A surface-enhanced infrared absorption spectroscopic (SEIRAS) study of the oscillatory electro-oxidation of methanol on platinum

The oscillatory electro-oxidation of methanol was studied by means of in situ infrared (IR) spectroscopy in the attenuated total reflection (ATR) configuration using a platinum film on a Si prism as working electrode. The surface-enhanced infrared absorption (SEIRA) effect considerably improves the spectroscopic resolution, allowing at following the coverage of some adsorbing species during the galvanostatic oscillations. Carbon monoxide was the main adsorbed specie observed in the induction period and within the oscillatory regime. The system was investigated at two distinct time-scales and its dynamics characterized accordingly. During the induction period the main transformation observed as the system move through the phase space towards the oscillatory region was the decrease of the coverage of adsorbed carbon, coupled to the increase of the electrode potential. Similar transition characterizes the evolution within the oscillatory region, but at a considerably slower rate. Experiments with higher time resolution revealed that the electrode potential oscillates in-phase with the frequency of the linearly adsorbed CO vibration and that the amount of adsorbed CO oscillates with small amplitude. Adsorbed formate was found to play, if any, a very small role. Results are discussed and compared with other systems. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Electrooxidation of Ethanol on Pt and PtRu Surfaces Investigated by ATR Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy

Herein, it was investigated for the first time the electro-oxidation of ethanol on Pt and PtRu electrodeposits in acidic media by using in situ surface enhanced infrared absorption spectroscopy with attenuated total reflection (ATR-SEIRAS). The experimental setup circumvents the weak absorbance signals related to adsorbed species, usually observed for rough, electrodeposited surfaces, and allows a full description of the CO coverage with the potential for both catalysts. The dynamics of adsorption-oxidation of CO was accessed by ATR-SEIRAS experiments (involving four ethanol concentrations) and correlated with expressions derived from a simple kinetic model. Kinetic analysis suggests that the growing of the CO adsorbed layer is nor influenced by the presence of Ru neither by the concentration of ethanol. The results suggest that the C-C scission is not related to the presence of Ru and probably happens at Pt sites.

Electrooxidation of ethanol on Pt and PtRu surfaces investigated by ATR surface-enhanced infrared absorption spectroscopy

Herein, it was investigated for the first time the electro-oxidation of ethanol on Pt and PtRu electrodeposits in acidic media by using in situ surface enhanced infrared absorption spectroscopy with attenuated total reflection (ATR-SEIRAS). The experimental setup circumvents the weak absorbance signals related to adsorbed species, usually observed for rough, electrodeposited surfaces, and allows a full description of the CO coverage with the potential for both catalysts. The dynamics of adsorption-oxidation of CO was accessed by ATR-SEIRAS experiments (involving four ethanol concentrations) and correlated with expressions derived from a simple kinetic model. Kinetic analysis suggests that the growing of the CO adsorbed layer is nor influenced by the presence of Ru neither by the concentration of ethanol. The results suggest that the C-C scission is not related to the presence of Ru and probably happens at Pt sites.

Real-time monitoring of electrochemically active biofilm developing behavior on bioanode by using EQCM and ATR/FTIR

In the current study, the relationship between current and biomass and bio-adhesion mechanism of electrogenic biofilm on electrode were investigated using EQCM and ATR-SEIRAS linking electrochemistry. The results indicated that cellular biomass of biofilm on QCM-crystal surface showed maximum value of 6.0 μg/cm2 in initial batch and 11.5 μg/cm2 in the second batch on mature biofilm, producing a similar maximum current density of 110 μA/μg. Especially, the optimum cell biomass linking high electricity production ratio (110 μA/μg) occurred before maximum biomass coming, implying that over-growth mature biofilm is not an optimum state for enhancing power output of MFCs. On the other hand, the spectra using ATR-SEIRAS technique linking electrochemistry obviously exhibited water structure adsorption change at early biofilm formation and meanwhile the water adsorption accompanied the adsorbed bacteria and the bound cells population on the electrode increased with time. Meanwhile, the direct contact of bacteria and electrode via outer-membrane protein can be confirmed via a series spectra shift at amide I and amide II modes and water movement from negative bands displacing by adsorbed bacteria. Our study provided supplementary information about the interaction between the microbes and electrode beyond traditional electrochemistry.

Grafeenioksidin pelkistys grafeenin kaltaiseksi materiaaliksi

Grafeeni on tällä hetkellä yksi tutkituimmista materiaaleista ja sillä on paljon mahdollisia käyttötarkoituksia esimerkiksi nanoelektroniikassa, sensoreissa, nanokomposiiteissa ja vetyvarastona. Tällä hetkellä tehokkaan valmistusmenetelmän puuttuminen kuitenkin on esteenä grafeenin hyödyntämiselle laajassa mittakaavassa. Yksi lupaavimmista grafeenin valmistusmenetelmistä tällä hetkellä on grafeenioksidin pelkistäminen. Tässä tutkielmassa oli tarkoitus tutustua grafeenioksidin pelkistysmenetelmiin ja vertailla niitä toisiinsa. Työn kokeellisessa osassa oli tarkoituksena tutkia grafeenioksidin sähkökemiallista pelkistystä lähinnä in situ pintaherkistetyllä Raman-spektroskopialla (SERS) ja pintaherkistetyllä vaimentuneeseen kokonaisheijastukseen perustuvalla IR-spektroskopialla (ATR-SEIRAS). Työhön kuului myös SEIRAS-kennon ja -mittaussysteemin kehittäminen, koska Turun yliopistossa ei aikaisemmin ollut tehty SEIRAS-mittauksia. Työssä onnistuttiin pelkistämään grafeenioksidikalvo sähkökemiallisesti ainakin osittain. Pelkistymisen havaittiin tapahtuvan välillä -0,3 V – (-0,9) V (vs. Ag/AgCl) ja muutosten havaittiin olevan irreversiibeleitä. Työssä saatiin myös kehitettyä menetelmä SEIRASaktiivisen kultakalvon valmistamiseen Turun yliopistossa käytettävään kennoon ja selvitettyä toimiva mittaustapa. Työssä myös todettiin, että menetelmä sopii hyvin grafeenioksidin pelkistyksen seuraamiseen.

Spektroelektrochemische Untersuchungen mittels oberflächenverstärkter Infrarotabsorptionsspektroskopie (SEIRAS) an Multi-Redox-Center-Proteinen in einer biomimetischen Membranumgebung

Die optische Eigenschaften sowie der Oberflächenverstärkungseffekt von rauen Metalloberflächen sowie Nanopartikeln wurden intensiv für den infraroten Bereich des Spektrums in der Literatur diskutiert. Für die Präparation solcher Oberflächen gibt es prinzipiell zwei verschiedene Strategien, zum einen können die Nanopartikel zuerst ex-situ synthetisiert werden, der zweite Ansatz beruht darauf, dass die Nanopartikel in-situ hergestellt und aufgewachsen werden. Hierbei wurden beide Ansätze ausgetestet, dabei stellte sich heraus, dass man nur mittels der in-situ Synthese der Goldnanopartikel in der Lage ist nanostrukturierte Oberflächen zu erhalten, welche elektronisch leitfähig sind, nicht zu rau sind, um eine Membranbildung zu ermöglichen und gleichzeitig einen optimalen Oberflächenverstärkungseffekt zeigen. Obwohl keine ideale Form der Nanopartikel mittels der in-situ Synthese erhalten werden können, verhalten sich diese dennoch entsprechend der Theorie des Oberflächenverstärkungseffekts. Optimierungen der Form und Grösse der Nanopartikel führten in dieser Arbeit zu einer Optimierung des Verstärkungseffekts. Solche optimierten Oberflächen konnten einfach reproduziert werden und zeichnen sich durch eine hohe Stabilität aus. Der so erhaltene Oberflächenverstärkungseffekt beträgt absolut 128 verglichen mit dem belegten ATR-Kristall ohne Nanopartikel oder etwa 6 mal, verglichen mit der Oberfläche, die bis jetzt auch in unserer Gruppe verwendet wurde. Daher können nun Spektren erhalten werden, welche ein deutlich besseres Signal zu Rauschverhältnis (SNR) aufweisen, was die Auswertung und Bearbeitung der erhaltenen Spektren deutlich vereinfacht und verkürzt.rnNach der Optimierung der verwendeten Metalloberfläche und der verwendeten Messparameter am Beispiel von Cytochrom C wurde nun an der Oberflächenbelegung der deutlich größeren Cytochrom c Oxidase gearbeitet. Hierfür wurde der DTNTA-Linker ex-situ synthetisiert. Anschließend wurden gemischte Monolagen (self assembeld monolayers) aus DTNTA und DTP hergestellt. Die NTA-Funktionalität ist für die Anbindung der CcO mit der his-tag Technologie verantwortlich. Die Kriterien für eine optimale Linkerkonzentration waren die elektrischen Parameter der Schicht vor und nach Rekonstitution in eine Lipidmembran, sowie Elektronentransferraten bestimmt durch elektrochemische Messungen. Erst mit diesem optimierten System, welches zuverlässig und reproduzierbar funktioniert, konnten weitere Messungen an der CcO begonnen werden. Aus elektrochemischen Messungen war bekannt, dass die CcO durch direkten Elektronentransfer unter Sauerstoffsättigung in einen aktivierten Zustand überführt werden kann. Dieser aktivierte Zustand zeichnet sich durch eine Verschiebung der Redoxpotentiale um etwa 400mV gegenüber dem aus Gleichgewichts-Titrationen bekannten Redoxpotential aus. Durch SEIRAS konnte festgestellt werden, dass die Reduktion bzw. Oxidation aller Redoxzentren tatsächlich bei den in der Cyclovoltammetrie gemessenen Potentialen erfolgt. Außerdem ergaben die SEIRA-Spektren, dass durch direkten Elektronentransfer gravierende Konformationsänderungen innerhalb des Proteins stattfinden. rnBisher war man davon ausgegangen, aufgrund des Elektronentransfers mittels Mediatoren, dass nur minimale Konformationsänderungen beteiligt sind. Vor allem konnte erstmaligrnder aktivierte und nicht aktivierte Zustand der Cytochrom c Oxidase spektroskopisch nachweisen werden.rn

Cdc25-dependent activation of cyclin A/cdk2 is blocked in G2 phase arrested cells independently of ATM/ATR

Cyclin A/cdk2 is active during S and G2 phases of the cell cycle, but its regulation and function during G2 phase is poorly understood. In this study we have examined the regulation of cyclin A/cdk2 activity during normal G2 phase progression and in genotoxin-induced G2 arrest. We show that cyclin A/cdk2 is activated in early G2 phase by a cdc25 activity. In the G2 phase checkpoint arrest initiated in response to various forms of DNA damage, the cdc25-dependent activation of both cyclin A/cdk2 and cyclin B1/cdc2 is blocked. Ectopic expression of cdc25B, but not cdc25C, in G2 phase arrested cells efficiently activated both cyclin A/cdk2 and cyclin B1/cdc2. Finally, we demonstrate that the block in cyclin A/cdk2 activation in the G2 checkpoint arrest is independent of ATM/ATR. We speculate that the ATM/ ATR-independent block in G2 phase cyclin A/cdk2 activation may act as a further layer of checkpoint control, and that blocking G2 phase cyclin A/cdk2 activation contributes to the G2 phase checkpoint arrest.

DNA structure-specific priming of ATR activation by DNA-PKcs.

Three phosphatidylinositol-3-kinase-related protein kinases implement cellular responses to DNA damage. DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs) and ataxia-telangiectasia mutated respond primarily to DNA double-strand breaks (DSBs). Ataxia-telangiectasia and RAD3-related (ATR) signals the accumulation of replication protein A (RPA)-covered single-stranded DNA (ssDNA), which is caused by replication obstacles. Stalled replication intermediates can further degenerate and yield replication-associated DSBs. In this paper, we show that the juxtaposition of a double-stranded DNA end and a short ssDNA gap triggered robust activation of endogenous ATR and Chk1 in human cell-free extracts. This DNA damage signal depended on DNA-PKcs and ATR, which congregated onto gapped linear duplex DNA. DNA-PKcs primed ATR/Chk1 activation through DNA structure-specific phosphorylation of RPA32 and TopBP1. The synergistic activation of DNA-PKcs and ATR suggests that the two kinases combine to mount a prompt and specific response to replication-born DSBs.

In-line Monitoring of Precipitation Process using Raman Spectroscopy and ATR-FTIR

Polymorfian jatkuva seuranta saostuksessa on hyödyllistä suunnittelun ja kidetuotteen ominaisuuksien sekä kiteytystä seuraavan jatkoprosessoinnin kannalta. Tässä diplomityössä on tutkittu L-glutamiinihapon kahden (- ja ß) polymorfimuodon liukoisuuden riippuvuutta pH:sta ja lämpötilasta.Tulokseksi saatiin, että kummankin polymorfin liukoisuus kasvoi sekä pH:ta ettälämpötilaa kasvatettaessa. ¿¿muodon liukoisuus oli korkeampi kuin ß-muodon liukoisuus valituilla pH-arvoilla eri lämpötiloissa. Lisäksi seurattiin puolipanostoimisen saostuksen aikana 1-litraisella laboratoriokiteyttimellä muodostuvan kiteisen polymorfiseoksen koostumusta hyödyntäen in-line Raman-spektroskopiaa. Myös liuoksen pH-muutosta seurattiin sekä liuoksen koostumusta ATR FTIR-spektroskopian (Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectrometer) avulla. Tutkittavina muuttujina olivat mm. sekoitusintensiteetti, sekoitintyyppi, reaktanttien (natriumglutamaatti ja rikkihappo) konsentraatiot sekä syötetyn rikkihapon syöttökohta kiteyttimessä. Työhön sisältyi 36 koetta ja osa kokeista toistettiin tulosten oikeellisuuden tarkistamiseksi. Inline-mittaustulosten verifioimiseksi kidenäytteet analysoitiin myös käyttämällä konfokaali Raman-mikroskooppia. Kidemorfologiaa tutkittiin SEM-kuvien (Scanning Eletronic Microscope) avulla. Työ osoitti, että Raman-spektroskopia on joustava ja luotettava menetelmä saostusprosessin jatkuvaan seurantaan L-glutamiinihapolla. Alhaiset lähtöainepitoisuudet tuottivat pääasiassa ¿¿muotoa, kun taas alhainen sekoitusteho edisti ß-muodon muodostumista. Syöttökohta vaikutti merkittävästi polymorfiaan. Kun rikkihapon syöttökohta oli epäideaalisesti sekoitetulla vyöhykkeellä, nousi ylikylläisyystaso korkeaksi ja päätuote oli tällöin ß-muotoa. 6-lapainen vinolapaturbiini (nousukulma 45o) ja 6-lapainen levyturbiini eivät merkittävästi poikenneet toisistaan muodostuvien polymorfien osalta.

Avaliação da eficiência das técnicas ESI-MS e ATR/FTIR na determinação de adulteração de BX com querosene e óleo residual

Direct infusion electrospray ionization mass spectrometry in the negative ion mode, ESI(-)-MS and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used together with partial least squares (PLS) as a tool to determine B3 adulteration (B3 - mixture of 3% v/v of biodiesel in diesel) with kerosene and residual oil.

Fourier transform infrared-attenuated total reflectance (FTIR-ATR) spectroscopy and chemometric techniques for the determination of adulteration in petrodiesel/biodiesel blends

We propose an analytical method based on fourier transform infrared-attenuated total reflectance (FTIR-ATR) spectroscopy to detect the adulteration of petrodiesel and petrodiesel/palm biodiesel blends with African crude palm oil. The infrared spectral fingerprints from the sample analysis were used to perform principal components analysis (PCA) and to construct a prediction model using partial least squares (PLS) regression. The PCA results separated the samples into three groups, allowing identification of those subjected to adulteration with palm oil. The obtained model shows a good predictive capacity for determining the concentration of palm oil in petrodiesel/biodiesel blends. Advantages of the proposed method include cost-effectiveness and speed; it is also environmentally friendly.

Preliminary data on Brazilian monofloral honey from the northeast region using FT-IR ATR spectroscopic, palynological, and color analysis

Fourier transform infrared attenuated total reflectance (FT-IR ATR) spectroscopy was used to determine 14 different measurands in northeast Brazilian honey samples. Nine different honey samples (six monofloral and three polyfloral) from 2009 obtained from the company CEARAPI underwent FT-IR ATR, palynological, color, and sensorial analysis to obtain preliminary results for these types of honey. The results showed that there are five monofloral, three bifloral, and one extrafloral honey, and also that mid-infrared spectrometry can be used as a screening method for the routine analysis of Brazilian honey, with the advantages of being rapid, nondestructive, and accurate.

Análise exploratória aplicada a espectros de reflexão total atenuada no infravermelho com transformada de Fourier (ATR-FTIR) de blendas de biodiesel/diesel

In this study, hierarchical cluster analysis (HCA) and principal component analysis (PCA) were used to classify blends produced from diesel S500 and different kinds of biodiesel produced by the TDSP methodology. The different kinds of biodiesel studied in this work were produced from three raw materials: soybean oil, waste cooking oil and hydrogenated vegetable oil. Methylic and ethylic routes were employed for the production of biodiesel. HCA and PCA were performed on the data from attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy, showing the separation of the blends into groups according to biodiesel content present in the blends and to the kind of biodiesel used to form the mixtures.