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Phase Behavior of Polyelectrolyte-Surfactant Complexes at Planar Surfaces
We investigate theoretically the phase diagram of an insoluble charged
surfactant monolayer in contact with a semi-dilute polyelectrolyte solution (of
opposite charge). The polyelectrolytes are assumed to have long-range and
attractive (electrostatic) interaction with the surfactant molecules. In
addition, we introduce a short-range (chemical) interaction which is either
attractive or repulsive. The surfactant monolayer can have a lateral phase
separation between dilute and condensed phases. Three different regimes of the
coupled system are investigated depending on system parameters. A regime where
the polyelectrolyte is depleted due to short range repulsion from the surface,
and two adsorption regimes, one being dominated by electrostatics, whereas the
other by short range chemical attraction (similar to neutral polymers). When
the polyelectrolyte is more attracted (or at least less repelled) by the
surfactant molecules as compared with the bare water/air interface, it will
shift upwards the surfactant critical temperature. For repulsive short-range
interactions the effect is opposite. Finally, the addition of salt to the
solution is found to increase the critical temperature for attractive surfaces,
but does not show any significant effect for repulsive surfaces.Comment: 23 pages, 10 figure
Look at the Future: Canada and the United States in the Future World Economic Context--Can We Be Competitive, A
Canada and United States and worldwide economic competitio
Pattern formation during diffusion limited transformations in solids
We develop a description of diffusion limited growth in solid-solid
transformations, which are strongly influenced by elastic effects. Density
differences and structural transformations provoke stresses at interfaces,
which affect the phase equilibrium conditions. We formulate equations for the
interface kinetics similar to dendritic growth and study the growth of a stable
phase from a metastable solid in both a channel geometry and in free space. We
perform sharp interface calculations based on Green's function methods and
phase field simulations, supplemented by analytical investigations. For pure
dilatational transformations we find a single growing finger with symmetry
breaking at higher driving forces, whereas for shear transformations the
emergence of twin structures can be favorable. We predict the steady state
shapes and propagation velocities, which can be higher than in conventional
dendritic growth.Comment: submitted to Philosophical Magazin
Nachhaltige Verbesserung der Verfügbarkeit ökologisch vermehrten Gemüsesaatguts für den Erwerbsanbau durch on-farm Erhaltung, Züchtung und Vermehrung
Die Verfügbarkeit von ökologisch vermehrtem Saatgut bzw. die Sortenauswahl wird insbesondere bei Gemüse als unzureichend eingestuft. Die verwendeten Sorten sind bei vielen Gemüsekulturen zum überwiegenden Teil Hybriden, die für eine /On-farm/-Erhaltung ungeeignet sind oder im Falle von aus Zellfusion (Protoplasten- oder Cytoplastenfusion) stammenden CMS-Hybriden nicht mehr fertil und auf Betrieben der Ökolandbauverbände per Richtlinie verboten sind.
Diese beiden Aspekte der Saatgutfrage waren maßgebend für den Start dieses Projektes.
Mit dem Ziel, die Eignung der Sorten für den ökologischen Gemüsebau zu prüfen, wurden 164 Saatgutmuster noch verfügbarer Populationssorten der Kulturen Kohlrabi (15), Möhren (86) und Porree (63) am europäischen Saatgutmarkt erworben und als Ausgangsmaterial für die Sichtungen verwendet. Dafür wurden an elf Standorten in Deutschland, den Niederlanden und der Schweiz über zwei Jahre 143 Sorten gesichtet und von mehr als der Hälfte der Sorten erhaltungszüchterischer Samenbau durchgeführt. Sorten, die auf Basis der Sichtungen als für den ökologischen Erwerbsgemüsebau unmittelbar geeignet eingestuft worden sind, werden in weiterführenden (teilweise externen) Versuchsanbau gestellt. Außerdem werden dafür ökologische Erhaltungszuchten bzw. Saatgutvermehrungen aufgebaut, die teilweise bereits in der Projektlaufzeit initiiert wurden.
Sorten, die einer züchterischen Weiterentwicklung bedürfen, stehen als Ausgangsmaterial für ökologische Zuchtprogramme zur Verfügung.
Das Saatgut wird über eine vereinseigene Genbank zentral verwaltet.
Die Ergebnisse der Sichtungen, sowie Sortenbeschreibungen sind in einer Online-Datenbank veröffentlicht: www.kultursaat.org/index.ph
Field theoretic description of charge regulation interaction
In order to find the exact form of the electrostatic interaction between two
proteins with dissociable charge groups in aqueous solution, we have studied a
model system composed of two macroscopic surfaces with charge dissociation
sites immersed in a counterion-only ionic solution. Field-theoretic
representation of the grand canonical partition function is derived and
evaluated within the mean-field approximation, giving the Poisson-Boltzmann
theory with the Ninham-Parsegian boundary condition. Gaussian fluctuations
around the mean-field are then analyzed in the lowest order correction that we
calculate analytically and exactly, using the path integral representation for
the partition function of a harmonic oscillator with time-dependent frequency.
The first order (one loop) free energy correction gives the interaction free
energy that reduces to the zero-frequency van der Waals form in the appropriate
limit but in general gives rise to a mono-polar fluctuation term due to charge
fluctuation at the dissociation sites. Our formulation opens up the possibility
to investigate the Kirkwood-Shumaker interaction in more general contexts where
their original derivation fails.Comment: 12 pages, 9 figures, submitted to EPJ
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