Geochemical characterization of the fire-fountain fed deposits of Las Herrerias volcano (Campo de Calatrava Volcanic Field, Ciudad Real)

The Las Herrerias volcano (Bolanos de Calatrava, Campo de Calatrava Volcanic Field) is characterized by the great amount and variety of fire-fountain fed deposits. All these deposits are compositionally similar, being constituted by magnesium-rich (MgO = 11.58-4.19%), aluminium-poor (Al2O3 = 9.64-10.99%) highly sodic (Na2O = 2.24-3.81%) melanephelinites, with high contents in rare earth-elements (10x-200x chondrite), particularly in light-rare earth elements with respect to the heavy ones [(La/Lu)(N) = 32-35]. Contrary to the equivalent melanephelinites of this volcanic field, the relatively low contents in Ni (233-286 ppm), Cr (393-520 ppm) and magnesium number (Mg* = 45-54) indicate that these rocks do not correspond with primary melts. On the other hand, the variable distribution of clinopyroxene in the magma during eruption would be responsible for the slight compositional differences observed in the studied samples. Finally, we argue that these fire fountains were developed in a continental intraplate setting.

Investigação do efeito magnetocalórico convencional e anisotrópico no sistema Er(1-y)Ho(y)N

O efeito magnetocalórico, base da refrigeração magnética, é caracterizado por duas quantidades: a variação isotérmica da entropia (ΔST) e a variação adiabática da temperatura (ΔTad) as quais podem ser obtidas sob variações na intensidade de um campo magnético aplicado. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética, pode‐se definir o efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é calculado através da variação na direção de aplicação de um campo magnético cuja intensidade se mantém fixa. Nos materiais de nosso interesse, o efeito magnetocalórico é estudado teoricamente partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta a rede magnética (que pode ser composta por diversas sub-redes magnéticas acopladas), rede cristalina e a dinâmica dos elétrons de condução. No hamiltoniano magnético são consideradas as interações de troca, Zeeman e campo cristalino (esta ultima responsável pela anisotropia magnética). Recentemente, estudamos o efeito magnetocalórico convencional e o efeito magnetocalórico anisotrópico nos compostos mononitretos com terras-raras, a saber: Ho(y)Er(1-y)N para as concentrações y= 0,1,0.5 e 0.75. Comparações entre nossos resultados teóricos e os dados experimentais para o EMC foram bastante satisfatórias [3,9]. Além disso, diversas predições teóricas como a existência de uma fase ferrimagnética no sistema Ho(y)Er(1-y)N (para a concentração y=0.5) e reorientações de spin nas sub-redes do Ho e Er foram feitas [25].

Biossorção de lantânio por Sargassum sp.: ensaios em batelada e contínuos

Diante dos avanços tecnológicos, pesquisadores têm intensificado a busca por métodos de remoção de metais, que tragam bons resultados de captação a partir de efluentes contaminados, aliados a um baixo custo. A utilização de materiais biológicos como algas marinhas, fungos e bactérias vem se destacando e se tornando uma solução atrativa quando comparados com os tratamentos químicos convencionais; essa técnica é denominada biossorção. A biossorção é um processo de captação de íons metálicos de uma solução, a partir de interações entre o metal e determinados sítios ativos presentes na parede celular da biomassa. Existe também um crescente interesse pelo estudo dos elementos de terras raras (TR) por possuirem alto valor agregado, acarretado por processos caros e de alta complexidade na sua separação e purificação. Desta forma, este trabalho teve como objetivo descrever o potencial de biossorção de lantânio - um representante dos TR - pela macroalga Sargassum sp., a partir de soluções aquosas. Para isso foram realizados estudos em batelada, aplicando modelos cinéticos e de equilíbrio, e estudos em regime contínuo de biossorção dos íons de lantânio (III), além de um sistema contínuo bimetálico, no qual houve a adição do metal cério, outro TR. As determinações analíticas foram realizadas por espectrometria de emissão ótica por plasma indutivamente acoplado. Os ensaios cinéticos foram realizados nas concentrações metálicas de 10 e 100 mg.L-1 e em duas concentrações distintas de biomassa 2 e 5 g.L-1 na temperatura de 301C. Dois modelos cinéticos foram testados, pseudo-primeira ordem e segunda ordem, tendo o modelo de segunda ordem apresentado melhor ajuste dos dados, com r2 igual a 0,9697. No ensaio de equilíbrio foi construída a isoterma que apresentou um perfil crescente na captação no entanto não alcançou a remoção máxima. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados da isoterma, sendo verificado maior correlação dos dados com o modelo de Langmuir; resultando num valor de captação máxima calculado pelo modelo de 3,55 mmol.g-1. No ensaio dinâmico foram realizados dois experimentos, 1 e 2. O Experimento 1 foi realizado com três colunas interligadas e recheadas com 20g de biomassa cada, sendo bombeada uma solução aquosa de lantânio na concentração de 1,41mmol.L-1. O Experimento 2 foi constituido de uma solução contendo lantânio e cério ambos na mesma concentração anterior de 1,41 mmol.L-1, sendo bombeada somente para uma única coluna recheada com 20g de biomassa. Os resultados demonstraram que o ponto de saturação não foi atingido dentro das 8 horas em que se deu o processo, o que indica a alta afinidade da Sargassum sp. pelo lantânio e que a presença do cério associada a redução da vazão prejudicou a captação do lantânio

Interações do lantânio e cério com microalgas dos gêneros Monoraphidium e Scenedesmus

Os elementos de terras raras, representados em sua maioria pelos lantanídeos, ocorrem principalmente como constituintes-traço da maioria dos minerais de rochas comuns (monazita, apatita) e também estão presentes em alguns minérios. Tais elementos foram largamente usados por décadas como fertilizantes na China. Na área das inovações tecnológicas, a demanda por esses metais vem crescendo por conta das suas aplicações em diversos campos. Consequentemente, grandes quantidades desses elementos são acumulados em ambientes aquáticos atingindo o fitoplâncton. Assim, as microalgas que são organismos ecologicamente importantes na cadeia alimentar têm sido frequentemente usadas em estudos ambientais para avaliar a toxicidade relativa de várias descargas químicas e são largamente estudadas na detecção dos primeiros impactos no ecossistema. Somado a isso, são biomassas que possuem boa capacidade de biossorção de metais devido à presença de ligantes na sua estrutura que promovem a captação deles quando em solução. Dessa forma, as interações entre as microalgas verdes Monoraphidium e Scenedesmus e os íons La3+ e Ce3+ foram investigadas neste trabalho. Para isso, foram avaliados o efeito tóxico e a bioacumulação do La3+ pelas duas microalgas verdes. Adicionalmente, estudos em batelada da biossorção do La3+ e Ce3+ em soluções contendo os elementos isoladamente ou em combinação foram realizados. No estudo de toxicidade e de bioacumulação o meio de cultivo utilizado foi o ASM-1, com e sem presença de La3+ (10 mg.L-1 a 100 mg.L-1), onde o efeito tóxico do metal foi monitorado por análises micro e macroscópica das células e também pela quantificação do crescimento celular baseada em medidas da massa seca. A bioacumulação do metal foi avaliada da mesma forma para ambas as microalgas. Os resultados obtidos mostraram que o efeito tóxico do metal foi presente em concentrações iônicas de 50 e 100 mg.L-1 e que houve uma bioconcentração do La3+ em ambas espécies de microalgas, principalmente quando a concentração inicial do La3+ foi de 10 e 25 mg.L-1, mostrando que houve uma relação direta entre a bioconcentração e a toxicidade do La3+. O gênero Monoraphidium bioconcentrou mais metal que o gênero Scenedesmus. Os resultados da biossorção dos metais em solução monoelementar mostraram que as microalgas apresentaram grande capacidade de captação do La3+ (20,7 mmol.g-1 para Monoraphidium sp. e 17,8 mmol.g-1 para Scenedesmus sp.) e do Ce3+ (25,7 mmol.g-1 para Monoraphidium sp. e 11,5 mmol.g-1 para Scenedesmus sp.). Os resultados obtidos revelaram que os dados melhor se ajustaram ao modelo de Freundlich, na maioria dos casos. Em sistema binário, notou-se que houve uma menor captação de cada um individualmente, evidenciando uma competição entre eles pelos mesmos sítios ligantes e que ambas apresentaram maior afinidade pelo Ce3+

O efeito magnetocalórico na série Gd(1-y)Pr(y)Ni2

Em geral, o efeito magnetocalórico (EMC) é caracterizado pela variação adiabática da temperatura (ΔTad) e a variação isotérmica da entropia (ΔST) sob variações do campo magnético. Devido as aplicações tecnológicas do EMC na refrigeração magnética, que não apresentam efeitos perigosos para o meio ambiente e tem o potencial para reduzir o consumo de energia, os estudos sobre o EMC tem crescido ao longo dos anos . Neste trabalho, estudamos as propriedades magnéticas e magnetocalóricos da série Gd (1-Y) Pr (Y) Ni2 com Y = 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1 A série dos compostos RNi2 compostos cristalizam na fase de Laves cúbico C15, o que torna o Campo Elétrico Cristalino cúbico um quadro adequado para descrever a anisotropia magnética sobre estes compostos . Além do modelo hamiltoniano inclui contribuições do efeito Zeeman e as interações de troca indireta entre Gd-Gd, Gd-Pr e íons Pr-Pr. Vale a pena notar que o GdNi2 apresenta um arranjo ferromagnético com temperatura de transição de cerca de 78 K e o composto PrNi2 é paramagnético. Os potenciais magnetocalóricos foram calculados e comparados com os dados experimentais. Além disso, investigamos a influência da direção do campo magnético sobre as quantidades magnéticas e no EMC investigada.

稀土元素生物效应的蛋白质组学研究

蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白的动态表达及其相互关系的新兴学科，是功能基因组学研究的重要组成部分和战略制高点，广泛应用于生命科学的各个领域，研究对象涵盖微生物、动物和植物等。 　　稀土元素（rare earth elements），亦称镧系元素（lanthanides），是性质相似的15种金属元素。随着稀土元素在工业、农牧业和医疗等领域的应用日益深入，它们对生物体的作用机制亟待研究。生物固氮作用为生命世界提供75%的绿色氮源，根瘤菌是重要的固氮微生物，具有基因组结构简单、培养周期短等特点。酿酒酵母是与人类关系最密切的一种酵母，不仅因为传统上其用于制作食品及酿酒，而且是现代分子生物学和细胞生物学中的真核模式生物。为了全面地了解稀土元素对细胞的作用，我们运用高分辨率的蛋白质双向电泳分离技术和高通量的蛋白质质谱分析手段以及生物信息学等方法，分析了稀土元素钆（Gadolinium，Gd）在原核生物费氏中华根瘤菌（Sinorhizobium fredii）USDA205和真核生物酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）YM4271的生物效应。 　　结果表明，经1mM Gd(NO3)3处理12小时后，费氏中华根瘤菌USDA205中 22个蛋白质表达有差异。这些蛋白质可根据功能分为8类，包括转运蛋白、胁迫相关蛋白、代谢相关蛋白等。其中13个蛋白质表达量增加，9个蛋白质表达量下降。膜蛋白在差异蛋白中占有很大比重。另外，我们分析了不同浓度的钆处理后蛋白质表达的变化情况，发现蛋白质组的变化是与处理浓度密切相关的。研究中还发现同种浓度的钆与另一种稀土元素铒（Erbium，Er）相比，离子半径较小的铒离子对根瘤菌的抑制作用更加明显。 　　比较不同浓度的钆对酿酒酵母YM4271的影响，发现酵母对稀土元素的反应不及根瘤菌敏感，对数生长初期的酵母经钆处理12小时或24小时后均无显著变化。 　　本研究首次用蛋白质组学的方法研究稀土元素对微生物的作用，鉴定了一些有价值的蛋白质，并得到了它们的表达特点和相关数据，为更好地理解稀土元素的生物效应提供了有力的分子生物学证据。 　　

蕨类植物铁芒萁（Dicranopteris dichotoma）体内稀土元素的分布及其光合特性的研究

为了阐明蕨类植物铁芒萁(Dicranopteris dichotoma Bernh.)体内稀土元素的分布及其光合特性，采用电感耦合等离子质谱分析了中国江西省龙南县轻、重稀土矿区和非矿区铁芒萁植物体内的稀土元素含量，并采用透射电子显微镜对其叶片细胞内的稀土元素进行精确定位。还比较系统的研究了自然条件下的铁芒萁与高浓度稀土元素处理条件下的非稀土元素富集植物黄瓜(Cucumis sativus Linn)的光合特性。结果表明： 1、0.5 mmol•L-1 LaCl3处理黄瓜后，可以诱导激发能向PS II分配。1和2 mmol•L-1 LaCl3处理黄瓜后，对黄瓜幼苗抑制作用表现在对其生长率，光合放氧活性和叶绿体完整率的抑制。这是由于LaCl3对黄瓜细胞结构和叶绿体膜结构的破坏所致。其表现为对类囊体膜结构的破坏，而导致PS II光合活性下降，并最终抑制黄瓜生长。 2、铁芒萁可以富集稀土元素，轻、重稀土矿区铁芒萁植物稀土元素的分布规律为叶片>根>土壤>茎>叶柄，非矿区铁芒萁植物稀土元素的分布规律为叶片>根>茎>叶柄。稀土元素在铁芒萁体内的运输和迁移过程中，发生了明显的分异作用，茎、叶柄、叶片中的重稀土相对贫乏，叶片中可以富集高浓度的轻稀土元素。 3、稀土元素可以进入完整的铁芒萁表皮细胞和叶肉细胞中，但多以沉淀的形式聚集在一起。非矿区铁芒萁叶绿体中的稀土元素含量约占其叶片中含量的5％。轻稀土矿区铁芒萁叶绿体中的稀土元素含量约占其叶片中含量的10％。部分稀土元素定位于富含PS II的基粒片层上。 4、铁芒萁富集稀土元素受环境和遗传特性的双重影响，但主要由其自身的生理、生化特性决定。其富集稀土元素的机制是隔离稀土元素在细胞壁、液泡中和分泌结合物质使稀土元素成为沉淀沉积下来，从而避免对光合活性的破坏。 5、与非矿区铁芒萁相比，轻稀土矿区植物叶绿体膜的全链电子传递速率增加了34.9％，PS II的电子传递活性增高了252.9％，PS I的电子传递活性增加了16.8％。轻稀土矿区铁芒萁全链电子传递活性的增加主要来自PS II电子传递活性的大幅提高，这可能与其调节激发能更多向PS II分配，提高PS II反应中心色素蛋白复合体（67.0％）和捕光色素蛋白复合体的含量相关。 6、与非矿区铁芒萁相比，重稀土矿区植物叶绿体膜的全链电子传递速率增加了46.3％，PS II的电子传递活性增高了23.8％，PS I的电子传递活性增加了60.4％。重稀土矿区铁芒萁电子传递活性的提高主要来自PS I电子传递活性的大量增加，这可能与其PS I反应中心蛋白复合体含量的提高（60.0％）有关。 铁芒萁富集并吸收稀土元素主要是由自身的理化特性决定的。它能够将稀土元素以沉淀的形式固定在细胞内部，并通过改变生理代谢来避免高浓度稀土元素对其光合作用的影响。可以在治理稀土元素污染的环保工程中用作植物修复材料。

Nanotube-based passively mode-locked Ytterbium-pumped Raman laser

Over the past decades mode-locked fibre lasers have been extensively refined and developed, with most research efforts focussing on employing rare-earth doped fibres as the active elements [1]. This presents the problem that operation is limited to regions of the spectrum where such elements exhibit gain [1]. Raman amplification in silica fibre is an attractive way to overcome this spectral limitation, with gain available across the entire transparency window (300 nm - 2300 nm) [2-4]. There have been a number of reports utilising Raman gain in ultrashort pulse sources [2-4], however none using a broadband saturable absorber, such as carbon nanotubes [5-7] and graphene [7-9]. A broadband saturable absorber is an essential pre-requisite in order to fully exploit the wavelength flexibility provided by the Raman gain in short pulse mode-locked fiber lasers. © 2011 IEEE.

八种稀土金属配合物和铂配合物抗HIV 活性的研究

　为了寻找治疗艾滋病的新药,研究了8 种稀土金属(镧、铒、镝、钆、镨、镱、钐、钕) 配合物和铂 配合物的抗HIV 活性。我们以C8166 细胞系为指示细胞,测定样品对HIV - 1IIIB诱导的细胞合胞体形成 的抑制作用,并以MTT方法测定它们对细胞存活率的影响,以研究稀土和铂配合物对细胞的毒性。根 据公式,计算出其CC50和EC50值,并进一步计算出其TI 值。结果表明,镧配合物、钐配合物和铂配合物 的EC50值分别为0. 006μg/ ml 、74. 28μg/ ml 和21. 54μg/ ml ,它们的治疗指数分别为63、21 和45 ,具有一定的 抗HIV - 1 活性。其它的配合物具有很低或者不具有抗HIV - 1 活性。

Properties of grain boundaries in bulk, melt processed YB2Cu3O7-δ fabricated using bridge-shaped seeds

Single grain REBa2C3uO7 ((RE)BCO, where RE is a rare earth element or yttrium) bulk superconducting materials have significant potential for a variety of engineering applications due to their ability to trap high magnetic fields. However, it is well known that the presence of grain boundaries coupled with a high angle of misorientation (typically 5�) significantly reduces the critical current density, J c , in all forms of high temperature superconducting materials. It is of considerable fundamental and technological interest, therefore, to investigate the grain boundary properties of bulk, film and tape (RE)BCO. We report a successful multi-seeding technique for the fabrication of fully aligned, artificial (0��misalignment) grain boundaries within large grain YBCO bulk superconductors using bridge-shaped seeds. The microstructure and critical current densities of the grain boundaries produced by this technique have been studied in detail.

Active glass-polymer superlattice structure for photonic integration.

We propose an all-laser processing approach allowing controlled growth of organic-inorganic superlattice structures of rare-earth ion doped tellurium-oxide-based glass and optically transparent polydimethyl siloxane (PDMS) polymer; the purpose of which is to illustrate the structural and thermal compatibility of chemically dissimilar materials at the nanometer scale. Superlattice films with interlayer thicknesses as low as 2 nm were grown using pulsed laser deposition (PLD) at low temperatures (100 °C). Planar waveguides were successfully patterned by femtosecond-laser micro-machining for light propagation and efficient Er(3+)-ion amplified spontaneous emission (ASE). The proposed approach to achieve polymer-glass integration will allow the fabrication of efficient and durable polymer optical amplifiers and lossless photonic devices. The all-laser processing approach, discussed further in this paper, permits the growth of films of a multitude of chemically complex and dissimilar materials for a range of optical, thermal, mechanical and biological functions, which otherwise are impossible to integrate via conventional materials processing techniques.

Simulation studies on the magnetization of (RE)BCO bulk superconductors using various split-coil arrangements

Simulation studies were conducted on the magnetization of (RE)BCO (RE-Ba-Cu-O, where RE represents a rare earth element) bulk superconductors using various split-coil arrangements by solving the critical state equation using the commercial software FlexPDE. A pair of coaxial coils of identical size is identified as an optimum arrangement for practical magnetization at 77K by the zero-field cooling technique. In general, the magnetization process is likely to be most effective when the outer radius of the coils lies between 100% and 50% of the sample radius. A relatively large coil pair is necessary for samples with either a smaller aspect ratio or larger values of J c0. Two different regimes of flux penetration are found to be involved in the magnetization process. For a sufficiently small sample, the penetration field is determined by flux propagation from beneath the coil to the centre of the sample; for a sufficiently large sample, the definitive propagation route is from beneath the coil to the periphery of the sample. Effective split-coil magnetization occurs only in the former regime, and both penetration regimes are completely different from that involved in the solenoidal-coil magnetization process. © 2012 IOP Publishing Ltd.

Numerical analysis of thermally actuated magnets for magnetization of superconductors

Superconductors, such as YBCO bulks, have extremely high potential magnetic flux densities, comparing to rare earth magnets. Therefore, the magnetization of superconductors has attracted broad attention and contribution from both academic research and industry. In this paper, a novel technique is proposed to magnetize superconductors. Unusually, instead of using high magnetic fields and pulses, repeatedly magnetic waves with strength of as low as rare earth magnets are applied. These magnetic waves, generated by thermally controlling a Gadolinium (Gd) bulk with a rare earth magnet underneath, travel over the flat surface of a YBCO bulk and get trapped little by little. Thus, a very small magnetic field can be used to build up a very large magnetic field. In this paper, the modelling results of thermally actuated magnetic waves are presented showing how to transfer sequentially applied thermal pulses into magnetic waves. The experiment results of the magnetization of YBCO bulk are also presented to demonstrate how superconductors are progressively magnetized by small magnetic field © 2010 IOP Publishing Ltd.

Magnetization of bulk superconductors using thermally actuated magnetic waves

A novel technique is proposed to magnetize bulk superconductors, which has the potential to build up strong superconducting magnets. Instead of conventionally using strong magnetic pulses, periodical magnetic waves with strength as low as that of rare-earth magnets are applied. These magnetic waves travel from the periphery to the center of a bulk superconductor and become trapped little by little. In this way, bulk superconductors can gradually be magnetized. To generate these magnetic waves, a thermally actuated magnet was developed, which is constructed by a heating/cooling switch system, a rare-earth bulk magnet, and a Gadolinium (Gd) bulk. The heating/cooling switch system controls the temperature of the Gd bulk, which, along with the rare-earth magnet underneath, can transform thermal signals into magnetic waves. The modeling results of the thermally actuated magnet show that periodical magnetic waves can effectively be generated by applying heating and cooling pulses in turn. A YBCO bulk was tested in liquid nitrogen under the magnetic waves, and a notable accumulation of magnetic flux density was observed. © 2006 IEEE.

Enhanced down conversion of photons emitted by photoexcited Er xY2-xSi2O7 films grown on silicon

Photon cutting with efficiencies up to 400% is demonstrated in Erx Y2-x Si2 O7 films grown on Si and its concentration dependence is analyzed. The cutting is the result of cross-energy-transfer processes occurring within a single rare earth (Er3+) acting as both sensitizer and activator. Similarities with upconversion are revealed and possible applications in solar cells are discussed. © 2010 The American Physical Society.