D-A-D-structured conducting polymer-modified electrodes for detection of lead(II) ions in water

Donor-acceptor-donor-structured thiophene derivative-based conducting polymer poly(7,9-dithiophene-2yl-8H-cyclopentaa]acenaphthalene-8-one) was chemically synthesized. This polymer was used to modify both glassy-carbon and carbon-paste electrode, which was used to detect lead(II) ions present in water in the range of 1 mM to 0.1 mu M. Cyclic voltammetry confirms the formation of the co-ordination complex between the soft segment of polymer and the dissolved lead ion. Anodic stripping voltammetry was carried out by the modified electrode to determine the lower limit of detection of dissolved lead(II) species in the solution. Differential adsorptive stripping and impedance measurements were also conducted to find the lowest possible response of the as-synthesized polymer to lead(II) ion in water. The electrochemical performance of the modified electrodes at different pH (4, 7 and 9) environments was carried out by stripping voltammetry, to get optimum sensitivity and stability under these conditions. Finally, interference analysis was carried out to detect the modified electrode's sensitivity towards lead ion affinity in water.

A Donor-Acceptor-Donor Structured Organic Conductor with S center dot center dot center dot S Chalcogen Bonding

A novel thiophene derivative 7,9-di(thiophen-2-yl)-8H-cyclopentaa]acenaphthylen-8-one (DTCPA) is shown to exhibit high electrical conductivity (1.97 x 10(-2) +/- 0.0018 S/cm at RT) in the crystalline state. The material shows two orders of increase in conductivity from normal solid to single crystalline state. The crystal structure has S center dot center dot center dot S chalcogen bonding, C-H center dot center dot center dot O hydrogen bonding, and pi center dot center dot center dot pi stacking as the major intermolecular interactions. The nature and strength of the S center dot center dot center dot S interactions in this structure have been evaluated by theoretical charge density analysis, and its contribution to the crystal packing quantified by Hirshfeld surface analysis. Further, thermal and morphological characterizations have been carried out, and the second harmonic generation (SHG) efficiency has been measured using the Kurtz-Perry method.

Synthesis of self-light-scattering wrinkle structured ZnO photoanode by sol-gel method for dye-sensitized solar cells

A special morphological zinc oxide (ZnO) photoanode for dye-sensitized solar cell was fabricated by simple sol-gel drop casting technique. This film shows a wrinkled structure resembling the roots of banyan tree, which acts as an effective self scattering layer for harvesting more visible light and offers an easy transport path for photo-injected electrons. These ZnO electrode of low thickness (similar to 5 mu m) gained an enhanced short-circuit current density of 6.15 mA/cm(2), open-circuit voltage of 0.67 V, fill factor of 0.47 and overall conversion efficiency of 1.97 % under 1 sun illumination. This shows a high conversion efficiency and a superior performance than that of ZnO nanoparticle-based photoanode (eta similar to 1.13 %) of high thickness (similar to 8 mu m).

Laterally structured ripple and square phases with one and two dimensional thickness modulations in a model bilayer system

Molecular dynamics simulations of bilayers in a surfactant/co-surfactant/water system with explicit solvent molecules show formation of topologically distinct gel phases depending upon the bilayer composition. At low temperatures, the bilayers transform from the tilted gel phase, L beta', to the one dimensional (1D) rippled, P beta' phase as the surfactant concentration is increased. More interestingly, we observe a two dimensional (2D) square phase at higher surfactant concentration which, upon heating, transforms to the gel L beta' phase. The thickness modulations in the 1D rippled and square phases are asymmetric in two surfactant leaflets and the bilayer thickness varies by a factor of similar to 2 between maximum and minimum. The 1D ripple consists of a thinner interdigitated region of smaller extent alternating with a thicker non-interdigitated region. The 2D ripple phase is made up of two superimposed square lattices of maximum and minimum thicknesses with molecules of high tilt forming a square lattice translated from the lattice formed with the thickness minima. Using Voronoi diagrams we analyze the intricate interplay between the area-per-head-group, height modulations and chain tilt for the different ripple symmetries. Our simulations indicate that composition plays an important role in controlling the formation of low temperature gel phase symmetries and rippling accommodates the increased area-per-head-group of the surfactant molecules.

Optical and structural properties of highly porous shell structured Fe doped TiO2 thin films

TiO2 thin films with 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.6 wt%, and 0.8 wt% Fe were prepared on glass and silicon substrates using sol-gel spin coating technique. The optical cut-off points are increasingly red-shifted and the absorption edge is shifted over the higher wavelength region with Fe content increasing. As Fe content increases, the optical band gap decreases from 3.03 to 2.48 eV whereas the tail width increases from 0.26 to 1.43 eV. The X-ray diffraction (XRD) patterns for doped films at 0.2 wt% and 0.8 wt% Fe reveal no characteristic peaks, indicating that the film is amorphous whereas undoped TiO2 exhibits (101) orientation with anatase phase. Thin films of higher Fe content exhibit a homogeneous, uniform, and nano-structured highly porous shell morphology.

Effect of Micro-Structured Copper as Cathode Material for P3HT-Based Diode

Here, the effect of micro-structured cathode material on the device performance of indium tin oxide/poly(3hexylethiophene)/copper diode (ITO/P3HT/Cu) is investigated. Two different forms of copper namely bulk metal (Cu{B}) and nanoparticle (Cu{N}) were used as top electrode to probe its effect on device performance. Crystallographic structure and nanoscale morphology of top Cu electrodes were characterized using X-ray diffraction and scanning electronmicroscopy. Electrode formed by evaporation of copper nanoparticle showed enhancement in current density. From capacitance based spectroscopy we observed that density of trap states in ITO/P3HT/copper larger size grain (Cu-LG) are one order greater than that in ITO/P3HT/copper smaller size grain (Cu-SG) device.

Adaptive executions of hyperbolic block-structured AMR applications on GPU systems

A block-structured adaptive mesh refinement (AMR) technique has been used to obtain numerical solutions for many scientific applications. Some block-structured AMR approaches have focused on forming patches of non-uniform sizes where the size of a patch can be tuned to the geometry of a region of interest. In this paper, we develop strategies for adaptive execution of block-structured AMR applications on GPUs, for hyperbolic directionally split solvers. While effective hybrid execution strategies exist for applications with uniform patches, our work considers efficient execution of non-uniform patches with different workloads. Our techniques include bin-packing work units to load balance GPU computations, adaptive asynchronism between CPU and GPU executions using a knapsack formulation, and scheduling communications for multi-GPU executions. Our experiments with synthetic and real data, for single-GPU and multi-GPU executions, on Tesla S1070 and Fermi C2070 clusters, show that our strategies result in up to a 3.23 speedup in performance over existing strategies.

Structured illumination microscopy

Illumination plays an important role in optical microscopy. Kohler illumination, introduced more than a century ago, has been the backbone of optical microscopes. The last few decades have seen the evolution of new illumination techniques meant to improve certain imaging capabilities of the microscope. Most of them are, however, not amenable for wide-field observation and hence have restricted use in microscopy applications such as cell biology and microscale profile measurements. The method of structured illumination microscopy has been developed as a wide-field technique for achieving higher performance. Additionally, it is also compatible with existing microscopes. This method consists of modifying the illumination by superposing a well-defined pattern on either the sample itself or its image. Computational techniques are applied on the resultant images to remove the effect of the structure and to obtain the desired performance enhancement. This method has evolved over the last two decades and has emerged as a key illumination technique for optical sectioning, super-resolution imaging, surface profiling, and quantitative phase imaging of microscale objects in cell biology and engineering. In this review, we describe various structured illumination methods in optical microscopy and explain the principles and technologies involved therein. (C) 2015 Optical Society of America

Perturbational Finite Volume Method For The Solution of 2-D Navier-Stokes Equations on Unstructured and Structured Colocated Meshes

Based on the first-order upwind and second-order central type of finite volume( UFV and CFV) scheme, upwind and central type of perturbation finite volume ( UPFV and CPFV) schemes of the Navier-Stokes equations were developed. In PFV method, the mass fluxes of across the cell faces of the control volume (CV) were expanded into power series of the grid spacing and the coefficients of the power series were determined by means of the conservation equation itself. The UPFV and CPFV scheme respectively uses the same nodes and expressions as those of the normal first-order upwind and second-order central scheme, which is apt to programming. The results of numerical experiments about the flow in a lid-driven cavity and the problem of transport of a scalar quantity in a known velocity field show that compared to the first-order UFV and second-order CFV schemes, upwind PFV scheme is higher accuracy and resolution, especially better robustness. The numerical computation to flow in a lid-driven cavity shows that the under-relaxation factor can be arbitrarily selected ranging from 0.3 to 0. 8 and convergence perform excellent with Reynolds number variation from 102 to 104.

Influencia de las condiciones del estrés salino sobre un cultivar resistente y un cultivar susceptible de Lotus tenuis al estado vegetativo

Resumen: Lotus tenuis es una leguminosa perenne, naturalizada en los campos bajos de la Cuenca del Salado. Es una especie alógama y presenta una alta variabilidad genética (Andrés A., and Rosso 2007), que le permite crecer y desarrollarse en distintas condiciones ambientales (Goldberg, E.E. et al 2010). Son pocas las especies de relevancia agrícola capaces de crecer bajo condiciones que combinan inundación y salinidad (Escaray 2007). Se ha demostrado la existencia de poblaciones de L. tenuis con diferentes niveles de tolerancia a distintos niveles de inundación y salinidad (Teakle, N.L. et al 2010; Striker et al. 2012). La tolerancia a la salinidad se define como la habilidad de una planta para crecer y completar su ciclo de vida en un medio que contiene altas concentraciones de sal. Debido a esto surgió mi interés por profundizar en el estudio de esta especie y su posible adaptación a suelos con problemas de salinidad. Se trabajo con dos familias de medios hermanos (FMH) de L. tenuis caracterizadas como tolerantes o susceptibles a salinidad provenientes del programa de mejoramiento genético del INTA Pergamino. Se utilizaron 550 plantas de cada genotipo que fueron sometidas a dos tratamientos salinos. Las plantas se colocaron de a cinco en macetas (20 cm. de diámetro) en invernáculo, se las dividió en: dosis 1 (9 repeticiones), fueron regadas con una solución 75mM de cloruro de sodio (NaCl), dosis 2 (9 repeticiones) regadas con una solución 150 mM NaCl, y un grupo testigo control para cada genotipo (4 repeticiones) regado sin NaCl. El tratamiento salino se aplicó durante 62 días hasta la aparición de la primera flor. Se determinó producción de biomasa de parte aérea (tallos mas hojas). También se determinó porcentaje de materia seca, por secado a 65ºC hasta peso constante de tallo más hojas, corona más raíz, longitud de tallo y raíz, y número de ramificaciones del tallo. Los resultados analizados muestran que la FMH 490 o tolerante posee mayor desarrollo en todas las variables analizadas y en todas las condiciones ensayadas excepto en longitud de raíz y corona. Pero, al sufrir el estrés los porcentajes de reducción en esta FMH que se observan son similares a los porcentajes de reducción observados en la FMH 2241 e incluso, para algunas variables el genotipo susceptible 2241 presentaba menores pérdidas frente al estrés recibido (MS por planta corona y raíz, Biomasa por planta corona y raíz, largo de tallo y Grs de tallo por planta.). El efecto de la salinidad fue igual o similar entre ambas isolíneas, por lo que la que presentaba mayor crecimiento produjo mayor biomasa en condiciones de estrés salino que la de menor crecimiento. La tolerancia al estrés salino fue similar en ambos genotipos, solo que una presentó más desarrollo que la otra. El análisis de las variables estudiadas mostró que en este ensayo el crecimiento de las plantas tiende a disminuir al aumentar la dosis de NaCl y que, a igualdad de dosis, los parámetros de crecimiento evaluados fueron mayores en el genotipo tolerante.

Efecto de las frecuencias de pastoreo sobre un pastizal natural con presencia de Lotus tenuis en el partido de Olavarría, provincia de Buenos Aires

Resumen: La Pampa deprimida bonaerense está considerada la zona de cría más importante del país; el 85% de su superficie está cubierta por pastizales naturales, siendo éstos la principal fuente de alimento para la ganadería local. La productividad del pastizal natural, puede ser mejorada aplicando tecnología de procesos, al utilizar pastoreos en forma rotacional, en lugar del usual pastoreo continuo. El objetivo del presente trabajo, es evaluar el efecto en la producción bruta de materia seca del pastizal natural en un ambiente de un bajo dulce, en donde Lolium multiflorum y Lotus tenuis constituyen especies indicadoras, y cuya frecuencia en el tapiz vegetal es alta. Este ensayo se realizó en el establecimiento “El Fortín” ubicado en la Estación Pourtalé (Partido de Olavarría), durante un año, desde Mayo del 2014 hasta Mayo del 2015. Se utilizó un diseño experimental de bloques completamentes aleatorizados (DCBA), con dos tratamientos: frecuencia de 45 días y frecuencia de 90 días. Aleatorizados en tres bloques que corresponden al número de parcelas existentes dentro del potrero. Se realizaron en total 11 muestreos midiendo la producción de materia seca, siendo esta la variable en estudio. El análisis estadístico se realizó mediante un análisis de varianza, utilizando como software el programa Infostat. Los resultados sobre la producción en promedio, sostienen que existen diferencias significativas entre ambos tratamientos: de 45 días y de 90 días. La materia seca acumulada y anualizada, fue de 3306,7kg.MS ha-1 para el tratamiento de 45 días y de 3190,0 kg.MS ha-1 para el tratamiento de 90 días, entre pastoreos sucesivos. Mientras que la producción promedio acumulada entre cortes para cada tratamiento fue de 472,4kg.MS ha-1 para el tratamiento de 45 días y de 797,5 kg.MS ha-1 para el tratamiento de 90 días.

Influencia de las condiciones del estrés salino sobre parámetros de crecimiento de un cultivar tolerante y un cultivar susceptible de Lotus tenuis al estado vegetativo : ciclo 2013

Resumen: Lotus tenuis es una valiosa leguminosa forrajera naturalizada en la Pampa Deprimida. Presenta una reconocida tolerancia al anegamiento y a la salinidad, postulándose como una especie clave para la producción ganadera de la zona. El objetivo del trabajo fue evaluar la influencia del estrés salino en el crecimiento vegetativo de dos familias de medios hermanos de L. tenuis, una reconocida como tolerante a la salinidad y la otra como susceptible. El ensayo se realizó bajo invernáculo en macetas con cinco plantas cada una. Se llevaron a cabo tres tratamientos, uno control y dos salinos con 75mM y 150mM NaCl desde la cuarta hoja pentafoliada desplegada hasta la aparición de la primera flor. Se tomaron datos de temperatura, actividad eléctrica del suelo y radiación. En total se analizaron ocho variables (% de materia seca (MS) en tallo y hoja, y en corona y raíz; MS de tallo y hoja, y de corona y raíz; MS de tallo y de hoja; relación MS aérea/MS radicular y MS tallo/MS hoja) a través de análisis de varianzas y LSD Fisher (p < 0,05) comparando entre genotipos y entre dosis. Se encontró interacción entre los factores en dos variables, % MS en corona y raíz, y en MS de tallo. Con respecto a las dosis se encontraron diferencias significativas para todas las variables, mientras que para el genotipo solo ocurrió en tres variables, MS de tallos y hojas, relación MS aérea/MS radicular, y MS de hojas. Frente a las dosis salinas se redujo la producción de MS y solo aumentó el % de MS. Para evaluar la performance de cada genotipo frente al estrés salino, se calculó expresando en porcentaje, la respuesta de cada uno en las dosis salinas frente a los tratamientos testigos. Evaluando la performance de estos genotipos, se considera que se deberían buscar líneas con un mejor comportamiento frente a la salinidad para los programas de mejoramiento forrajero de esta especie.

Estudio de genes de la familia MYB relacionados con la tolerancia al estrés salino en Lotus spp

Resumen: El género Lotus comprende alrededor de 100 especies anuales y perennes distribuidas en todo el mundo. Algunas de las especies de Lotus muestran un gran potencial para la adaptación a estreses abióticos. Entre estas especies se encuentra Lotus tenuis, especie herbácea, que se encuentra naturalizada en los bajos salinos alcalinos de la Pampa Deprimida hace más de 50 años y es muy valorada como forrajera en los sistemas ganaderos. Como características principales se encuentra la variabilidad genética de sus poblaciones, la plasticidad genotípica de las plantas, su tolerancia al anegamiento y a la salinidad. Teniendo en cuenta la importancia de los daños causados por el estrés en las plantas, sería de gran utilidad comprender cuales son los mecanismos moleculares a través de los cuales las plantas detectan el estrés y transducen la señal dentro de las células para generar respuestas adaptativas y de esta manera poder diseñar estrategias que permitan mejorar la tolerancia al estrés de los cultivos. Uno de los mecanismos de la regulación de la expresión génica es a través de los factores de transcripción (FT). Estos, entre otras funciones, regulan las respuestas adaptativas, por eso sería importante conocer cuáles son los genes involucrados en estas respuestas. Varias familias de FT se encuentran involucradas en la respuesta al estrés abiótico en plantas, una de ellas es la familia de proteínas MYB, siendo esta una de las más numerosas en las plantas. El objetivo de este trabajo es identificar FT tipo MYB en L. tenuis y evaluar su relación con la respuesta adaptativa al estrés salino. Para este experimento se extrajo ADN de hojas de plantas que crecieron en condiciones normales y ARN de raíces de plántulas que permanecieron bajo condiciones de salinidad por 8 y 24 horas, de dos familias de medio hermano (FMH) de L. tenuis, una susceptible y otra tolerante a la salinidad. Se realizaron varias reacciones de PCR y RT-PCR, que arrojaron como resultado amplificación del fragmento genómico y del transcrito con el tamaño esperado. Una vez secuenciados estos fragmentos se determinó la presencia de FT tipo MYB en L. tenuis. Analizando los resultados preliminares de la expresión relativa de los genes MYB estudiados bajo condiciones de estrés salino, se observó expresión bajo condiciones de salinidad como en condiciones normales de crecimiento, lo que sugiere que estos genes no solo responden al estrés salino sino también a otros estreses o factores. Para el gen MYB 102_1420 se observó mayor expresión del tratamiento con solución salina a las 24 horas que a las 8 horas. Al comparar ambas FMH vemos que el comportamiento es similar. Para el gen MYB 102_950 se observó que la FMH susceptible bajo condiciones de salinidad a las 8 horas presenta mayor expresión que a las 24 horas, con la FMH tolerante sucede todo lo contrario. El estudio de la capacidad de adaptación y tolerancia a los distintos estreses y el control de las respuestas adaptativas por medio de los FT en L. tenuis permitirá contribuir a mejorar su adaptación en la Pampa Deprimida, y de esta manera poder identificar poblaciones aptas para ser cultivadas en suelos salinos.

Respuesta a la fertilización fosforada en campo natural con presencia de Lotus tenuis en el partido de Olavarría, Cuenca del Salado, provincia de Buenos Aires

Resumen: La pampa deprimida bonaerense (región denominada Cuenca del Salado) es considerada la zona de cría más importante del país y su principal recurso forrajero son los pastizales naturales. Allí se encuentra Lotus tenuis como especie herbácea naturalizada y muy valorada por su aporte a la oferta forrajera de los sistemas ganaderos de la región. En condiciones de campos naturales en bajos dulces (con horizonte superficial de pH cercano a la neutralidad) el agregado de fósforo mediante la fertilización incrementaría la presencia de leguminosas, mejorando la receptividad y calidad de los forrajes y por ende, la producción de carne. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la respuesta del pastizal natural, medida como producción de materia seca, utilizando distintas dosis de fertilización fosforada (NPK 5-40-0). Se realizó un ensayo en un establecimiento ubicado en las cercanías de la ciudad de Olavarría, en el paraje rural Pourtalé, Provincia de Buenos Aires, utilizando un diseño de bloques al azar con tres repeticiones. Los tratamientos fueron 0, 50 y 120 kg.ha-1 realizándose cinco muestreos luego de la fertilización en el transcurso de un año, en los cuales se determinó la producción de materia seca como estimación de la disponibilidad forrajera. La producción acumulada promedio para el tratamiento con 0kg.ha-1 fue de 2793kgMS.ha-1, con 50kg.ha-1 fue de 5159 kgMS.ha-1 y con 120kg.ha-1 fue de 7206 kgMS.ha-1. Para analizar estadísticamente los resultados, se realizó un análisis de varianza mediante un software estadístico (Infostat), donde se pudo observar diferencias significativas entre el testigo y el tratamiento con 120kg ha-1 (p-valor<0,05).

Variabilidad molecular en una población de lotus tenuis tolerante a la salinidad

Resumen: Lotus tenuis Waldst et Kit (ex Lotus glaber Mill) (2n=2x=12), es una leguminosa perenne, utilizada como forrajera, que se introdujo en suelos salinoalcalinos de la Pampa Deprimida de la Provincia de Buenos Aires. L. tenuis presenta variabilidad genética para caracteres asociados a la tolerancia a salinidad que esta siendo explorada y explotada en programas de mejoramiento. El estudio de la variabilidad molecular en esta especie permitirá ayudar a los programas de mejoramiento a incrementar la adaptación de la especie en la Pampa Deprimida, permitiendo identificar poblaciones aptas para lograr alta productividad en los suelos salinos de la región. Mediante este trabajo se buscó cuantificar la variabilidad molecular de una población de L. tenuis tolerante a alta salinidad, para lo cual se extrajo ADN de 23 plantas y se utilizaron 8 marcadores ISSRs (Inter Secuencias Simples Repetidas) con la técnica de PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa). Con el uso de los programas de análisis molecular Structure (Pritchard et al., 2000), PowerMarker (Liu et al., 2005) y Arlequín (Excoffier et al., 2010), se estimó la estructura genética, varianza, medidas de diversidad y de distancia genética. A su vez se realizó a modo de complemento una comparación entre la población tolerante y otra población de L. tenuis susceptible a salinidad, para estimar la variabilidad genética entre poblaciones e identificar bandas especificas asociadas a la tolerancia a salinidad. El número obtenido de bandas presentes en la población tolerante fue de 73, que permitió realizar un estudio de la variabilidad molecular. La estructura genética representada por Structurama y Structure arrojó un K=1, observándose a las 23 plantas tolerantes agrupadas en una misma población. El uso de los 8 marcadores seleccionados permitieron estudiar la variabilidad molecular y la estructura genética de las poblaciones de L. tenuis, identificándose un total de 117 bandas totales. El análisis de la estructura poblacional reveló la existencia de una mayor homogeneidad en los individuos de la población tolerante que en la población susceptible. Los marcadores ISSRs desarrollados en este trabajo podrán ser utilizados en otros programas de mejoramiento genético de L. tenuis, para evaluar la variabilidad molecular presente en otras poblaciones de la especie