7Be-recoil radiolabelling of industrially manufactured silica nanoparticles

Radiolabelling of industrially manufactured nanoparticles is useful for nanoparticle dosimetry in biodistribution or cellular uptake studies for hazard and risk assessment. Ideally for such purposes any chemical processing post production should be avoided as it may change the physico-chemical characteristics of the industrially manufactured species. In many cases proton irradiation of nanoparticles allows radiolabelling by transmutation of a tiny fraction of their constituent atoms into radionuclides. However, not all types of nanoparticles offer nuclear reactions leading to radionuclides with adequate radiotracer properties. We describe here a process whereby in such cases nanoparticles can be labelled with 7Be, which exhibits a physical halflife of 53.29 days and emits γ-rays of 478 keV energy and is suitable for most radiotracer studies. 7Be is produced via the proton-induced nuclear reaction 7Li(p,n)7Be in a fine-grained lithium compound with which the nanoparticles are mixed. The high recoil energy of 7Be-atoms gives them a range that allows the 7Be-recoils to be transferred from the lithium compound into the nanoparticles by recoil implantation. The nanoparticles can be recovered from the mixture by dissolving the lithium compound and subsequent filtration or centrifugation. The method has been applied to radiolabel industrially manufactured SiO2 nanoparticles. The process can be controlled in such a way that no alterations of the 7Be-labelled nanoparticles are detectable by dynamic light scattering, X-ray diffraction and electron microscopy. Moreover, cyclotrons with maximum proton energies of 17 to 18 MeV that are available in most medical research centres could be used for this purpose.JRC.I.4-Nanobioscience

Bioinspired catechol-terminated self-assembled monolayers with enhanced adhesion properties

The role of the catechol moiety in the adhesive properties of mussel proteins and related synthetic materials has been extensively studied in the last years but still remains elusive. Here, a simplified model approach is presented based on a self-assembled monolayer (SAM) of upward-facing catechols thiol-bound to epitaxial gold substrates. The orientation of the catechol moieties is confirmed by spectroscopy, which also showed lack of significant amounts of interfering o-quinones. Local force-distance curves on the SAM measured by atomic force microscopy (AFM) shows an average adhesion force of 45 nN, stronger than that of a reference polydopamine coating, along with higher reproducibility and less statistical dispersion. This is attributed to the superior chemical and topographical homogeneity of the SAM coating. Catechol-terminated SAMs are also obtained on high-roughness gold substrates that show the ability to assemble magnetic nanoparticles, despite their lack of enhanced adhesion at the molecular level. Finally, the influence of the catechol group on the formation and quality of the SAM is explored both theoretically (molecular dynamics simulations) and experimentally using direct-write AFM lithography. Highly packed catechol monolayers with a large density and smaller roughness are studied by AFM force-distance curves. These experiments afford adhesion force values higher and much more monodisperse than those reported for polydopamine-like polymeric materials. These results are unique giving valuable information on the effect of molecular organization on the adhesive properties of interphases. Such information is crucial for the development of improved materials and interphases engineered at the molecular level, by chemical design

Mn12 single molecule magnets deposited on μ-SQUID sensors : The role of interphases and structural modifications

Direct measurements of the linear ac susceptibility and magnetic relaxation of a few Mn monolayers deposited on a μ-SQUID sensor are reported. In order to integrate the molecules into the device, DPN has been the technique of choice. It enabled the structuration of the molecules on the most sensitive areas of the sensor without the need for any previous functionalization of the molecule or the substrate, while controlling the number of molecular units deposited on each array. The measurements reveal that their characteristic SMM behaviour is lost, a fact that is attributed to molecular distortions originated by the strong surface tensions arising at the molecular interphases

Robust spin crossover platforms with synchronized spin switch and polymer phase transition

The idea of developing magnetic molecular materials into real functional electronic devices with low-cost and scalable techniques appeared with the emergence of the field several years ago. Today, even though great advances have been done with this aim, the promise of a functional device working at the micro-/nanoscale and at room temperature has unfortunately not completely materialized yet, as their use still strongly depends on the fabrication methodology of a robust device that can be handled and integrated without compromising their functionality. Here we propose the use of polymeric matrices as a platform for the development of such robust switchable structures exhibiting reproducible results independently of the dimension-from macro to micro-/nanoscale-and morphology-from thin-films to nanoparticles and nanoimprinted motives-while allowing to induce an irreversible hysteresis, reminiscent of a non-volatile memory, by synchronization with the polymer phase transition

A qualitative study on the social representations of populism and democracy in Peru

The purpose of this paper is to describe and analyze the social representations of democracy, populism and the relationship between both concepts in a sample of citizens from different regions of Peru (n = 76). To this end, a qualitative research design was proposed, using in-depth interviews, which were analyzed from a discursive approach. The results show that democracy and populism are two closely related concepts in tension. On the one hand, the social representation of democracy is semantically poor, closely related to electoral behavior and is seen as a political system that, ideally, is positively valued. Populism, on the other hand, is seen as a political strategy based on the manipulation of citizens' needs in order to reach power using the democratic process of elections. The representation of populism in general is negative, and it is mentioned that it appears and acquires strength in the face of citizen dissatisfaction with democracy, when it cannot solve problems of poverty, corruption or exclusion. The representations of populism take up the constitutive components proposed by different authors on the topic (people, elites and democracy as a product of popular will), but the participants do not necessarily structure the relationships between these components as proposed in the academic literature. Finally, the results shows that respondents' experiences with democracy and populism in Peru act as important socializing forces that will frame how citizens relate to politics and the public

Mar Menor: una laguna singular y sensible. Evaluación científica de su estado.

Este libro recopila las aportaciones que equipos de investigación de la Universidad de Murcia, Universidad Politécnica de Cartagena, Instituto Geológico-Minero de España, Universidad de Alicante, el Instituto Español de Oceanografía y otros organismos hicieron en las Jornadas Científicas del Mar Menor, celebradas en diciembre de 2014.La información recogida en este libro se estructura en dos grandes bloques, uno de Biología y Ecología del Mar Menor (capítulos 1 al 8) y otro de Condiciones fisicoquímicas e impacto de actividades humanas en la laguna (capítulos 9 al 14). El primer bloque resume buena parte de los estudios ecológicos realizados en el Mar Menor, que han servido para mejorar su conocimiento y también para cambiar antiguas asunciones sobre la naturaleza y el funcionamiento de estos ecosistemas lagunares (Capítulo 1). El segundo capítulo muestra que esta laguna alberga en zonas someras de su perímetro hábitats fundamentales para mantener y conservar tanto especies migratorias como residentes, que es necesario conocer para paliar el impacto de las actividades humanas que les afectan. En este sentido la reducción de la carga de nutrientes y contaminantes orgánicos e inorgánicos que fluyen hacia el Mar Menor puede ayudar a preservar la laguna en mejores condiciones, bien sea tratando las escorrentías (plantas de tratamiento, humedales artificiales u otras técnicas) y recuperar este agua para uso agrícola o evitar su descarga en la laguna (Capítulo 3). Estas actuaciones serán clave para la conservación de especies emblemáticas como el caballito de mar (Capítulo 4) y reducir el impacto de las proliferaciones masivas de medusas que se producen en la laguna desde 1993 (Capítulo 5). En este mismo sentido los cambios acaecidos en la laguna han favorecido la incursión de invertebrados marinos alóctonos (Capítulo 6) y han afectado a la respuesta de la dinámica poblacional de las aves acuáticas a distintas escalas (Capítulo 7). Para completar este bloque se ofrece una perspectiva histórica de la importancia que ha tenido la investigación sobre acuicultura realizada en esta laguna, que ha servido de base para su gran desarrollo actual (Capítulo 8). El segundo bloque se inicia con una evaluación del origen y evolución del Mar Menor desde el punto de vista geológico, y evidencia su vulnerabilidad ante el deterioro que puede sufrir la desaparición de la barrera de cierre y/o su colmatación (Capítulo 9). En el Capítulo 10 se describe la relevancia que tiene la interacción de los acuíferos del Campo de Cartagena con la laguna, que se produce no sólo a nivel superficial sino también subterráneo. Esta interacción permite el acceso de nutrientes a la laguna, a pesar de la cierta capacidad de depuración de los humedales que le circundan, y también de metales traza por los aportes de residuos mineros (Capítulo 11). De hecho los metales traza están presentes en los sedimentos de la laguna, y su distribución se ha caracterizado en la columna sedimentaria relacionándola con la granulometría y el contenido de materia orgánica del sedimento (Capítulo 12). Posteriormente se describe la entrada de diversos contaminantes orgánicos, incluyendo pesticidas y fármacos a través de la rambla del Albujón, y su distribución estacional en agua y sedimento de la laguna (Capítulo 13). Este segundo bloque finaliza con el Capítulo 14 en el que se describe la bioacumulación de hidrocarburos aromáticos policíclicos, pesticidas y fármacos en moluscos y peces del Mar Menor, así como los efectos biológicos que la carga contaminante que accede a través de la rambla del Albujón produce en los organismos que allí habitan. El libro concluye con un breve epílogo redactado por los editores de este libro

Mar Menor: una laguna singular y sensible. Evaluación científica de su estado.

Este libro recopila las aportaciones que equipos de investigación de la Universidad de Murcia, Universidad Politécnica de Cartagena, Instituto Geológico-Minero de España, Universidad de Alicante, el Instituto Español de Oceanografía y otros organismos hicieron en las Jornadas Científicas del Mar Menor, celebradas en diciembre de 2014.La información recogida en este libro se estructura en dos grandes bloques, uno de Biología y Ecología del Mar Menor (capítulos 1 al 8) y otro de Condiciones fisicoquímicas e impacto de actividades humanas en la laguna (capítulos 9 al 14). El primer bloque resume buena parte de los estudios ecológicos realizados en el Mar Menor, que han servido para mejorar su conocimiento y también para cambiar antiguas asunciones sobre la naturaleza y el funcionamiento de estos ecosistemas lagunares (Capítulo 1). El segundo capítulo muestra que esta laguna alberga en zonas someras de su perímetro hábitats fundamentales para mantener y conservar tanto especies migratorias como residentes, que es necesario conocer para paliar el impacto de las actividades humanas que les afectan. En este sentido la reducción de la carga de nutrientes y contaminantes orgánicos e inorgánicos que fluyen hacia el Mar Menor puede ayudar a preservar la laguna en mejores condiciones, bien sea tratando las escorrentías (plantas de tratamiento, humedales artificiales u otras técnicas) y recuperar este agua para uso agrícola o evitar su descarga en la laguna (Capítulo 3). Estas actuaciones serán clave para la conservación de especies emblemáticas como el caballito de mar (Capítulo 4) y reducir el impacto de las proliferaciones masivas de medusas que se producen en la laguna desde 1993 (Capítulo 5). En este mismo sentido los cambios acaecidos en la laguna han favorecido la incursión de invertebrados marinos alóctonos (Capítulo 6) y han afectado a la respuesta de la dinámica poblacional de las aves acuáticas a distintas escalas (Capítulo 7). Para completar este bloque se ofrece una perspectiva histórica de la importancia que ha tenido la investigación sobre acuicultura realizada en esta laguna, que ha servido de base para su gran desarrollo actual (Capítulo 8). El segundo bloque se inicia con una evaluación del origen y evolución del Mar Menor desde el punto de vista geológico, y evidencia su vulnerabilidad ante el deterioro que puede sufrir la desaparición de la barrera de cierre y/o su colmatación (Capítulo 9). En el Capítulo 10 se describe la relevancia que tiene la interacción de los acuíferos del Campo de Cartagena con la laguna, que se produce no sólo a nivel superficial sino también subterráneo. Esta interacción permite el acceso de nutrientes a la laguna, a pesar de la cierta capacidad de depuración de los humedales que le circundan, y también de metales traza por los aportes de residuos mineros (Capítulo 11). De hecho los metales traza están presentes en los sedimentos de la laguna, y su distribución se ha caracterizado en la columna sedimentaria relacionándola con la granulometría y el contenido de materia orgánica del sedimento (Capítulo 12). Posteriormente se describe la entrada de diversos contaminantes orgánicos, incluyendo pesticidas y fármacos a través de la rambla del Albujón, y su distribución estacional en agua y sedimento de la laguna (Capítulo 13). Este segundo bloque finaliza con el Capítulo 14 en el que se describe la bioacumulación de hidrocarburos aromáticos policíclicos, pesticidas y fármacos en moluscos y peces del Mar Menor, así como los efectos biológicos que la carga contaminante que accede a través de la rambla del Albujón produce en los organismos que allí habitan. El libro concluye con un breve epílogo redactado por los editores de este libro.Versión del edito

Search for eccentric black hole coalescences during the third observing run of LIGO and Virgo

Despite the growing number of confident binary black hole coalescences observed through gravitational waves so far, the astrophysical origin of these binaries remains uncertain. Orbital eccentricity is one of the clearest tracers of binary formation channels. Identifying binary eccentricity, however, remains challenging due to the limited availability of gravitational waveforms that include effects of eccentricity. Here, we present observational results for a waveform-independent search sensitive to eccentric black hole coalescences, covering the third observing run (O3) of the LIGO and Virgo detectors. We identified no new high-significance candidates beyond those that were already identified with searches focusing on quasi-circular binaries. We determine the sensitivity of our search to high-mass (total mass M>70 M⊙) binaries covering eccentricities up to 0.3 at 15 Hz orbital frequency, and use this to compare model predictions to search results. Assuming all detections are indeed quasi-circular, for our fiducial population model, we place an upper limit for the merger rate density of high-mass binaries with eccentricities 0<e≤0.3 at 0.33 Gpc−3 yr−1 at 90\% confidence level

Ultralight vector dark matter search using data from the KAGRA O3GK run

Among the various candidates for dark matter (DM), ultralight vector DM can be probed by laser interferometric gravitational wave detectors through the measurement of oscillating length changes in the arm cavities. In this context, KAGRA has a unique feature due to differing compositions of its mirrors, enhancing the signal of vector DM in the length change in the auxiliary channels. Here we present the result of a search for U(1)B−L gauge boson DM using the KAGRA data from auxiliary length channels during the first joint observation run together with GEO600. By applying our search pipeline, which takes into account the stochastic nature of ultralight DM, upper bounds on the coupling strength between the U(1)B−L gauge boson and ordinary matter are obtained for a range of DM masses. While our constraints are less stringent than those derived from previous experiments, this study demonstrates the applicability of our method to the lower-mass vector DM search, which is made difficult in this measurement by the short observation time compared to the auto-correlation time scale of DM

Structuration and Integration of Magnetic Molecules and Nanoparticles on Surfaces and Devices by Directwrite AFM Lithography

La progresiva miniaturización de los materiales a la escala nanométrica ha abierto en la última década nuevas expectativas en el campo de la Ciencia de Materiales. Dichos materiales nanométricos presentan propiedades únicas, difiriendo a menudo de las propiedades del propio material a la macroescala, las cuales abren un amplio abanico de nuevas fenomenologías, y en consecuencia, de aplicaciones tecnológicas. De especial interés han sido los nanomateriales magnéticos, incluyendo las nanopartículas magnéticas o sistemas moleculares, dado que emergen como sistemas clave en el desarrollo de nuevas tecnologías de interés tales como sistemas de almacenamiento de memoria, computación cuántica o dispositivos de espintrónica. El desarrollo de aplicaciones reales en base al uso de dichos nanomateriales requiere primero la búsqueda de nuevas estrategias de estructuración que permitan organizar dichos sistemas magnéticos en superficies, a la vez que estudiar cómo es su comportamiento en la transición de la macroescala a la micro- o nanoescala. En este sentido es de interés estudiar cómo sus propiedades magnéticas pueden verse afectadas por efectos de la estructuración o de la propia superficie. En este contexto, de cara a estudiar las propiedades magnéticas de estos sistemas, una de las aproximaciones que está atrayendo mayor interés es el uso de dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUIDs) y sensores Hall. Estos sensores han experimentado una gran revolución al ser miniaturizados, lo que ha permitido aumentar notablemente su sensibilidad hasta la detección de la magnetización de una sola nanopartícula o molécula. En este continuo avance, una de las principales limitaciones es la necesidad de desarrollar nuevas estrategias de integración que permitan depositar los sistemas magnéticos de un modo controlado en las zonas de máxima sensibilidad de estos sensores miniaturizados. En este contexto, la presente Tesis doctoral ha sido dedicada al desarrollo de nuevas estrategias de integración de cara a mejorar el control en la integración de sistemas magnéticos. Las estrategias propuestas han permitido por primera vez realizar este proceso sin la necesidad de modificar previamente ni el material magnético ni la superficie del sensor, consiguiendo depositar en zonas definidas del sensor con control (sub)micrométrico. En concreto, se ha demostrado la viabilidad y la universalidad de la técnica de deposición directa por litografía de AFM (conocida como Dip-pen Nanolithography, DPN) para la integración de nanomateriales magnéticos, abarcando un amplio rango de materiales desde nanopartículas hasta sistemas moleculares con comportamiento de imán unimolecular, en una gran variedad de sensores con diferentes dimensiones y requisitos.The reduction of magnetic materials to the nanometric scale has opened in the last decades new perspectives in Material Science. Nanosized materials exhibit unique properties, which can considerably differ from the properties of the corresponding bulk materials, opening a wide range of new phenomenologies and therefore of technological applications. Two of the most prospective nanomaterials over the last years have been magnetic nanoparticles and molecular materials. Such nanostructured materials have attracted much interest not only from a fundamental point of view but also because their potential use in high-density information storage devices, quantum computing applications and in spintronics. However, before these applications become a reality, there is a fundamental issue that needs to be addressed, namely, the development of strategies to evolve from bulk materials to single entities suitable to be grafted on surfaces, sensors or other systems able to act as a device. The challenge is the definition of experimental strategies to properly assemble and integrate these molecular materials into functional devices without compromising their properties. In this context, there is an interest in understanding how the structuration procedure or even the surface can modify the behavior of such nanomaterials once deposited. Nevertheless, to answer these questions one of the approximations that is attracting more attention and probably more results is that of typical magnetic characterization techniques for bulk crystalline samples such as superconducting quantum interference devices (SQUID) or Hall magnetometer sensors. These systems have been miniaturized to increase their sensitivity down to a single magnetic or NP moment, involving the need for the development of specific deposition and structuration techniques to integrate the magnetic materials into the sensors with the required control on positioning and quantity of material. In this context, the present Thesis has been devoted to the development of novel structuration strategies to improve the control on the integration of magnetic nanosystems. The proposed strategies have allowed for first time to perform this process without the need of pre-modifying either the magnetic nanomaterial or the surface of the sensor, while depositing on specific areas of the sensor with (sub)micrometric precision. In particular, we have demonstrated the viability and generality of direct-write atomic force microscopy (AFM) lithography (also known as Dip-pen Nanolithography, DPN) to overcome most of the challenges that implies such integration. For this, different experimental approaches have been explored for the integration of magnetic nanomaterials intended to be as much representative as possible, ranging from magnetic nanoparticles to molecular systems exhibiting single molecule magnet (SMM) behavior, on a wide variety of sensors displaying different dimensions and requirements