Direct modulation of electroluminescence from silicon nanocrystals beyond radiative recombination rates

We propose a light emitting transistor based on silicon nanocrystals provided with 200 Mbits/ s built-in modulation. Suppression of electroluminescence from silicon nanocrystals embedded into the gate oxide of a field effect transistor is achieved by fast Auger quenching. In this process, a modulating drain signal causes heating of carriers in the channel and facilitates the charge injection into the nanocrystals. This excess of charge enables fast nonradiative processes that are used to obtain 100% modulation depths at modulating voltages of 1 V.

Influence of average size and interface passivation on the spectral emission of Si nanocrystals embedded in SiO2

The correlation between the structural (average size and density) and optoelectronic properties [band gap and photoluminescence (PL)] of Si nanocrystals embedded in SiO2 is among the essential factors in understanding their emission mechanism. This correlation has been difficult to establish in the past due to the lack of reliable methods for measuring the size distribution of nanocrystals from electron microscopy, mainly because of the insufficient contrast between Si and SiO2. With this aim, we have recently developed a successful method for imaging Si nanocrystals in SiO2 matrices. This is done by using high-resolution electron microscopy in conjunction with conventional electron microscopy in dark field conditions. Then, by varying the time of annealing in a large time scale we have been able to track the nucleation, pure growth, and ripening stages of the nanocrystal population. The nucleation and pure growth stages are almost completed after a few minutes of annealing time at 1100°C in N2 and afterward the ensemble undergoes an asymptotic ripening process. In contrast, the PL intensity steadily increases and reaches saturation after 3-4 h of annealing at 1100°C. Forming gas postannealing considerably enhances the PL intensity but only for samples annealed previously in less time than that needed for PL saturation. The effects of forming gas are reversible and do not modify the spectral shape of the PL emission. The PL intensity shows at all times an inverse correlation with the amount of Pb paramagnetic centers at the Si-SiO2 nanocrystal-matrix interfaces, which have been measured by electron spin resonance. Consequently, the Pb centers or other centers associated with them are interfacial nonradiative channels for recombination and the emission yield largely depends on the interface passivation. We have correlated as well the average size of the nanocrystals with their optical band gap and PL emission energy. The band gap and emission energy shift to the blue as the nanocrystal size shrinks, in agreement with models based on quantum confinement. As a main result, we have found that the Stokes shift is independent of the average size of nanocrystals and has a constant value of 0.26±0.03 eV, which is almost twice the energy of the Si¿O vibration. This finding suggests that among the possible channels for radiative recombination, the dominant one for Si nanocrystals embedded in SiO2 is a fundamental transition spatially located at the Si¿SiO2 interface with the assistance of a local Si-O vibration.

Insertion of green fluorescent protein into nonstructural protein 5A allows direct visualization of functional hepatitis C virus replication complexes.

Hepatitis C virus (HCV) replicates its genome in a membrane-associated replication complex, composed of viral proteins, replicating RNA and altered cellular membranes. We describe here HCV replicons that allow the direct visualization of functional HCV replication complexes. Viable replicons selected from a library of Tn7-mediated random insertions in the coding sequence of nonstructural protein 5A (NS5A) allowed the identification of two sites near the NS5A C terminus that tolerated insertion of heterologous sequences. Replicons encoding green fluorescent protein (GFP) at these locations were only moderately impaired for HCV RNA replication. Expression of the NS5A-GFP fusion protein could be demonstrated by immunoblot, indicating that the GFP was retained during RNA replication and did not interfere with HCV polyprotein processing. More importantly, expression levels were robust enough to allow direct visualization of the fusion protein by fluorescence microscopy. NS5A-GFP appeared as brightly fluorescing dot-like structures in the cytoplasm. By confocal laser scanning microscopy, NS5A-GFP colocalized with other HCV nonstructural proteins and nascent viral RNA, indicating that the dot-like structures, identified as membranous webs by electron microscopy, represent functional HCV replication complexes. These findings reveal an unexpected flexibility of the C-terminal domain of NS5A and provide tools for studying the formation and turnover of HCV replication complexes in living cells.

New loci associated with birth weight identify genetic links between intrauterine growth and adult height and metabolism.

Birth weight within the normal range is associated with a variety of adult-onset diseases, but the mechanisms behind these associations are poorly understood. Previous genome-wide association studies of birth weight identified a variant in the ADCY5 gene associated both with birth weight and type 2 diabetes and a second variant, near CCNL1, with no obvious link to adult traits. In an expanded genome-wide association meta-analysis and follow-up study of birth weight (of up to 69,308 individuals of European descent from 43 studies), we have now extended the number of loci associated at genome-wide significance to 7, accounting for a similar proportion of variance as maternal smoking. Five of the loci are known to be associated with other phenotypes: ADCY5 and CDKAL1 with type 2 diabetes, ADRB1 with adult blood pressure and HMGA2 and LCORL with adult height. Our findings highlight genetic links between fetal growth and postnatal growth and metabolism.

Identification of heart rate-associated loci and their effects on cardiac conduction and rhythm disorders.

Elevated resting heart rate is associated with greater risk of cardiovascular disease and mortality. In a 2-stage meta-analysis of genome-wide association studies in up to 181,171 individuals, we identified 14 new loci associated with heart rate and confirmed associations with all 7 previously established loci. Experimental downregulation of gene expression in Drosophila melanogaster and Danio rerio identified 20 genes at 11 loci that are relevant for heart rate regulation and highlight a role for genes involved in signal transmission, embryonic cardiac development and the pathophysiology of dilated cardiomyopathy, congenital heart failure and/or sudden cardiac death. In addition, genetic susceptibility to increased heart rate is associated with altered cardiac conduction and reduced risk of sick sinus syndrome, and both heart rate-increasing and heart rate-decreasing variants associate with risk of atrial fibrillation. Our findings provide fresh insights into the mechanisms regulating heart rate and identify new therapeutic targets.

Teores de Fe, Mn, Zn, Cu, Ni E Co em solos de referência de Pernambuco

Metais pesados formam um grupo de elementos com particularidades relevantes e de ocorrência natural no ambiente, como elementos acessórios na constituição de rochas. Esses elementos, apesar de associados à toxidez, exigem tratamento diferenciado em relação aos xenobióticos, uma vez que diversos metais possuem essencialidade (Fe, Mn, Cu, Zn e Ni) e benefício (Co) comprovados para as plantas. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi determinar os teores naturais dos metais Fe, Mn, Zn, Ni, Cu e Co nos solos de referência de Pernambuco. Foram coletadas amostras de solo nas três regiões fisiográficas (Zona da Mata, Agreste e Sertão), dos dois primeiros horizontes dos 35 solos de referência do Estado de Pernambuco. A digestão das amostras baseou-se no método 3051A (USEPA, 1998), e a determinação foi efetuada em ICP-OES. Correlações significativas foram estabelecidas entre os metais e entre estes e a fração argila do solo, em ambos os horizontes, indicando a associação comum da maioria dos metais com solos mais argilosos. A maioria dos solos apresentou teores de Fe, Mn, Zn, Cu, Ni e Co menores que os de solos de outras regiões do País, com litologia mais máfica, o que corrobora o fato de que os teores desses elementos são mais diretamente relacionados aos minerais Fe-magnesianos. Os resultados indicam baixo potencial dos solos de Pernambuco em liberar Cu, Co e Ni para plantas, enquanto deficiências de Zn, Fe e Mn são menos prováveis. Os teores naturais de Fe, Mn, Zn, Cu, Ni e Co determinados podem ser utilizados como base para definição dos Valores de Referência de Qualidade para os solos de Pernambuco, de acordo com o preconizado pela legislação nacional.

Tolerância e potencial fitorremediador de Stizolobium aterrimum associada ao fungo micorrízico arbuscular Glomus etunicatum em solo contaminado por chumbo

A poluição do solo com metais pesados tem aumentado significativamente nos últimos anos, devido à ação antrópica. Diversas técnicas podem ser utilizadas para reverter ou minimizar a condição de contaminação do solo, porém muitas delas são prejudiciais ao solo. Uma alternativa é a utilização da fitorremediação, já que as plantas possuem a capacidade de absorver elementos do solo e, dessa maneira, promover sua descontaminação com teores excessivos de metais e outros elementos potencialmente tóxicos. A associação de plantas com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) pode influenciar a absorção desses elementos. Com o objetivo de avaliar o potencial fitorremediador de plantas de Stizolobium aterrimum associadas ou não a FMAs em solos com concentrações crescentes de Pb, realizou-se um experimento sob condições de casa de vegetação, em esquema fatorial 4 x 2. Os tratamentos consistiram na adição de quatro doses de Pb (0, 250, 500 e 1.000 mg dm-3) e da inoculação ou não de FMA. Os resultados mostraram que a planta foi tolerante ao Pb nas doses utilizadas. A associação com FMA não influenciou a absorção de Pb pela planta. No entanto, a micorrização influenciou a fixação biológica de N2, observando-se maior atividade da enzima nitrogenase em plantas micorrizadas. Apesar dos bons resultados obtidos com relação à tolerância dessa planta ao Pb, mais estudos precisam ser realizados acerca da absorção desse elemento, principalmente em solo multicontaminado, que é a realidade encontrada em sistemas poluídos.

Teores naturais de bário em solos de referência do estado de Pernambuco

O bário (Ba) é um metal alcalino terroso de ocorrência natural no solo. É constituinte de carbonatos, sulfatos e silicatos e ocorre como substituto isomórfico de elementos como Ca e K nos minerais. Quando disponível em elevados teores no solo, o Ba pode causar toxidez a diversos organismos vivos. Para considerar que determinado solo está livre de contaminação por esse elemento, faz-se necessário conhecer os teores de Ba nesse solo em condição natural. Portanto, a determinação de teores naturais de Ba em solos é essencial para a construção de uma legislação que sirva de base ao monitoramento e remediação de áreas contaminadas por esse elemento e que seja adequada à realidade pedológica local. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa foi determinar os teores naturais de Ba como base de referência de qualidade para os Solos de Referência do Estado de Pernambuco. Foram coletadas amostras dos dois primeiros horizontes dos 35 perfis de referência, as quais foram submetidas à digestão ácida em micro-ondas (método 3051A). Nos extratos obtidos foi efetuada a determinação dos teores de Ba por ICP-OES. Observaram-se teores de Ba superiores aos valores de prevenção e de investigação estabelecidos pela legislação brasileira (CONAMA, 2009), corroborando a necessidade de maior conhecimento das diversidades regionais para a elaboração de normas nacionais. Os teores naturais de Ba determinados nos solos podem ser utilizados como base para a definição dos valores de referência de qualidade para Ba nos solos de Pernambuco, de acordo com o preconizado pela legislação nacional.

Variação nos atributos do solo em sistemas de manejo com adição de cama de frango

A cama de frango constitui-se em adubo orgânico com boas características agronômicas, podendo ser bom condicionador das propriedades físicas do solo. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar alterações nas propriedades do solo em sistemas de plantio direto com adição de cama de frango. O estudo foi feito em três camadas (0-10, 10-20 e 20-30 cm) e três repetições, em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico submetido a plantio direto contínuo nos últimos anos, com rotação principalmente de soja, milho, algodão e milheto. Os tratamentos foram: sistema com adubação mineral (S2), com adição de cama de frango crua (S3), com adição de cama de frango compostada (S4) e uma área não manejada de Cerrado nativo (S1). Os sistemas de manejo induziram em ordem crescente - S4, S2, S3 - à degradação dos atributos do solo em relação à vegetação nativa (S1), e isso foi quantificado pelos menores valores de carbono total, diâmetro e estabilidade de agregados, macroporosidade e condutividade hidráulica saturada e pelos maiores valores de densidade e resistência do solo à penetração e microporosidade. A cama de frango crua revelou-se mais vantajosa na disponibilidade de nitrogênio total e menos eficiente em garantir a qualidade física do solo. A cama de frango compostada proporcionou atributos mais semelhantes às condições naturais.

Potencial de fertilizantes e corretivos no aporte de micronutrientes ao solo

Fertilizantes e corretivos, ao serem aplicados nos solos, fornecem micronutrientes como impurezas residuais da sua fabricação, os quais podem ser importantes fontes para as culturas. Em decorrência disso, o objetivo deste trabalho foi quantificar os teores dos micronutrientes Zn, Cu, Fe, Mn e Ni em fertilizantes e corretivos comercializados no Nordeste brasileiro, visando avaliar o potencial desses insumos no fornecimento indireto de micronutrientes às culturas agrícolas. Os insumos analisados neste estudo (24 amostras de fertilizantes e 26 de corretivos) foram coletados nos Estados da Bahia e Pernambuco pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) e digeridos pelo método 3051A (USEPA, 1998). As determinações dos micronutrientes foram feitas por espectrofotometria de absorção atômica. Amostras de fertilizante SRM 695 (National Institute of Standards and Technology - NIST) e spikes foram adicionadas para controle de qualidade das análises. Os fertilizantes fosfatados, em geral, apresentaram maiores teores de micronutrientes do que os demais produtos testados. Os fertilizantes e corretivos avaliados representam uma fonte de micronutrientes ao solo que não pode ser desprezada. No entanto, a real disponibilidade desses elementos aportados ao solo necessita ser avaliada em estudos com plantas, pois fatores como solubilidade dos insumos, absorção pelas culturas, reações com o solo e perdas por precipitação e lixiviação devem ser considerados.