Third chapter deals with the experimental techniques used in this study for film preparation and characterization. In the next seven chapters is discussed the preparation and properties of the compound films studied. The last chapter gives a general theory of the formation of compound films in various deposition techniques in terms of the kinetic energy of the film forming particles. It must be mentioned here that this is of fundamental importance to thin film deposition and is virtually untouched in the literature

Time-resolved gas-phase kinetic and quantum chemical studies of the reaction of silylene with oxygen

Time-resolved kinetic studies of the reaction of silylene, SiH2, generated by laser flash photolysis of phenylsilane, have been carried out to obtain rate constants for its bimolecular reaction with O-2. The reaction was studied in the gas phase over the pressure range 1-100 Torr in SF6 bath gas, at five temperatures in the range 297-600 K. The second order rate constants at 10 Torr were fitted to the Arrhenius equation: log(k/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = (-11.08 +/- 0.04) + (1.57 +/- 0.32 kJ mol(-1))/RT ln10 The decrease in rate constant values with increasing temperature, although systematic is very small. The rate constants showed slight increases in value with pressure at each temperature, but this was scarcely beyond experimental uncertainty. From estimates of Lennard-Jones collision rates, this reaction is occurring at ca. 1 in 20 collisions, almost independent of pressure and temperature. Ab initio calculations at the G3 level backed further by multi-configurational (MC) SCF calculations, augmented by second order perturbation theory (MRMP2), support a mechanism in which the initial adduct, H2SiOO, formed in the triplet state (T), undergoes intersystem crossing to the more stable singlet state (S) prior to further low energy isomerisation processes leading, via a sequence of steps, ultimately to dissociation products of which the lowest energy pair are H2O + SiO. The decomposition of the intermediate cyclo-siladioxirane, via O-O bond fission, plays an important role in the overall process. The bottleneck for the overall process appears to be the T -> S process in H2SiOO. This process has a small spin orbit coupling matrix element, consistent with an estimate of its rate constant of 1 x 10(9) s(-1) obtained with the aid of RRKM theory. This interpretation preserves the idea that, as in its reactions in general, SiH2 initially reacts at the encounter rate with O-2. The low values for the secondary reaction barriers on the potential energy surface account for the lack of an observed pressure dependence. Some comparisons are drawn with the reactions of CH2 + O-2 and SiCl2 + O-2.

Time-resolved gas-phase kinetic and quantum chemical studies of the reaction of silylene with nitric oxide

Time-resolved kinetic studies of the reaction of silylene, SiH2, generated by laser flash photolysis of phenylsilane, have been carried out to obtain rate constants for its bimolecular reaction with NO. The reaction was studied in the gas phase over the pressure range 1-100 Torr in SF6 bath gas at five temperatures in the range 299-592 K. The second-order rate constants at 10 Torr fitted the Arrhenius equation log(k/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = (- 11.66 +/- 0.01) + (6.20 +/- 0.10 kJ mol(-1))IRT In 10 The rate constants showed a variation with pressure of a factor of ca. 2 over the available range, almost independent of temperature. The data could not be fitted by RRKM calculations to a simple third body assisted association reaction alone. However, a mechanistic model with an additional (pressure independent) side channel gave a reasonable fit to the data. Ab initio calculations at the G3 level supported a mechanism in which the initial adduct, bent H2SiNO, can ring close to form cyclo-H2SiNO, which is partially collisionally stabilized. In addition, bent H2SiNO can undergo a low barrier isomerization reaction leading, via a sequence of steps, ultimately to dissociation products of which the lowest energy pair are NH2 + SiO. The rate controlling barrier for this latter pathway is only 16 kJ mol(-1) below the energy of SiH2 + NO. This is consistent with the kinetic findings. A particular outcome of this work is that, despite the pressure dependence and the effects of the secondary barrier (in the side reaction), the initial encounter of SiH2 with NO occurs at the collision rate. Thus, silylene can be as reactive with odd electron molecules as with many even electron species. Some comparisons are drawn with the reactions of CH2 + NO and SiCl2 + NO.

Time-resolved gas-phase kinetic and quantum chemical studies of reactions of silylene with chlorine-containing species. 1. HCl

Time-resolved kinetic studies of the reaction of silylene, SiH2, generated by laser flash photolysis of phenylsilane, have been carried out to obtain rate constants for its bimolecular reaction with HCL The reaction was studied in the gas phase at 10 Torr total pressure in SF6 bath gas, at five temperatures in the range of 296-611 K. The second-order rate constants fitted the Arrhenius equation: log(k/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = (-11.51 +/- 0.06) + (1.92 +/- 0.47 kJ mol(-1))/RTIn10 Experiments at other pressures showed that these rate constants were unaffected by pressure in the range of 10-100 Torr, but showed small decreases in value of no more than 20% ( +/- 10%) at I Toff, at both the highest and lowest temperatures. The data are consistent with formation of an initial weakly bound donor-acceptor complex, which reacts by two parallel pathways. The first is by chlorine-to-silicon H-shift to make vibrationally excited chlorosilane, SiH3Cl*, which yields HSiCl by H-2 elimination from silicon. In the second pathway, the complex proceeds via H-2 elimination (4-center process) to make chlorosilylene, HSiCl, directly. This interpretation is supported by ab initio quantum calculations carried out at the G3 level which reveal the direct H-2 elimination route for the first time. RRKM modeling predicts the approximate magnitude of the pressure effect but is unable to determine the proportions of each pathway. The experimental data agree with the only previous measurements at room temperature. Comparisons with other reactions of SiH2 are also drawn.

Time-resolved gas-phase kinetic and quantum chemical studies of reactions of silylene with chlorine-containing species. 2. CH3Cl

Time-resolved kinetic studies of the reaction of silylene, SiH2, generated by laser flash photolysis of both silacyclopent-3-ene and phenylsilane, have been carried out to obtain second-order rate constants for its reaction with CH3Cl. The reaction was studied in the gas phase at six temperatures in the range 294-606 K. The second-order rate constants gave a curved Arrhenius plot with a minimum value at T approximate to 370 K. The reaction showed no pressure dependence in the presence of up to 100 Torr SF6. The rate constants, however, showed a weak dependence on laser pulse energy. This suggests an interpretation requiring more than one contributing reaction pathway to SiH2 removal. Apart from a direct reaction of SiH2 with CH3Cl, reaction of SiH2 with CH3 (formed by photodissociation of CH3Cl) seems probable, with contributions of up to 30% to the rates. Ab initio calculations (G3 level) show that the initial step of reaction of SiH2 with CH3Cl is formation of a zwitterionic complex (ylid), but a high-energy barrier rules out the subsequent insertion step. On the other hand, the Cl-abstraction reaction leading to CH3 + ClSiH2 has a low barrier, and therefore, this seems the most likely candidate for the main reaction pathway of SiH2 with CH3Cl. RRKM calculations on the abstraction pathway show that this process alone cannot account for the observed temperature dependence of the rate constants. The data are discussed in light of studies of other silylene reactions with haloalkanes.

Experimental and theoretical evidence for homogeneous catalysis in the gas-phase reaction of SiH2 with H2O (and D2O): a combined kinetic and quantum chemical study

Time-resolved kinetic studies of the reaction of silylene, SiH2, with H2O and with D2O have been carried out in the gas phase at 297 K and at 345 K, using laser flash photolysis to generate and monitor SiH2. The reaction was studied independently as a function of H2O (or D2O) and SF6 (bath gas) pressures. At a fixed pressure of SF6 (5 Torr), [SiH2] decay constants, k(obs), showed a quadratic dependence on [H2O] or [D2O]. At a fixed pressure of H2O or D2O, k(obs) Values were strongly dependent on [SF6]. The combined rate expression is consistent with a mechanism involving the reversible formation of a vibrationally excited zwitterionic donor-acceptor complex, H2Si...OH2 (or H2Si...OD2). This complex can then either be stabilized by SF6 or it reacts with a further molecule of H2O (or D2O) in the rate-determining step. Isotope effects are in the range 1.0-1.5 and are broadly consistent with this mechanism. The mechanism is further supported by RRKM theory, which shows the association reaction to be close to its third-order region of pressure (SF6) dependence. Ab initio quantum calculations, carried out at the G3 level, support the existence of a hydrated zwitterion H2Si...(OH2)(2), which can rearrange to hydrated silanol, with an energy barrier below the reaction energy threshold. This is the first example of a gas-phase-catalyzed silylene reaction.

Crystal structure of the complementary quadruplex formed by d(GCATGCT) at atomic resolution

Here we report the crystal structure of the DNA heptanucleotide sequence d(GCATGCT) determined to a resolution of 1.1 Angstrom. The sequence folds into a complementary loop structure generating several unusual base pairings and is stabilised through cobalt hexammine and highly defined water sites. The single stranded loop is bound together through the G(N2)-C(O2) intra-strand H-bonds for the available G/C residues, which form further Watson-Crick pairings to a complementary sequence, through 2-fold symmetry, generating a pair of non-planar quadruplexes at the heart of the structure. Further, four adenine residues stack in pairs at one end, H-bonding through their N7-N6 positions, and are additionally stabilised through two highly conserved water positions at the structural terminus. This conformation is achieved through the rotation of the central thymine base at the pinnacle of the loop structure, where it stacks with an adjacent thymine residue within the lattice. The crystal packing yields two halved biological units, each related across a 2-fold symmetry axis spanning a cobalt hexammine residue between them, which stabilises the quadruplex structure through H-bonds to the phosphate oxygens and localised hydration.

Insights into redox cycling of sulfur and iron in peatlands using high-resolution diffusive equilibrium thin film (DET) gel probe sampling

High spatial resolution vertical profiles of pore-water chemistry have been obtained for a peatland using diffusive equilibrium in thin films (DET) gel probes. Comparison of DET pore-water data with more traditional depth-specific sampling shows good agreement and the DET profiling method is less invasive and less likely to induce mixing of pore-waters. Chloride mass balances as water tables fell in the early summer indicate that evaporative concentration dominates and there is negligible lateral flow in the peat. Lack of lateral flow allows element budgets for the same site at different times to be compared. The high spatial resolution of sampling also enables gradients to be observed that permit calculations of vertical fluxes. Sulfate concentrations fall at two sites with net rates of 1.5 and 5.0nmol cm− 3 day− 1, likely due to a dominance of bacterial sulfate reduction, while a third site showed a net gain in sulfate due to oxidation of sulfur over the study period at an average rate of 3.4nmol cm− 3 day− 1. Behaviour of iron is closely coupled to that of sulfur; there is net removal of iron at the two sites where sulfate reduction dominates and addition of iron where oxidation dominates. The profiles demonstrate that, in addition to strong vertical redox related chemical changes, there is significant spatial heterogeneity. Whilst overall there is evidence for net reduction of sulfate within the peatland pore-waters, this can be reversed, at least temporarily, during periods of drought when sulfide oxidation with resulting acid production predominates.

Time-resolved gas-phase kinetic, quantum chemical and RRKM studies of reactions of silylene with cyclic ethers

Time-resolved kinetic studies of silylene, SiH2, generated by laser flash photolysis of phenylsilane, have been carried out to obtain rate constants for its bimolecular reactions with oxirane, oxetane, and tetrahydrofuran (THF). The reactions were studied in the gas phase over the pressure range 1-100 Torr in SF6 bath gas, at four or five temperatures in the range 294-605 K. All three reactions showed pressure dependences characteristic of third-body-assisted association reactions with, surprisingly, SiH2 + oxirane showing the least and SiH2 + THF showing the most pressure dependence. The second-order rate constants obtained by extrapolation to the high-pressure limits at each temperature fitted the Arrhenius equations where the error limits are single standard deviations: log(k(oxirane)(infinity)/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = (-11.03 +/- 0.07) + (5.70 +/- 0.51) kJ mol(-1)/RT In 10 log(k(oxetane)(infinity)/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = (-11.17 +/- 0.11) + (9.04 +/- 0.78) kJ mol(-1)/RT In 10 log(k(THF)(infinity)/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = (-10.59 +/- 0.10) + (5.76 +/- 0.65) kJ mol(-1)/RT In 10 Binding-energy values of 77, 97, and 92 kJ mol(-1) have been obtained for the donor-acceptor complexes of SiH2 with oxirane, oxetane, and THF, respectively, by means of quantum chemical (ab initio) calculations carried Out at the G3 level. The use of these values to model the pressure dependences of these reactions, via RRKM theory, provided a good fit only in the case of SiH2 + THF. The lack of fit in the other two cases is attributed to further reaction pathways for the association complexes of SiH2 with oxirane and oxetane. The finding of ethene as a product of the SiH2 + oxirane reaction supports a pathway leading to H2Si=O + C2H4 predicted by the theoretical calculations of Apeloig and Sklenak.