Mechanische Eigenschaften von freitragenden artifiziellen und nativen Membranen

This thesis presents a new method to explore the local mechanical properties such as bending modulus or surface tension of artificial and native pore-spanning membranes. Therefore the elastic response of a free-standing membrane to a local indentation by the means of atomic force microscopy is measured. Starting point are highly hexagonal ordered pores in alumina produced by electrochemical anodization of planar aluminium. The homogeneous pore radius can by tailored in the range of 10 nm up to 200 nm, but radius of 33 nm, 90 nm and 200 nm turned out to be best suited for investigation of the mechanical properties of pore-spanning native or artificial membranes. In this work artificial membrane systems consisting of DODAB as a bilayer in gel phase or DOTAP as a fluide membrane are spreaded by vesicle absorption on hexagonal structured pores after chemisorption of a 3-mercaptopropionic acid monolayer. Centrally indenting these nanodrums with an atomic force microscope tip yields force-indentation curves, which are quantitatively analyzed by solving the corresponding shape equations of continuum curvature elasticity. Since the measured response depends in a known way on the system geometry (pore size, tip radius) and on material parameters (bending modulus, lateral tension, adhesion), this opens the possibility to monitor local elastic properties of lipid membranes in a well-controlled setting. Additionally the locally distributed mechanical properties of pore-spanning artificial membranes are compared to those of native pore-spanning membranes. Therefore the basal membrane of MDCK II cells was prepared on porous alumina assays and their mechanical properties were analyzed by means of atomic force microscopy. Finally the elastic behavior such as the Young modulus of living MDCK II cells under various osmotic pressures is investigated. By changing the osmolarity in the extracellular region of MDCK II cells a volume change is induced according to hydration and dehydration of the cells, respectively. This volume change induces also a change in the elastic behavior of the cell, which is quantified by the means of force spectroscopy.

Untersuchung der lateralen Organisation und Phasenumwandlung von festkörperunterstützten Lipidmembranen

Im ersten Teil der Arbeit wurde das Bindungsverhalten von Annexin A1 und Annexin A2t an festkörperunterstützte Lipidmembranen aus POPC und POPS untersucht. Für beide Proteine konnte mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie gezeigt werden, dass irreversible Bindung nur in Anwesenheit von POPS auftritt. Durch rasterkraftmikroskopische Aufnahmen konnte die laterale Organisation der Annexine auf der Lipidmembran dargestellt werden. Beide Proteine lagern sich in Form lateraler Aggregate (zweidimensionale Domänen) auf der Oberfläche an, außerdem ist der Belegungsgrad und die Größe der Domänen von der Membranzusammensetzung und der Calciumkonzentration abhängig. Mit zunehmendem POPS-Gehalt und Calciumkonzentration steigt der Belegungsgrad an und der mittlere Domänenradius wird kleiner. Diese Ergebnisse konnten in Verbindung mit detaillierten Bindungsstudien des Annexins A1 mit der Quarzmikrowaage verwendet werden, um ein Bindungsmodell auf Basis einer heterogenen Oberfläche zu entwickeln. Auf einer POPC-reichen Matrix findet reversible Adsorption statt und auf POPS-reichen Domänen irreversible Adsorption. Durch die Anpassung von dynamischen Monte Carlo-Simulationen basierend auf einer zweidimensionalen zufälligen sequentiellen Adsorption konnten Erkenntnisse über die Membranstruktur und die kinetischen Ratenkonstanten in Abhängigkeit von der Calciumkonzentration und der Inkubationszeit des Proteins gewonnen werden. Die irreversible Bindung ist in allen Calciumkonzentrationsbereichen schneller als die reversible. Außerdem zeigt die irreversible Adsorption eine deutlich stärkere Abhängigkeit von der Calciumkonzentration. Ein kleinerer Belegungsgrad bei niedrigen Ca2+-Gehalten ist hauptsächlich durch die Abnahme der verfügbaren Bindungsplätze auf der Oberfläche zu erklären. Die gute Übereinstimmung der aus den Monte Carlo-Simulationen erhaltenen Domänenstrukturen mit den rasterkraftmikroskopischen Aufnahmen und die Tatsache, dass sich die simulierten Resonanzfrequenzverläufe problemlos an die experimentellen Kurven aus den QCM-Messungen anpassen ließen, zeigt die gute Anwendbarkeit des entwickelten Simulationsprogramms auf die Adsorption von Annexin A1. Die Extraktion der kinetischen Parameter aus dem zweidimensionalen RSA-Modell ist mit Sicherheit einem einfachen Langmuir-Ansatz überlegen. Bei einem Langmuir-Modell erfolgt eine integrale Erfassung einer einzelnen makroskopischen Geschwindigkeitskonstante, während durch das RSA-Modell eine differenzierte Betrachtung des reversiblen und irreversiblen Bindungsprozesses möglich ist. Zusätzlich lassen sich mikroskopische Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit gewinnen. Im zweiten Teil der Arbeit wurde das thermotrope Phasenverhalten von festkörperunterstützten Phospholipidbilayern untersucht. Dazu wurden mikrostrukturierte, frei stehende Membranstreifen präpariert und mit Hilfe der bildgebenden Ellipsometrie untersucht. Dadurch konnten die temperaturabhängigen Verläufe der Schichtdicke und der lateralen Membranausdehnung parallel beobachtet werden. Die ermittelten Phasenübergangstemperaturen von DMPC, diC15PC und DPPC lagen 2 - 3 °C oberhalb der Literaturwerte für vesikuläre Systeme. Außerdem wurde eine deutliche Verringerung der Kooperativität der Phasenumwandlung gefunden, was auf einen großen Einfluss des Substrats bei den festkörperunterstützten Lipidmembranen schließen lässt. Zusätzlich wurde ein nicht systematischer Zusammenhang der Ergebnisse von der Oberflächenpräparation gefunden, der es unabdingbar macht, bei Untersuchungen von festkörperunterstützten Substraten einen internen Standard einzuführen. Bei der Analyse des thermotropen Phasenübergangsverhaltens von DMPC/Cholesterol - Gemischen wurde daher die individuelle Adressierbarkeit der strukturierten Lipidmembranen ausgenutzt und ein Lipidstreifen aus reinem DMPC als Standard verwendet. Auf diese Weise konnte gezeigt werden, dass das für Phospholipide typische Phasenübergangsverhalten ab 30 mol% Cholesterol in der Membran nicht mehr vorhanden ist. Dies ist auf die Bildung einer nur durch höhere Sterole induzierten fluiden Phase mit hoch geordneten Acylketten zurückzuführen. Abschließend konnte durch die Zugabe von Ethanol zu einer mikrostrukturierten DMPC-Membran die Bildung eines interdigitierten Bilayers nachgewiesen werden. Die bildgebende Ellipsometrie ist eine sehr gute Methode zur Untersuchung festkörperunterstützter Lipidmembranen, da sie über ein sehr gutes vertikales und ein ausreichendes laterales Auflösungsvermögen besitzt. Sie ist darin zwar einem Rasterkraftmikroskop noch unterlegen, besitzt dafür aber eine einfachere Handhabung beim Umgang mit Flüssigkeiten und in der Temperierung, eine schnellere Bildgebung und ist als optische Methode nicht-invasiv.

Elastizität porenüberspannender Membranen: eine kraftmikroskopische Studie

Membranen spielen eine essentielle Rolle bei vielen wichtigen zellulären Prozessen. Sie ermöglichen die Erzeugung von chemischen Gradienten zwischen dem Zellinneren und der Umgebung. Die Zellmembran übernimmt wesentliche Aufgaben bei der intra- und extrazellulären Signalweiterleitung und der Adhäsion an Oberflächen. Durch Prozesse wie Endozytose und Exozytose werden Stoffe in oder aus der Zelle transportiert, eingehüllt in Vesikel, welche aus der Zellmembran geformt werden. Zusätzlich bietet sie auch Schutz für das Zellinnere. Der Hauptbestandteil einer Zellmembran ist die Lipiddoppelschicht, eine zweidimensionale fluide Matrix mit einer heterogenen Zusammensetzung aus unterschiedlichen Lipiden. In dieser Matrix befinden sich weitere Bausteine, wie z.B. Proteine. An der Innenseite der Zelle ist die Membran über Ankerproteine an das Zytoskelett gekoppelt. Dieses Polymernetzwerk erhöht unter anderem die Stabilität, beeinflusst die Form der Zelle und übernimmt Funktionenrnbei der Zellbewegung. Zellmembranen sind keine homogenen Strukturen, je nach Funktion sind unterschiedliche Lipide und Proteine in mikrsokopischen Domänen angereichert.Um die grundlegenden mechanischen Eigenschaften der Zellmembran zu verstehen wurde im Rahmen dieser Arbeit das Modellsystem der porenüberspannenden Membranen verwendet.Die Entwicklung der porenüberspannenden Membranen ermöglicht die Untersuchung von mechanischen Eigenschaften von Membranen im mikro- bis nanoskopischen Bereich mit rasterkraftmikroskopischen Methoden. Hierbei bestimmen Porosität und Porengröße des Substrates die räumliche Auflösung, mit welcher die mechanischen Parameter untersucht werdenrnkönnen. Porenüberspannende Lipiddoppelschichten und Zellmembranen auf neuartigen porösen Siliziumsubstraten mit Porenradien von 225 nm bis 600 nm und Porositäten bis zu 30% wurden untersucht. Es wird ein Weg zu einer umfassenden theoretischen Modellierung der lokalen Indentationsexperimente und der Bestimmung der dominierenden energetischen Beiträge in der Mechanik von porenüberspannenden Membranen aufgezeigt. Porenüberspannende Membranen zeigen eine linear ansteigende Kraft mit zunehmender Indentationstiefe. Durch Untersuchung verschiedener Oberflächen, Porengrößen und Membranen unterschiedlicher Zusammensetzung war es für freistehende Lipiddoppelschichten möglich, den Einfluss der Oberflächeneigenschaften und Geometrie des Substrates, sowie der Membranphase und des Lösungsmittels auf die mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Es ist möglich, die experimentellen Daten mit einem theoretischen Modell zu beschreiben. Hierbei werden Parameter wie die laterale Spannung und das Biegemodul der Membran bestimmt. In Abhängigkeit der Substrateigenschaften wurden für freitragende Lipiddoppelschichten laterale Spannungen von 150 μN/m bis zu 31 mN/m gefunden für Biegemodulde zwischen 10^(−19) J bis 10^(−18) J. Durch Kraft-Indentations-Experimente an porenüberspannenden Zellmembranen wurde ein Vergleich zwischen dem Modell der freistehenden Lipiddoppelschichten und nativen Membranen herbeigeführt. Die lateralen Spannungen für native freitragende Membranen wurden zu 50 μN/m bestimmt. Weiterhin konnte der Einfluss des Zytoskeletts und der extrazellulä-rnren Matrix auf die mechanischen Eigenschaften bestimmt und innerhalb eines basolateralen Zellmembranfragments kartiert werden, wobei die Periodizität und der Porendurchmesser des Substrates das räumliche Auflösungsvermögen bestimmen. Durch Fixierung der freistehenden Zellmembran wurde das Biegemodul der Membran um bis zu einem Faktor 10 erhöht. Diese Arbeit zeigt wie lokal aufgelöste, mechanische Eigenschaften mittels des Modellsystems der porenüberspannenden Membranen gemessen und quantifiziert werden können. Weiterhin werden die dominierenden energetischen Einflüsse diskutiert, und eine Vergleichbarkeit zurnnatürlichen Membranen hergestellt.rn

Electrical scanning probe microscopy on organic optoelectronic structures

In the field of organic optoelectronics, the nanoscale structure of the materials has huge im-pact on the device performance. Here, scanning force microscopy (SFM) techniques become increasingly important. In addition to topographic information, various surface properties can be recorded on a nanometer length scale, such as electrical conductivity (conductive scanning force microscopy, C-SFM) and surface potential (Kelvin probe force microscopy, KPFM).rnrnIn the context of this work, the electrical SFM modes were applied to study the interplay be-tween morphology and electrical properties in hybrid optoelectronic structures, developed in the group of Prof. J. Gutmann (MPI-P Mainz). In particular, I investigated the working prin-ciple of a novel integrated electron blocking layer system. A structure of electrically conduct-ing pathways along crystalline TiO2 particles in an insulating matrix of a polymer derived ceramic was found and insulating defect structures could be identified. In order to get insights into the internal structure of a device I investigated a working hybrid solar cell by preparing a cross cut with focused ion beam polishing. With C-SFM, the functional layers could be identified and the charge transport properties of the novel active layer composite material could be studied. rnrnIn C-SFM, soft surfaces can be permanently damaged by (i) tip induced forces, (ii) high elec-tric fields and (iii) high current densities close to the SFM-tip. Thus, an alternative operation based on torsion mode topography imaging in combination with current mapping was intro-duced. In torsion mode, the SFM-tip vibrates laterally and in close proximity to the sample surface. Thus, an electrical contact between tip and sample can be established. In a series of reference experiments on standard surfaces, the working mechanism of scanning conductive torsion mode microscopy (SCTMM) was investigated. Moreover, I studied samples covered with free standing semiconducting polymer nano-pillars that were developed in the group of Dr. P. Theato (University Mainz). The application of SCTMM allowed non-destructive imag-ing of the flexible surface at high resolution while measuring the conductance on individual pillarsrnrnIn order to study light induced electrical effects on the level of single nanostructures, a new SFM setup was built. It is equipped with a laser sample illumination and placed in inert at-mosphere. With this photoelectric SFM, I investigated the light induced response in function-alized nanorods that were developed in the group of Prof. R. Zentel (University Mainz). A block-copolymer containing an anchor block and dye moiety and a semiconducting conju-gated polymer moiety was synthesized and covalently bound to ZnO nanorods. This system forms an electron donor/acceptor interface and can thus be seen as a model system of a solar cell on the nanoscale. With a KPFM study on the illuminated samples, the light induced charge separation between the nanorod and the polymeric corona could not only be visualized, but also quantified.rnrnThe results demonstrate that electrical scanning force microscopy can study fundamental processes in nanostructures and give invaluable feedback to the synthetic chemists for the optimization of functional nanomaterials.rn

Graphene based electrode materials for solar cell and electrochemical oxygen reduction

Diese Arbeit hat viele beispiellose synthetische Ansätze für neuartige Verbundwerkstoffe Graphen-und stickstoffhaltigen graphitischen Materialien erforscht. Die erhaltenen Materialien wurden als den transparenten Elektroden der Solarzellen, die freistehenden Elektroden mit verbesserter mechanischer Festigkeit, und die Kathoden der Brennstoffzellen der Sauerstoffreduktion aufgebracht.rnAlle Ergebnisse haben eindeutig das große Potenzial von Graphen basierenden Materialien und stickstoffhaltigen graphitische Kohlenstoffe als neuartige Elektrodenmaterialien für neue Energie-Geräten demonstriert.

Arnt van Tricht : Werkkatalog eines Bildhauers am Niederrhein im 16. Jahrhundert

Arnt van Tricht, gest. 1570, unterhielt bis in die späten 50er Jahre des 16. Jahrhunderts, wahrschein-lich aus Antwerpen kommend, in Kalkar am Niederrhein eine sehr erfolgreiche Werkstatt. Die bis dahin vorherrschende spätgotische Formensprache der langjährig ansässigen Bildhauer löste er durch die der Renaissance ab, führte jedoch deren Arbeitsfelder und Materialwahl weiter. Arnt van Tricht schuf Arbeiten sowohl religiöser als auch profaner Natur innerhalb des Gebiets der damals sehr bedeutenden Vereinigten Herzogtümer Kleve-Mark-Jülich-Berg und Geldern. Seine wohlhabenden Auftraggeber entstammten dem Klerus, der Bürgerschaft und dem Adel.rnIm Rahmen der Arbeit zeigte sich, dass sich für den Künstler die Verlegung der herzoglichen Residenz nach Düsseldorf und der wirtschaftliche Niedergang der Region letztlich stärker auswirkte als die religiösen Veränderungen durch die Reformation.rnArnt van Tricht schuf die meisten seiner religiösen Bildwerke für die Stiftskirche St. Viktor in Xanten, die durch die Bürgerschaft ausgestattete Pfarrkirche von St. Nicolai in Kalkar und umliegende Gemeinden. Einzelne Stücke sind, wohl über familiäre Verflechtungen vermittelt, in einem weiteren Radius zu finden. Van Tricht arbeitete Schnitzretabel mitsamt ihrer ornamentalen und figuralen Aus-stattung sowie Skulpturen(-gruppen) in Eichenholz. Daneben finden sich im Werk zahlreiche in Sandstein gearbeitete Skulpturen, die teilweise an Pfeilern und Portalen der Kirchen architektur-gebunden sind. Neben diesen rundplastischen Werken schuf Arnt van Tricht eine große Anzahl an steinernen Reliefarbeiten. Hierbei nehmen die überwiegend für die lokalen Kanoniker gearbeiteten Epitaphien mit biblischem Reliefbild in Ornamentrahmen den größten Teil ein.rnEin zweiter, gleichwertiger Werkkomplex, überwiegend in Sandstein gearbeitet, ist profaner Natur und fällt durch die Größe der Aufträge ins Gewicht. Arnt van Tricht war an einigen groß angelegten Modernisierungsprojekten an Stadthäusern und Kastellen des lokalen Adels beschäftigt. Für mehrere aufwendig gestaltete Fassadendekorationen arbeitete er Architekturglieder mit figürlicher Darstellung oder Ornament, Büsten und freiplastische Skulpturen. Arnt van Tricht war aber auch an der Aus-gestaltung der Innenräume beteiligt. Aufwendig skulptierte und reliefverzierte Kaminverkleidungen stehen dabei neben reduzierteren Arbeiten für offensichtlich weniger repräsentative Räume. Neben in Eichenholz gearbeiteter Vertäfelung schuf Arnt van Tricht hölzerne figurale Handtuchhalter. Diese zeigen, wie auch die Reliefbilder der Kamine, die darüber hinaus Wappen und Porträts der Bauherren aufnehmen, eine religiöse oder profane, auch antikisierende Thematik, bei der ein moralisierender Unterton mitschwingt.rnIn dieser Arbeit werden erstmals alle Werkstücke des Künstlers zusammengeführt dargestellt, so dass ein Werkkatalog mit einem Überblick über das sehr breit gefächerte Spektrum des Opus Arnt van Trichts vorliegt. Häufig durch bloße Nennung mit Arnt van Tricht in Verbindung gebrachte Arbeiten werden bewertet und die Zu- oder Abschreibung begründet. Auch können einige Stücke neu zugeschrieben werden.

Looking for silicene: studies of silicon deposition on metallic and semiconductor substrates

Nel presente lavoro espongo i risultati degli esperimenti svolti durante la mia internship all’Institut des NanoSciences de Paris (INSP), presso l’Università Pierre et Marie Curie (Paris VI), nel team "Phisico-Chimie et Dynamique des Surfaces", sotto la supervisione del Dott. Geoffroy Prévot. L’elaborato è stato redatto e in- tegrato sotto la guida del Dott. Pasquini, del dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna. La tesi s’inserisce nel campo di ricerca del silicene, i.e. l’allotropo bidimensionale del silicio. Il cosidetto free-standing silicene è stato predetto teoricamente nel 2009 utilizzando calcoli di Density Functional Theory, e da allora ha stimolato un’intensa ricerca per la sua realizzazione sperimentale. La sua struttura elettronica lo rende particolarmente adatto per eventuali appli- cazioni tecnologiche e sperimentali, mentre lo studio delle sue proprietà è di grande interesse per la scienza di base. Nel capitolo 1 presento innanzitutto la struttura del silicene e le proprietà previste dagli studi pubblicati nella letteratura scientifica. In seguito espongo alcuni dei risultati sperimentali ottenuti negli ultimi anni, in quanto utili per un paragone con i risultati ottenuti durante l’internship. Nel capitolo 2 presento le tecniche sperimentali che ho utilizzato per effettuare le misure. Molto tempo è stato investito per ottenere una certa dimistichezza con gli apparati in modo da svolgere gli esperimenti in maniera autonoma. Il capitolo 3 è dedicato alla discussione e analisi dei risultati delle misure, che sono presentati in relazione ad alcune considerazioni esposte nel primo capitolo. Infine le conclusioni riassumono brevemente quanto ottenuto dall’analisi dati. A partire da queste considerazioni propongo alcuni esperimenti che potrebbero ulteriormente contribuire alla ricerca del silicene. I risultati ottenuti su Ag(111) sono contenuti in un articolo accettato da Physical Review B.

Immediate loading of single SLA implants: drilling vs. osteotomes for the preparation of the implant site

OBJECTIVES: To evaluate whether or not preparation of the implant site with osteotomes instead of drilling may improve peri-implant bone density and/or osseointegration, and whether or not this further improves the predictability of immediate loading of SLA implants. MATERIAL AND METHODS: The second, third, and fourth premolars were extracted in both sides of the mandible in six dogs, and after at least 3 months four SLA implants were inserted into each side of the jaw. In three animals, the implant sites were prepared by means of osteotomes, while standard stepwise drilling was used in the remaining animals. In each side of the jaw, two non-adjacent implants were restored with single crowns 4 days after installation, while the remaining two implants were left without crowns to serve as non-loaded controls. After 2, 4, or 12 weeks of loading, specimens including the implants and surrounding tissues were obtained and processed for histologic analysis of undecalcified sections. RESULTS: All implants placed with osteotomes were lost (five before delivery of the crowns and the rest during the first week after loading). None of the conventionally inserted implants, however, was lost, and histomorphometrical analysis revealed similar soft- and hard peri-implant tissue characteristics at immediately loaded and non-loaded implants at all observation times. Average bone-to-implant contact was 59-72% at immediately loaded implants vs. 60-63% at non-loaded ones. CONCLUSION: Preparation of the implant site by means of osteotomes had a deleterious effect on osseointegration, while immediate loading of single, free-standing, SLA implants following a conventional surgical protocol did not jeopardize their osseointegration.

Unstable bicondylar tibial plateau fractures: a clinical investigation

OBJECTIVE: To evaluate fracture patterns in bicondylar tibial plateau fractures and their impact on treatment strategy. DESIGN: Prospective data analysis with documentation of initial injury and treatment strategy, computed tomography scans, conventional x-rays, long-term evaluation of radiographs, and functional assessments. SETTING: Level 1 regional trauma center. PATIENTS: Prospective data acquisition of 14 consecutive patients (10 male and 4 female) with a bicondylar tibial plateau fracture (AO Type C). INTERVENTION: Application of a stepwise reconstruction strategy of the tibial plateau starting with the reposition and fixation of the posteromedial split fragment using a 3.5 buttress plate, followed by reposition and grafting of the lateral compartment and lateral fixation with a 3.5 plate in 90 degree to the medial fixation device. MAIN OUTCOME MEASUREMENTS: All patients were evaluated with full-length standing film, standardized x-rays, Lysholm score for functional assessment, and patient's self-appraisal. RESULTS: Most of the complex bicondylar fractures follow a regular pattern in that the medial compartment is split in a mediolateral direction with a posteromedial main fragment, combined with various amounts of multifragmental lateral compartment depression. The technique introduced allows for accurate and stable reduction and fixation of this fracture type. The final Lysholm knee score showed an average of 83.5 points (range: 64.5-92). CONCLUSIONS: Complex bicondylar tibial plateau fractures follow a regular pattern, which is not represented in existing 2-dimensional fracture classifications. A 2-incision technique starting with the reduction of the posteromedial edge results in accurate fracture reduction with low complication rates and excellent knee function.

Diversity of morphological patterns in supramolecular polymers formed from the amphiphilic oligomers of pyrenes

Very important aspects of the modern nanotechnology are control and prediction of arraying patterns of opto- and electroactive molecules in discrete objects on nanoscale level both on surface and solution. Consequqntly, a self-assembly of small molucules provides such an opportunity.For example, oligopyrenotides (OPs, short amphiphilic pyrene oligomers) represent a novel class of amphiphilic molecules which tend to aggegate in aqueous phase. As has been already shown, OPs are able to form 1D supramolecular polymer only under high salt concentration. Since programmed arraying of polyaromatic hydrocarbons in structurally defined objects could offer enhanced performance over the individual components, prediction and controlling of their spatial arrangement remains challenging. Herein we demonstrate that substitution type of the pyrene is crutial, and it determines a morphology of the assemblies. Thus, a 1.6-linkage causes a formation of large, free-standing 2D supromolecular polymers with a thickness 2 nm. These assemblies possess a high degree of an internal order: the interior consists of hydrophobic pyrenes and alkyl chains, whereas the exterior exists as a net of hydrophilic negatively charged phosphates. Contrary, a 1.8-linkage exclusiveley leads to a formation of long (up to a few micrometer), nanometer thick helical supramolecular polymers. These structures tend to form even more complex structures (bundles, superhelixes). Moreover for both molecules, the polymerizations occurs via a nucleation-elongation mechanism. To study Py3 self-assembly, we carried out whole set of spectroscopic (UV/vis, fluorescence, DLS) and microscopic experiments (AFM).

From supramolecular sheets to fibers and back: establishing the critical parameters that govern the morphology of pyrene-based self-assembled materials

The precise arraying of functional entities in morphologically well-defined shapes remains one of the key challenges in the processing of organic molecules1. Among various π-conjugated species, pyrene exhibits a set of unique properties, which make it an attractive compound for the utilization in materials science2. In this contribution we report on properties of self-assembled structures prepared from amphiphilic pyrene trimers (Py3) consisting of phosphodiester-linked pyrenes. Depending on the geometry of a pyrene core substitution (1.6-, 1.8-, or 2.7- type, see Scheme), the thermally-controlled self-assembly allows the preparation of supramolecular architectures of different morphologies in a bottom-up approach: two-dimensional (2D) nanosheets3 are formed in case of 1.6- and 2.7-substitution4 whereas one-dimensional (1D) fibers are built from 1.8- substituted isomers. The morphologies of the assemblies are established by AFM and TEM, and the results are further correlated with spectroscopic and scattering data. Two-dimensional assemblies consist of an inner layer of hydrophobic pyrenes, sandwiched between a net of phosphates. Due to the repulsion of the negative charges, the 2D assemblies exist mostly as free-standing sheets. An internal alignment of pyrenes leads to strong exciton coupling with an unprecedented observation (simultaneous development of J- and H-bands from two different electronic transitions). Despite the similarity in spectroscopic properties, the structural parameters of the 2D aggregates drastically depend on the preparation procedure. Under certain conditions extra-large sheets (thickness of 2 nm, aspect ratio area/thickness ~107) in aqueous solution are formed4B. Finally, one-dimensional assemblies are formed as micrometer-long and nanometer-thick fibers. Both, planar and linear structures are intriguing objects for the creation of conductive nanowires that may find interest for applications in supramolecular electronics.

From supramolecular sheets to fibers and back: establishing the critical parameters that govern the morphology of pyrene-based self-assembled materials

The precise arraying of functional entities in morphologically well-defined shapes remains one of the key challenges in the processing of organic molecules1. Among various π-conjugated species, pyrene exhibits a set of unique properties, which make it an attractive compound for the utilization in materials science2. In this contribution we report on properties of self-assembled structures prepared from amphiphilic pyrene trimers (Py3) consisting of phosphodiester-linked pyrenes. Depending on the geometry of a pyrene core substitution (1.6-, 1.8-, or 2.7- type, see Scheme), the thermally-controlled self-assembly allows the preparation of supramolecular architectures of different morphologies in a bottom-up approach: two-dimensional (2D) nanosheets3 are formed in case of 1.6- and 2.7-substitution4 whereas one-dimensional (1D) fibers are built from 1.8- substituted isomers. The morphologies of the assemblies are established by AFM and TEM, and the results are further correlated with spectroscopic and scattering data. Two-dimensional assemblies consist of an inner layer of hydrophobic pyrenes, sandwiched between a net of phosphates. Due to the repulsion of the negative charges, the 2D assemblies exist mostly as free-standing sheets. An internal alignment of pyrenes leads to strong exciton coupling with an unprecedented observation (simultaneous development of J- and H-bands from two different electronic transitions). Despite the similarity in spectroscopic properties, the structural parameters of the 2D aggregates drastically depend on the preparation procedure. Under certain conditions extra-large sheets (thickness of 2 nm, aspect ratio area/thickness ~107) in aqueous solution are formed4B. Finally, one-dimensional assemblies are formed as micrometer-long and nanometer-thick fibers. Both, planar and linear structures are intriguing objects for the creation of conductive nanowires that may find interest for applications in supramolecular electronics.

Nurse likelihood to report a pediatric medication error: Examination of the "pre-reporting" period

Each year, hospitalized patients experience 1.5 million preventable injuries from medication errors and hospitals incur an additional $3.5 billion in cost (Aspden, Wolcott, Bootman, & Cronenwatt; (2007). It is believed that error reporting is one way to learn about factors contributing to medication errors. And yet, an estimated 50% of medication errors go unreported. This period of medication error pre-reporting, with few exceptions, is underexplored. The literature focuses on error prevention and management, but lacks a description of the period of introspection and inner struggle over whether to report an error and resulting likelihood to report. Reporting makes a nurse vulnerable to reprimand, legal liability, and even threat to licensure. For some nurses this state may invoke a disparity between a person‘s belief about him or herself as a healer and the undeniable fact of the error.^ This study explored the medication error reporting experience. Its purpose was to inform nurses, educators, organizational leaders, and policy-makers about the medication error pre-reporting period, and to contribute to a framework for further investigation. From a better understanding of factors that contribute to or detract from the likelihood of an individual to report an error, interventions can be identified to help the nurse come to a psychologically healthy resolution and help increase reporting of error in order to learn from error and reduce the possibility of future similar error.^ The research question was: "What factors contribute to a nurse's likelihood to report an error?" The specific aims of the study were to: (1) describe participant nurses' perceptions of medication error reporting; (2) describe participant explanations of the emotional, cognitive, and physical reactions to making a medication error; (3) identify pre-reporting conditions that make it less likely for a nurse to report a medication error; and (4) identify pre-reporting conditions that make it more likely for a nurse to report a medication error.^ A qualitative research study was conducted to explore the medication error experience and in particular the pre-reporting period from the perspective of the nurse. A total of 54 registered nurses from a large private free-standing not-for-profit children's hospital in the southwestern United States participated in group interviews. The results describe the experience of the nurse as well as the physical, emotional, and cognitive responses to the realization of the commission of a medication error. The results also reveal factors that make it more and less likely to report a medication error.^ It is clear from this study that upon realization that he or she has made a medication error, a nurse's foremost concern is for the safety of the patient. Fear was also described by each group of nurses. The nurses described a fear of several things including physician reaction, manager reaction, peer reaction, as well as family reaction and possible lack of trust as a result. Another universal response was the description of a struggle with guilt, shame, imperfection, blaming oneself, and questioning one's competence.^

High precision pressure sensors based on SAW devices in the GHz range

In this paper, an AlN/free-standing nanocrystalline diamond (NCD) system is proposed in order to process high frequency surface acoustic wave (SAW) resonators for sensing applications. The main problem of synthetic diamond is its high surface roughness that worsens the sputtered AlN quality and hence the device response. In order to study the feasibility of this structure, AlN films from 150 nm up to 1200 nm thick have been deposited on free-standing NCD. We have then analysed the influence of the AlN layer thickness on its crystal quality and device response. Optimized thin films of 300 nm have been used to fabricate of one-port SAW resonators operating in the 10–14 GHz frequency range. A SAW based sensor pressure with a sensibility of 0.33 MHz/bar has been fabricated.

Study of the temperature distribution in Si nanowires under microscopic laser beam excitation

The use of laser beams as excitation sources for the characterization of semiconductor nanowires (NWs) is largely extended. Raman spectroscopy and photoluminescence (PL) are currently applied to the study of NWs. However, NWs are systems with poor thermal conductivity and poor heat dissipation, which result in unintentional heating under the excitation with a focused laser beam with microscopic size, as those usually used in microRaman and microPL experiments. On the other hand, the NWs have subwavelength diameter, which changes the optical absorption with respect to the absorption in bulk materials. Furthermore, the NW diameter is smaller than the laser beam spot, which means that the optical power absorbed by the NW depends on its position inside the laser beam spot. A detailed analysis of the interaction between a microscopic focused laser beam and semiconductor NWs is necessary for the understanding of the experiments involving laser beam excitation of NWs. We present in this work a numerical analysis of the thermal transport in Si NWs, where the heat source is the laser energy locally absorbed by the NW. This analysis takes account of the optical absorption, the thermal conductivity, the dimensions, diameter and length of the NWs, and the immersion medium. Both free standing and heat-sunk NWs are considered. Also, the temperature distribution in ensembles of NWs is discussed. This analysis intends to constitute a tool for the understanding of the thermal phenomena induced by laser beams in semiconductor NWs.