Plasmoscope: Automated spectroscopy of single nanoparticles

Plasmonen sind die kollektive resonante Anregung von Leitungselektronen. Vom Licht angeregternPlasmonen in subwellenlängen-grossen Nanopartikeln heissen Partikelplasmonen und sind vielversprechende Kandidaten für zukünftige Mikrosensoren wegen der starken Abhängigkeit der Resonanz an extern steuerbaren Parametern, wie die optischen Eigenschaften des umgebenden Mediums und die elektrische Ladung der Nanopartikel. Die extrem hohe Streue_zienz von Partikelplasmonen erlaubt eine einfache Beobachtung einzelner Nanopartikel in einem Mikroskop.rnDie Anforderung, schnell eine statistisch relevante Anzahl von Datenpunkten sammeln zu können,rnund die wachsende Bedeutung von plasmonischen (vor allem Gold-) Nanopartikeln für Anwendungenrnin der Medizin, hat nach der Entwicklung von automatisierten Mikroskopen gedrängt, die im bis dahin nur teilweise abgedeckten spektralen Fenster der biologischen Gewebe (biologisches Fenster) von 650 bis 900nm messen können. Ich stelle in dieser Arbeit das Plasmoscope vor, das genau unter Beobachtung der genannten Anforderungen entworfen wurde, in dem (1) ein einstellbarer Spalt in die Eingangsö_nung des Spektrometers, die mit der Bildebene des Mikroskops zusammenfällt, gesetzt wurde, und (2) einem Piezo Scantisch, der es ermöglicht, die Probe durch diesen schmalen Spalt abzurastern. Diese Verwirklichung vermeidet optische Elemente, die im nahen Infra-Rot absorbieren.rnMit dem Plasmoscope untersuche ich die plasmonische Sensitivität von Gold- und Silbernanostrnäbchen, d.h. die Plasmon-Resonanzverschiebung in Abhängigkeit mit der Änderung des umgebendenrnMediums. Die Sensitivität ist das Mass dafür, wie gut die Nanopartikeln Materialänderungenrnin ihrer Umgebung detektieren können, und damit ist es immens wichtig zu wissen, welche Parameterrndie Sensitivität beein_ussen. Ich zeige hier, dass Silbernanostäbchen eine höhere Sensitivität alsrnGoldnanostäbchen innerhalb des biologischen Fensters besitzen, und darüberhinaus, dass die Sensitivität mit der Dicke der Stäbchen wächst. Ich stelle eine theoretische Diskussion der Sensitivitätrnvor, indenti_ziere die Materialparameter, die die Sensitivität bein_ussen und leite die entsprechendenrnFormeln her. In einer weiteren Annäherung präsentiere ich experimentelle Daten, die die theoretische Erkenntnis unterstützen, dass für Sensitivitätsmessschemata, die auch die Linienbreite mitberücksichtigen, Goldnanostäbchen mit einem Aspektverhältnis von 3 bis 4 das optimalste Ergebnis liefern. Verlässliche Sensoren müssen eine robuste Wiederholbarkeit aufweisen, die ich mit Gold- und Silbernanostäbchen untersuche.rnDie Plasmonen-resonanzwellenlänge hängt von folgenden intrinsischen Materialparametern ab:rnElektrondichte, Hintergrundpolarisierbarkeit und Relaxationszeit. Basierend auf meinen experimentellen Ergebnissen zeige ich, dass Nanostäbchen aus Kupfer-Gold-Legierung im Vergleich zu ähnlich geformten Goldnanostäbchen eine rotverschobene Resonanz haben, und in welcher Weiserndie Linienbreite mit der stochimetrischen Zusammensetzung der legierten Nanopartikeln variiert.rnDie Abhängigkeit der Linienbreite von der Materialzusammensetzung wird auch anhand von silberbeschichteten und unbeschichteten Goldnanostäbchen untersucht.rnHalbleiternanopartikeln sind Kandidaten für e_ziente photovoltaische Einrichtungen. Die Energieumwandlung erfordert eine Ladungstrennung, die mit dem Plasmoscope experimentell vermessen wird, in dem ich die lichtinduzierte Wachstumsdynamik von Goldsphären auf Halbleiternanost äbchen in einer Goldionenlösung durch die Messung der gestreuten Intensität verfolge.rn

Carlos Martí Arís e i suoi eteronimi. Vocazione all'anonimo

Questa ricerca indaga la prospettiva investigativa di Carlos Martí Arís. È stato assunto il campo d’azione da lui prediletto, ovvero l’articolato rapporto che in architettura si instaura tra teoria e pratica, comprensivo delle svariate ricadute nel mondo dell’arte e della produzione umana in genere, che fanno del progetto architettonico un campo disciplinare complesso. La sua figura è però assunta in modo strumentale, come grimaldello per addentrarsi in un articolato ambito culturale, che se da un lato coincide con la sua città, Barcellona, dall’altro la trascende grazie a quei “ponti della conoscenza” che CMA interrottamente ha teso al suo intorno. Ci riferiamo alla sua costruzione teorica destinata a consolidare la storica reciprocità tra Italia e Spagna, le cui tematiche urbane e tipologiche ne sono la base, Milano e Barcellona ne sono gli estremi. Ci riferiamo al suo sguardo sull’esperienza del Movimento Moderno e il relativo tema della residenza. Ci riferiamo alla sua naturale vocazione al silenzio, che si oppone al fragoroso rumore della contemporaneità e affianca la discreta parola del mestiere: un modo per porsi all’ascolto. All’ascolto dell’altro e del mondo. Ci riferiamo, insomma, alla sua idea di architettura intesa come «territorio dissodato da tempi remoti»; come trama di corrispondenze sincroniche tra terre, tempi, fatti, uomini, vicini e lontani: condizione ideale per chi voglia disciogliere il proprio lavoro nei labirintici sentieri del mondo, indifferente al rischio di perdersi nell’oblio. Oggi, in cui il progetto architettonico risulta sempre più spesso veicolo di soggettive e arbitrarie sperimentazioni formali, la lezione di CMA indica una via d’uscita: un mo(n)do condiviso che all’arroganza opponga la discrezione, che persuada a celarsi nella tradizione e a porsi umilmente all’ombra dei maestri. Tradizione e Maestri, Eteronimi e Nomi, complementarità a cui CMA affida il suo progetto di anonimato, sovrapersonale e ostinatamente teso a rilevarne le relazioni inedite.

Le partecipazioni azionarie degli enti locali tra dismissione ed esigenze di governo dei servizi pubblici

La ricerca indaga le relazioni che si sono instaurate nel corso degli anni tra il principio di legalità, inteso nella sua declinazione di principio di funzionalizzazione, e principio di concorrenza nell’ambito delle società per la gestione dei servizi pubblici locali. Più precisamente, lo scopo del lavoro è valutare le evoluzioni di tale rapporto, dal momento in cui gli enti locali sono stati ufficialmente autorizzati a costituire società per la gestione dei servizi pubblici locali nel 1990. Lo stimolo a sviluppare queste considerazioni trova la sua ragione nelle pressioni provenienti dalle istituzioni europee, che hanno gradualmente imposto una qualificazione prettamente economica ai servizi a favore della collettività, ritenuti un ambito in cui possa naturalmente imporsi una competizione economica tra operatori economici, indipendentemente dalla loro natura giuridica. Il problema del vincolo funzionale nella partecipazione in società degli enti locali è certamente l’oggetto principale del lavoro. Tuttavia, la questione non può essere analizzata separatamente dalle politiche di dismissione promosse dal legislatore nell’ultimo decennio. L’obiettivo principale delle riforme avviate è stato quello di frenare la proliferazione di società costituite dagli enti locali, così da garantire sia un risparmio di risorse pubbliche sia una maggiore facilità per gli imprenditori privati ad affacciarsi su mercati tradizionalmente appannaggio delle amministrazioni. Stona però con le intenzioni il fatto che gli obblighi ex lege di cessione delle partecipazioni azionarie detenute dagli enti locali non siano stati generalmente imposti per le società di gestione dei servizi pubblici (resi in favore della collettività), bensì per quelle che svolgono servizi strumentali (in favore dell’amministrazione stessa). La scelta appare contraddittoria, in quanto il distacco tra vincolo funzionale e partecipazione degli enti locali nella compagine societaria si ravvisa in particolar modo nel primo dei due moduli menzionati. Si assiste dunque ad una frammentazione del principio di legalità.

Dynamics of small interfering RNA - FRET based integrity measurements of siRNA in the cuvette & inside cells

RNAi ist ein bedeutendes Werkzeug zur Funktionsanalyse von Genen und hat großes Potential für den Einsatz in der Therapie. Obwohl effiziente Knockdowns in der Zellkultur erzielt werden, erweist sich eine in vivo Anwendung als schwierig. Die großen Hürden sind dabei der Transport der siRNA ins Zielgewebe und deren voranschreitende Degradierung.rnMarkierte siRNA kann sowohl zur eigenen Integritätsmessung als auch zur Lokalisierung verwendet werden. Zwei Farbstoffe an den jeweiligen 3’- bzw. -5’-Enden des Sense- bzw. Antisense-Stranges erzeugen ein robustes FRET-System (Hirsch et al. 2012). Das Verhältnis von FRET- zu Donor-Signal, das R/G-Ratio, dient zur sensitiven Klassifizierung des Integritätslevels einer siRNA Probe (Järve et al. 2007; Hirsch et al. 2011; Kim et al. 2010). Mit diesem System kann eine Degradierung von weniger als 5 % in der Küvette und in Zellen nachgewiesen werden.rnDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Evaluierung von potentiellen FRET Farbstoffpaaren hinsichtlich deren Eignung für in vitro und in vivo Anwendung. Verschiedenste FRET-Paare, die das gesamte sichtbare Spektrum abdecken, wurden evaluiert und ermöglichen nun die Auswahl eines geeigneten Paares für die jeweilige Anwendung oder Kombination mit anderen Farbstoffen.rnMit Hilfe von Alexa555/Atto647N siRNA wurde ein erfolgreicher Einschluss von siRNA in Liposomen beobachtet. Eine anschließende Evaluierung der RNase-Protektion ergab für Liposomen, Nanohydrogele und kationische Peptide hervorragende protektive Eigenschaften. Basierend auf den Ergebnisse können diese und andere Transportsysteme nun für eine zelluläre Aufnahme optimiert werden.rnAtto488/Atto590 zeigte die besten Eigenschaften für Echtzeit-Integritätsmessungen in der Lebendzellmikroskopie. Verringerte Bleicheigenschaften und minimaler spektraler “Cross-Talk” ermöglichten es, transfizierte Zellen über einen Zeitraum von bis zu 8 Stunden zu beobachten. Mittels Atto488/Atto590 siRNA wurde die Einschleusung und Freisetzung in Zellen in Echtzeit untersucht. Dabei konnten Freisetzung und Verteilung in einzelnen Zellen beobachtet und analysiert werden. rnAuf eine anfängliche Phase mit hoher Freisetzungsrate folgte eine Phase mit geringerer Rate für den restlichen Beobachtungszeitraum. Die durchschnittliche Verweildauer im Zytosol betrug 24 und 58 Minuten, wobei zwischen lang- und kurzanhaltenden Ereignissen unterschieden werden konnte. Obwohl ein Import von siRNA in den Zellkern beobachtet wurde, konnte kein Schema bzw. genauer Zeitpunkt, in Bezug auf den Transfektionszeitraum für diese Ereignisse bestimmt werden. Die beobachteten Freisetzungsprozesse fanden sporadisch statt und Änderungen in der zellulären Verteilung geschahen innerhalb von wenigen Minuten. Einmal freigesetzte siRNA verschwand mit der Zeit wieder aus dem Zytosol und es blieben nur kleine Aggregate von siRNA mit immer noch geringer Integrität zurück.rn

Controlled wetting on silica-based nano- and microstructured surfaces

Der Fokus dieser Doktorarbeit liegt auf der kontrollierten Benetzung von festen Oberflächen, die in vielen Bereichen, wie zum Beispiel in der Mikrofluidik, für Beschichtungen und in biologischen Studien von Zellen oder Bakterien, von großer Bedeutung ist.rnDer erste Teil dieser Arbeit widmet sich der Frage, wie Nanorauigkeit das Benetzungsverhalten, d.h. die Kontaktwinkel und die Pinningstärke, von hydrophoben und superhydrophoben Beschichtungen beeinflusst. Hierfür wird eine neue Methode entwickelt, um eine nanoraue Silika-Beschichtung über die Gasphase auf eine superhydrophobe Oberfläche, die aus rauen Polystyrol-Silika-Kern-Schale-Partikeln besteht, aufzubringen. Es wird gezeigt, dass die Topographie und Dichte der Nanorauigkeiten bestimmt, ob sich die Superhydrophobizität verringert oder erhöht, d.h. ob sich ein Flüssigkeitstropfen im Nano-Wenzel- oder Nano-Cassie-Zustand befindet. Das verstärkte Pinning im Nano-Wenzel-Zustand beruht auf dem Eindringen von Flüssigkeitsmolekülen in die Nanoporen der Beschichtung. Im Nano-Cassie-Zustand dagegen sitzt der Tropfen auf den Nanorauigkeiten, was das Pinning vermindert. Die experimentellen Ergebnisse werden mit molekulardynamischen Simulationen in Bezug gesetzt, die den Einfluss der Oberflächenbeschichtungsdichte und der Länge von fluorinierten Silanen auf die Hydrophobizität einer Oberfläche untersuchen. rnEs wurden bereits verschiedenste Techniken zur Herstellung von transparenten superhydrophoben, d.h. extrem flüssigkeitsabweisenden, Oberflächen entwickelt. Eine aktuelle Herausforderung liegt darin, Funktionalitäten einzuführen, ohne die superhydrophoben Eigenschaften einer Oberfläche zu verändern. Dies ist extrem anspruchsvoll, da funktionelle Gruppen in der Regel hydrophil sind. In dieser Arbeit wird eine innovative Methode zur Herstellung von transparenten superhydrophoben Oberflächen aus Janus-Mikrosäulen mit variierenden Dimensionen und Topographien entwickelt. Die Janus-Säulen haben hydrophobe Seitenwände und hydrophile Silika-Oberseiten, die anschließend selektiv und ohne Verlust der superhydrophoben Eigenschaften der Oberfläche funktionalisiert werden können. Diese selektive Oberflächenfunktionalisierung wird mittels konfokaler Mikroskopie und durch das chemische Anbinden von fluoreszenten Molekülen an die Säulenoberseiten sichtbar gemacht. Außerdem wird gezeigt, dass das Benetzungsverhalten durch Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeit und Festkörper in der Nähe der Benetzungslinie bestimmt wird. Diese Beobachtung widerlegt das allgemein akzeptierte Modell von Cassie und Baxter und beinhaltet, dass hydrophile Flächen, die durch mechanischen Abrieb freigelegt werden, nicht zu einem Verlust der Superhydrophobizität führen müssen, wie allgemein angenommen.rnBenetzung kann auch durch eine räumliche Beschränkung von Flüssigkeiten kontrolliert werden, z.B. in mikrofluidischen Systemen. Hier wird eine modifizierte Stöber-Synthese verwendet, um künstliche und natürliche Faser-Template mit einer Silika-Schicht zu ummanteln. Nach der thermischen Zersetzung des organischen Templat-Materials entstehen wohldefinierte Silika-Kanäle und Kanalkreuzungen mit gleichmäßigen Durchmessern im Nano- und Mikrometerbereich. Auf Grund ihrer Transparenz, mechanischen Stabilität und des großen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisses sind die Kanäle sehr gut geeignet, um die Füllgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten mit variierenden Oberflächenspannungen und Viskositäten zu untersuchen. Konfokale Mikroskopie ermöglicht es hierbei, die Füllgeschwindigkeiten über eine Länge von mehreren Millimetern, sowie direkt am Kanaleingang zu messen. Das späte Füllstadium kann sehr gut mit der Lucas-Washburn-Gleichung beschrieben werden. Die anfänglichen Füllgeschwindigkeiten sind jedoch niedriger als theoretisch vorhergesagt. Wohingegen die vorhergehenden Abschnitte dieser Arbeit sich mit der quasistatischen Benetzung beschäftigen, spielt hier die Dynamik der Benetzung eine wichtige Rolle. Tatsächlich lassen sich die beobachteten Abweichungen durch einen geschwindigkeitsabhängigen Fortschreitkontaktwinkel erklären und durch dynamische Benetzungstheorien modellieren. Somit löst diese Arbeit das seit langem diskutierte Problem der Abweichungen von der Lucas-Washburn-Gleichung bei kleinen Füllgeschwindigkeiten.

Nuovi suoni di balenottera comune (Balaenoptera physalus) nel Mediterraneo occidentale

Fin whale (Balaenoptera physalus) is the only misticeto commonly observed in the Mediterranean. The males emit sounds, classic pulse products in sequences called songs, at 20Hz for sexual purposes: sounds are produced during the spring for migration to the Tirreno-Ligurian-Provençal basin, the summer feeding area, and during the autumn, when there is a migration to the south to meet the winter breeding season. This area in the Mediterranean sea is unknown. The east coast of the Iberian Peninsula is a migration area. The study was conducted by analyzing through Adobe Audition 3.0 and XBAT softwares files audio of 30 minutes recorded in 2006, in 2011 and 2012 at the level of the Columbretes Islands, in the western Mediterranean sea, using two hearing aids: the MARU, used in 2006 and the EAR, used in 2011 and 2012. From the analysis have emerged that, in addition to songs with pulses of 20 Hz, there are new sounds of fin whale never previously recognized: the VFPs (Variable Frequency Pulses), higher-frequency pulses emitted, between 50 and 120Hz and the ramps, a set of 7-8 pulses, pertaining to a particular song, of increasing frequency. Further studies are needed to understand the importance of these new sounds.

Geomorfologia del giacimento di orso delle caverne nella grotta di Govjestica, Valle di Praca, Bosnia-Ercegovina

In 2011 the GSB/USB caving group of Bologna has discovered, in the southern fossil branches of Govjestica cave (Valle di Praça, Bosnia) a fossil deposit of vertebrates containing bones of Ursus spelaeus, Capra ibex, Cricetulus migratorius and Microtus. On the basis of the U/Th ages of the bones, teeth and carbonate flowstone covering the fossils (60 ka), datings carried out in the laboratories of U-Series at Bologna, and on the disposition of the bones, a past connection between Govjestica and the nearby Banja Stjena cave is hypothesised. The closure of this passage has occurred suddenly through a collapse that has forced the last cave bears awakened from their winter sleep to stay blocked in Govjestica, and die. The connecting passage has later been covered with calcite flowstones and is no longer visible. This hypothesis is sustained by the rather scarce number of skeletons of cave bears found in Govjestica (a dozen of skulls against the often large amounts of cave bears found in similar caves): Govjestica cave, and especially the Room of the Bones in its southern part, has been used by cave bears only for a couple of centuries before these parts became inaccessible. Furthermore, the entrance of Banja Stjena cave was probably located close to or at the level of the Praça river, that has excavated its thalweg for around 20 metres in the last 60 ka.

GSR deposition along the bullet path in contact shots to composite models

In contact shots, all the materials emerging from the muzzle (combustion gases, soot, powder grains, and metals from the primer) will be driven into the depth of the entrance wound and the following sections of the bullet track. The so-called "pocket" ("powder cavity") under the skin containing soot and gunpowder particles is regarded as a significant indicator of a contact entrance wound since one would expect that the quantity of GSR deposited along the bullet's path rapidly declines towards the exit hole. Nevertheless, experience has shown that soot, powder particles, and carboxyhemoglobin may be found not only in the initial part of the wound channel, but also far away from the entrance and even at the exit. In order to investigate the propagation of GSRs under standardized conditions, contact test shots were fired against composite models of pig skin and 25-cm-long gelatin blocks using 9-mm Luger pistol cartridges with two different primers (Sinoxid® and Sintox®). Subsequently, 1-cm-thick layers of the gelatin blocks were examined as to their primer element contents (lead, barium, and antimony as discharge residues of Sinoxid® as well as zinc and titanium from Sintox®) by means of X-ray fluorescence spectroscopy. As expected, the highest element concentrations were found in the initial parts of the bullet tracks, but also the distal sections contained detectable amounts of the respective primer elements. The same was true for amorphous soot and unburned/partly burned powder particles, which could be demonstrated even at the exit site. With the help of a high-speed motion camera it was shown that for a short time the temporary cavitation extends from the entrance to the exit thus facilitating the unlimited spread of discharge residues along the whole bullet path.

Copper filtration in pediatric digital X-ray imaging: its impact on image quality and dose

The effect of copper (Cu) filtration on image quality and dose in different digital X-ray systems was investigated. Two computed radiography systems and one digital radiography detector were used. Three different polymethylmethacrylate blocks simulated the pediatric body. The effect of Cu filters of 0.1, 0.2, and 0.3 mm thickness on the entrance surface dose (ESD) and the corresponding effective doses (EDs) were measured at tube voltages of 60, 66, and 73 kV. Image quality was evaluated in a contrast-detail phantom with an automated analyzer software. Cu filters of 0.1, 0.2, and 0.3 mm thickness decreased the ESD by 25-32%, 32-39%, and 40-44%, respectively, the ranges depending on the respective tube voltages. There was no consistent decline in image quality due to increasing Cu filtration. The estimated ED of anterior-posterior (AP) chest projections was reduced by up to 23%. No relevant reduction in the ED was noted in AP radiographs of the abdomen and pelvis or in posterior-anterior radiographs of the chest. Cu filtration reduces the ESD, but generally does not reduce the effective dose. Cu filters can help protect radiosensitive superficial organs, such as the mammary glands in AP chest projections.

Interplay Between Finite Resources and a Local Defect in an Asymmetric Simple Exclusion Process

When particle flux is regulated by multiple factors such as particle supply and varying transport rate, it is important to identify the respective dominant regimes. We extend the well-studied totally asymmetric simple exclusion model to investigate the interplay between a controlled entrance and a local defect site. The model mimics cellular transport phenomena where there is typically a finite particle pool and nonuniform moving rates due to biochemical kinetics. Our simulations reveal regions where, despite an increasing particle supply, the current remains constant while particles redistribute in the system. Exploiting a domain wall approach with mean-field approximation, we provide a theoretical ground for our findings. The results in steady-state current and density profiles provide quantitative insights into the regulation of the transcription and translation process in bacterial protein synthesis.

From Unsuitable Ally to Vital Parter: The Case of US-Korean Relations and The Vietnam War, 1954-1966

This is the history of the decade prior to the entrance of Korean troops into the Vietnam War, roughly covering the years 1953-1965.

Importance of 3D-CT imaging in single-bullet cranioencephalic gunshot wounds

PURPOSE: The aim of this paper is to demonstrate that computed tomography (CT) and three-dimensional (3D) CT imaging techniques can be useful tools for evaluating gunshot wounds of the skull in forensic medicine. Three purposes can be achieved: (1) identifying and recognising the bullet entrance wound - and exit wound, if present; (2) recognising the bullet's intracranial course by studying damage to bone and brain tissue; (3) suggesting hypotheses as to the dynamics of the event. MATERIALS AND METHODS: Ten cadavers of people who died of a fatal head injury caused by a single gunshot were imaged with total-body CT prior to conventional autoptic examination. Three-dimensional-CT reconstructions were obtained with the volume-rendering technique, and data were analysed by two independent observers and compared with autopsy results. RESULTS: In our experience, CT analysis and volumetric reconstruction techniques allowed the identification of the bullet entrance and exit wounds and intracranial trajectory, as well as helping to formulate a hypothesis on the extracranial trajectory to corroborate circumstantial evidence. CONCLUSIONS: CT imaging techniques are excellent tools for addressing the most important questions of forensic medicine in the case of gunshot wounds of the skull, with results as good as (or sometimes better than) traditional autoptic methods.

Modeling of Heat Transfer in Microchannel Gas Flow

Due to the existence of a velocity slip and temperature jump on the solid walls, the heat transfer in microchannels significantly differs from the one in the macroscale. In our research, we have focused on the pressure driven gas flows in a simple finite microchannel geometry, with an entrance and an outlet, for low Reynolds (Re<200) and low Knudsen (Kn<0.01) numbers. For such a regime, the slip induced phenomena are strongly connected with the viscous effects. As a result, heat transfer is also significantly altered. For the optimization of flow conditions, we have investigated various temperature gradient configurations, additionally changing Reynolds and Knudsen numbers. The entrance effects, slip flow, and temperature jump lead to complex relations between flow behavior and heat transfer. We have shown that slip effects are generally insignificant for flow behavior. However, two configuration setups (hot wall cold gas and cold wall hot gas) are affected by slip in distinguishably different ways. For the first one, which concerns turbomachinery, the mass flow rate can increase by about 1% in relation to the no-slip case, depending on the wall-gas temperature difference. Heat transfer is more significantly altered. The Nusselt number between slip and no-slip cases at the outlet of the microchannel is increased by about 10%.

Macro Monte Carlo for dose calculation of proton beams

Although the Monte Carlo (MC) method allows accurate dose calculation for proton radiotherapy, its usage is limited due to long computing time. In order to gain efficiency, a new macro MC (MMC) technique for proton dose calculations has been developed. The basic principle of the MMC transport is a local to global MC approach. The local simulations using GEANT4 consist of mono-energetic proton pencil beams impinging perpendicularly on slabs of different thicknesses and different materials (water, air, lung, adipose, muscle, spongiosa, cortical bone). During the local simulation multiple scattering, ionization as well as elastic and inelastic interactions have been taken into account and the physical characteristics such as lateral displacement, direction distributions and energy loss have been scored for primary and secondary particles. The scored data from appropriate slabs is then used for the stepwise transport of the protons in the MMC simulation while calculating the energy loss along the path between entrance and exit position. Additionally, based on local simulations the radiation transport of neutrons and the generated ions are included into the MMC simulations for the dose calculations. In order to validate the MMC transport, calculated dose distributions using the MMC transport and GEANT4 have been compared for different mono-energetic proton pencil beams impinging on different phantoms including homogeneous and inhomogeneous situations as well as on a patient CT scan. The agreement of calculated integral depth dose curves is better than 1% or 1 mm for all pencil beams and phantoms considered. For the dose profiles the agreement is within 1% or 1 mm in all phantoms for all energies and depths. The comparison of the dose distribution calculated using either GEANT4 or MMC in the patient also shows an agreement of within 1% or 1 mm. The efficiency of MMC is up to 200 times higher than for GEANT4. The very good level of agreement in the dose comparisons demonstrate that the newly developed MMC transport results in very accurate and efficient dose calculations for proton beams.

Hibernacula Microclimate and White-nose Syndrome Susceptibility in the Little Brown Myotis (Myotis lucifugus)

The objective of this project was to determine the relationship between hibernacula microclimate and White-nose Syndrome (WNS), an emerging infectious disease in bats. Microclimate was examined on a species scale and at the level of the individual bat to determine if there was a difference in microclimate preference between healthy and WNS-affected little brown myotis (Myotis lucifugus) and to determine the role of microclimate in disease progression. There is anecdotal evidence that colder, drier hibernacula are less affected by WNS. This was tested by placing rugged temperature and humidity dataloggers in field sites throughout the eastern USA, experimentally determining the response to microclimate differences in captive bats, and testing microclimate roosting preference. This study found that microclimate significantly differed from the entrance of a hibernaculum versus where bats traditionally roost. It also found hibernaculum temperature and sex had significant impacts on survival in WNS-affected bats. Male bats with WNS had increased survivability over WNS-affected female bats and WNS bats housed below the ideal growth range of the fungus that causes WNS, Geomyces destructans, had increased survival over those housed at warmer temperatures. The results from this study are immediately applicable to (1) predict which hibernacula are more likely to be infected next winter, (2) further our understanding of WNS, and (3) determine if direct mitigation strategies, such as altering the microclimate of mines, will be effective ways to combat the spread of the fungus.