TOWARDS A WITTGENSTEINEAN LADDER FOR THE UNIVERSAL VIRTUAL CLASSROOM (UVC)

The aim of this work is to move from the foreign dominated to the self-dominated by encouraging people to draw their own conclusions with the help of own rational consideration. Here a room as an environment that is encouraging innovation, which can be denoted as “Innovation Lab”, and making processes as can be regarded as “Smart Lab” is an essential base. The question related to this generalized self-organizational learning method investigated in our paper is how a UVC, which is a room that connects people from different physical places to one synchronous and virtual perceivable place, which is built on these preconditions, can be operated both resource and learning-efficient for both the course participants and the educational organization. A practical approach of implementing a virtual classroom concept, including informative tutorial-feedback, is developed conceptually that also accounts for and implements the results of reinforcement machine-learning methods in AI applications. The difference that makes the difference is gained by reimplementing the AI tools in an AI instrument, in a “Smart Lab” environment and that in the teaching environment. By means of this, a cascaded feedback-loop system is informally installed, which gains feedback at different levels of abstraction. By this learning on each stage, in a collaborative and together decentralized and sequential fashion takes place, as the selforganizational implementations lead implicitly, also by means of the in the course implemented tools, to increasingly self-control. As such in the course, a tool is implemented, as generalizations by means of reinforcement learnings are to be emergently foreseen by this method, which goes beyond the tools, that have already been implemented before. This AI-enhanced learning coevolution shall then, predictively, as well increase the potential of the course participants as the educational organization according to the Wittgensteinean parable: A ladder leading into a selfly-organized future

A Multichannel Least-Squares B-Spline Approach to Molecular Photoionization: Theory, Implementation, and Applications within the Configuration-Interaction Singles Approximation

We describe, in detail, a basis set approach to the multichannel scattering problem. The full set of linearly independent scattering states at each prefixed energy of the continuum spectrum can be obtained via a least-squares approach. To test the algorithm in a concrete setup, we report a parallel implementation of the close-coupling method in which the final states are treated within the configuration-interaction singles (CIS) approximation. The method requires, as input, a set of orthonormal orbitals, obtained from any quantum chemistry package. A one-center expansion (OCE) basis set consisting of products of radial B-splines and symmetry adapted angular functions is then used to expand the continuum electron wave function. To assess the quality of the CIS approximation, we compute total and partial cross sections and angular asymmetry parameters for the photoionization of a selection of closed-shell atoms (He, Ne, and Ar), H2, H2O, and ethylene. Results are compared with the experimental data and with theoretical predictions obtained with time-dependent density functional theory (TDDFT). It is seen that, generally, the photoionization observables obtained at the CIS level compare well with TDDFT predictions. The same basis can be employed to describe molecular multiphoton or strong field ionization

Alignment-Dependent Ionization of N2_2, O2_2, and CO2_2 in Intense Laser Fields

The ionization probability of N$_2$, O$_2$, and CO$_2$ in intense laser fields is studied theoretically as a function of the alignment angle by solving the time-dependent Schr\"odinger equation numerically assuming only the single-active-electron approximation. The results are compared to recent experimental data [D.~Pavi{\v{c}}i{\'c} et al., Phys.\,Rev.\,Lett.\ {\bf 98}, 243001 (2007)] and good agreement is found for N$_2$ and O$_2$. For CO$_2$ a possible explanation is provided for the failure of simplified single-active-electron models to reproduce the experimentally observed narrow ionization distribution. It is based on a field-induced coherent core-trapping effect.Comment: 5 pages, 2 figure

Density functional theory for molecular multiphoton ionization in the perturbative regime

A general implementation of the lowest nonvanishing order perturbation theory for the calculation of molecular multiphoton ionization cross sections is proposed in the framework of density functional theory. Bound and scattering wave functions are expanded in a multicentric basis set and advantage is taken of the full molecular point group symmetry, thus enabling the application of the formalism to medium-size molecules. Multiphoton ionization cross sections and angular asymmetry parameters have been calculated for the two- and four-photon ionization of the H2+ molecule, for linear and circular light polarizations. Both fixed and random orientations of the target molecule have been considered. To demonstrate the efficiency of the proposed methodology, the two-photon cross section and angular asymmetry parameters for the HOMO and HOMO-1 orbital ionization of benzene are also presented

Photoionization of endohedral atoms: Molecular and interchannel-coupling effects

Calculations of the photoionization cross section of the 2p and 3s subshells of free Ar and Ar@C-60 as examples have been performed using the molecular structure of the confined system and time-dependent density functional theory for the dynamical quantities. The results for Ar 2p in the combined system exhibit significant confinement resonances with the lower-energy ones being quite sharp, in contrast to the results of jellium-model calculations. In addition, calculations done with and without interchannel coupling between the photoionization channels of the 2p subshell of the Ar atom and the 1s subshell of the C-60 shell show that, in this case, the coupling is of negligible importance, even though the C 1s cross section is more than an order of magnitude larger than that of Ar 2p in the 300 eV range. The Ar 3s, which is not hybridized, also exhibits confinement resonances, but is very strongly affected by interchannel coupling with photoionization channels from the C-60 shell. The phenomenology of both 2p and 3s subshells is explained in terms of the interchannel-coupling matrix elements. These results should be applicable to inner-shell ionization of essentially any endohedral fullerene system

Relationship between polarization-averaged molecular-frame photoelectron angular distributions and geometry

We present a theoretical study of vibrationally resolved and unresolved molecular-frame photoelectron angular distributions (MFPADs) resulting from K-shell photoionization of N2, CO, C2H2, NH3, CH4, CF4, BF3, and SF6 in the range of photoelectron energies 0–500 eV. We show that the MFPADs of NH3 and CH4, averaged over the polarization direction, image the molecular geometry at very low energies but also at selected higher energies. For all other molecules, the MFPADs do not image the system’s geometry. However, for molecules containing heavy atoms in the periphery, CF4, BF3, and SF6, and for N2 and CO, the polarization-averaged MFPADs reflect the partial accumulation of the photoelectron density in the region surrounded by the peripheral atoms. For energies at which this accumulation occurs, the MFPADs encode information about the three dimensional arrangement of the system. In general, the polarization averaged MFPADs remain quite anisotropic even at photoelectron energies as high as 500 eVThis work was supported by the Advanced Grant of the European Research Council XCHEM 290853, the MICINN Projects No. FIS2010-15127 and No.CSD 2007-00010 (Spain), the ERA-Chemistry Project PIM2010EEC-00751, the European Grant MC-ITN CORINF, and the European COST Actions CM0702 and CM120

Strong-field control and enhancement of chiral response in bi-elliptical high-order harmonic generation: An analytical model

The generation of high-order harmonics in a medium of chiral molecules driven by intense bi-elliptical laser fields can lead to strong chiroptical response in a broad range of harmonic numbers and ellipticities (Ayuso et al 2018 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 51 06LT01). Here we present a comprehensive analytical model that can describe the most relevant features arising in the high-order harmonic spectra of chiral molecules driven by strong bi-elliptical fields. Our model recovers the physical picture underlying chiral high-order harmonic generation (HHG) based on ultrafast chiral hole motion and identifies the rotationally invariant molecular pseudoscalars responsible for chiral dynamics. Using the chiral molecule propylene oxide as an example, we show that one can control and enhance the chiral response in bi-elliptical HHG by tailoring the driving field, in particular by tuning its frequency, intensity and ellipticity, exploiting a suppression mechanism of achiral background based on the linear Stark effect

Wavelength- and alignment-dependent photoionization of N2 and O2

The ionization behavior of the two diatomic molecules nitrogen and oxygen in strong laser fields has been investigated. For this purpose, the time-dependent Schr\uf6dinger equation is solved numerically within the many-electron single-determinant approximation. Three different orientations of the molecular axis with respect to the laser field have been considered: 0 18,45 18, and 90 18. The photon wavelength has been varied from 25 to 800 nm, covering a range from XUV to infrared radiation. Nitrogen and oxygen were chosen as they possess the same molecular symmetry but different orbital structures. The ionization from different orbitals is discussed

RUOLO DELLE INTEGRINE LEUCOCITARIE NELL'ADESIONE E NELL'ATTIVAZIONE METABOLICA DEI LEUCOCITI POLIMORFONUCLEATI NEUTROFILI UMANI STIMOLATI CON IL FATTORE DI NECROSI TUMORALE

1997/1998La matrice extracellulare (MEC) è in grado di modulare diverse funzioni cellulari, quali la proliferazione, la differenziazione, la chemiotassi, la produzione di citochine, ecc .. Per quanto riguarda i leucociti polimorfonucleati neutroftli (PMN), si è visto che queste cellule rispondono al fattore di necrosi tumorale (TNF) con una consistente e sostenuta produzione di 02- (burst respiratorio) solo se poste a contatto con determinate proteine della MEC. Nel nostro laboratorio è stato dimostrato, ad esempio, che PMN incubati con TNF su superfici rivestite con fibronectina (FN) aderiscono a questo substrato e vanno incontro ad attivazione del metabolismo ossidativo, mentre su superfici rivestite con altre proteine della matrice, come la laminina (LM), rispondono alla citochina con un aumento di adesione, ma non con l'attivazione metabolica. Pertanto, affmchè i PMN producano 02- quando stimolati con il TNF, sembra essere indispensabile un particolare tipo di interazione adesiva di queste cellule con la matrice. I recettori che mediano l'adesione delle cellule alla MEC sono le integrine, glicoproteine transmembranarie abbondantemente espresse anche dai PMN. In particolare, i neutroftli espongono in superficie soprattutto integrine appartenenti alle sottofamiglie ~~ e ~2; entrambi i tipi di molecole si sono dimostrati capaci di riconoscere la FN e di mediare quindi l'adesione dei PMN a questa proteina di matrice, che risulta permissiva ai fmi del burst indotto dal TNF. Gli studi condotti hanno permesso di dimostrare che sol~ le integrine ~2 sono coinvolte nella risposta adesiva e ossidati va al TNF da parte dei PMN sulla FN. Dati di letteratura indicano che, delle tre integrine ~2 espresse dai PMN ( aL~2, aM~2, ax~2), solo aL~2 e ax~2 sono in grado di mediare di per sé (cioè in assenza di stimoli solubili) una produzione di 0 2- da parte dei PMN; è pertanto legittimo pensare che l'attivazione metabolica di queste cellule indotta dal TNF sulla FN, sia riferibile a questi due tipi di integrine. Bisogna sottolineare tuttavia che: l. la diversa attitudine delle tre integrine ~2 a trasdurre il segnale per la produzione di 02- è stata stabilita esclusivamente per le molecole costitutivamente espresse sui PMN; l 2. la funzionalità delle integrine può venir modificata da agenti "attivanti" come è il caso del TNF; 3. questa citochina, oltre a fungere da attivatore delle integrine, agisce anche da secretagogo e le fa quindi iperesprimere; 4. le integrine che vengono traslocate sulla plasmamembrana in seguito a stimolazione dei PMN da parte di agenti degranulanti possono esibire caratteristiche funzionali diverse rispetto alle integrine espresse costitutivamente. N o n si può allora escludere che, in condizioni di stimo lazio ne, altri tipi di integrine acquisiscano la competenza a trasdurre alla cellula il segnale per l'attivazione metabolica. Lo scopo di questa tesi è stato pertanto di individuare la/le integrine ~2 direttamente responsabili della produzione di 0 2- da parte dei PMN stimolati con TNF sulla FN. Inizialmente abbiamo cercato di stabilire in che misura aL~2, aM~2 e ax~2 fossero coinvolte nell'adesione, indotta da TNF, dei neutro fili a questa proteina della MEC. L'approccio sperimentale consisteva nell'impedire selettivamente l'interazione di ciascun tipo di integrina ~2 con la FN, mediante l'utilizzo di anticorpi monoclonali diretti contro le diverse catene a. V aiutando le conseguenti modificazioni della risposta adesiva dei PMN al TNF, si è potuto stabilire che: l. l' integrina aL~2 è poco o per nulla coinvolta nel mediare l'adesione TNF-dipendente dei neutro fili alla FN; infatti, il numero di PMN aderenti al substrato non veniva alterato in maniera significativa dall'anticorpo an ti aL; inoltre, aggiungendo al mezzo di incubazione la miscela di anticorpi anti aM e anti ax (condizione in cui aL~2 rimane l'unica integrina ~2 in grado di interagire con la FN), l'adesione dei PMN stimolati con TNF era riportata a valori basali. 2. l'adesione alla FN dei neutro fili stimolati con TNF è sostenuta essenzialmente da aM~2 e, in misura minore, da ax~2; l'utilizzo dei mAb specifici determinava infatti una significativa inibizione del numero di cellule adese. Andando poi a valutare le conseguenze del "knock out" selettivo delle varie integrine ~2 sulla risposta metabolica dei PMN al TNF, sembrava che tutti e tre i tipi di molecole fossero coinvolti nella produzione di 0 2- sulla FN (i relativi mAb anti a inibivano significativamente, seppure in misura diversa, la risposta ossidativa). Poichè l'attivazione metabolica dei neutrofili indotta dal TNF è strettamente adesione-dipendente, era però importante veri- 2 ficare se il ruolo di ciascuna integrina nel burst fosse diretto o indiretto; si trattava cioè di capire, per ognuna di esse, se fosse in grado di trasdurre alla cellula il segnale per la produzione di 02- o se contribuisse alla risposta ossidativa semplicemente garantendo l'adesione dei PMN alla FN. Il problema non sussisteva, ovviamente, per aL~ 2 che era già risultata estranea al fenomeno prettamente adesivo, ma riguardava piuttosto le altre due integrine, sicuramente coinvolte nell'aggancio PMN-FN. Per ottenere una prova diretta della capacità delle singole integrine ~2 di mediare il segnale per l'attivazione metabolica, ci siamo avvalsi di un altro modello sperimentale: i PMN venivano stimolati con TNF su superfici rivestite con mAb anti a, in un mezzo di incubazione privo di Ca2+/Mg 2+. Ciò permetteva di ottenere il crosslinking selettivo dell'integrina d'interesse attraverso il riconoscimento specifico antigene (integrina)-anticorpo e, nel contempo, di prevenire qualsiasi risposta aspecifica dovuta al contatto degli altri due tipi di molecole con il substrato; infatti, l'assenza di ioni divalenti compromette la capacità pro adesiva delle integrine ~ 2 ed annulla di conseguenza la produzione di 02- indotta da TNF. E' stato così possibile accertare che, "catturando" i PMN attraverso aL~2 si ha una produzione di 02- sovrapponibile a quella ottenuta dal crosslinking indiscriminato di tutte le integrine ~2 (PMN incubati con TNF su un mAb diretto contro la catena ~2 comune); invece, "catturando" le cellule attraverso aM~ 2 o ax~2 la quantità di 02- prodotta non è superiore a quella ottenuta sul mAb di controllo (anti HLA-A, B, C). Le risposte ossidative registrate sui mAb anti aL e anti ~2 si sono dimostrate assolutamente specifiche, in quanto inibibili dal relativo anticorpo solubile aggiunto al mezzo di incubazione, ma non dal mAb di controllo. Complessivamente, grazie a questo approccio sperimentale abbiamo potuto confermare il ruolo diretto di aL~2 nella risposta metabolica dei PMN al TNF ed escluderlo invece sia per aM~2 che per ax~2, integrine a cui va attribuito comunque il ruolo fondamentale di garantire un efficace contatto neutro filo- FN. Il modello dei mAb immobilizzati è stato inoltre utile per approfondire la conoscenza del meccanismo d'azione del TNF nell'indurre la risposta metabolica attraverso le integrine, in particolare per indagare sul contributo del citoscheletro nel fenomeno studiato. Avevamo infatti osservato che i PMN trattati con TNF sulle superfici rivestite con anticorpi anti aL o anti ~2, pur rispondendo con una cospicua produzione di 0 2-, non assumevano assoluta- 3 mente la morfologia spread che, per quanto fmora noto, è indispensabile al burst metabolico indotto dal TNF. Pertanto, per stabilire in che misura il riassemblaggio del citoscheletro fosse responsabile della risposta ossidativa sui mAb immobilizzati, abbiamo voluto verificare quanto essa fosse sensibile alla citocalasina B (CB), inibitore della polimerizzazione dell'actina, e alla genisteina, inibito re di tiro sin chinasi coinvolte nell'aggancio delle integrine al citoscheletro. Dai risultati ottenuti con questo tipo di esperimenti risulta evidente che CB e genisteina inibiscono solo parzialmente la risposta metabolica al TNF sul mAb anti aL, lasciando nel contempo inalterato il numero di cellule catturate dall'anticorpo immobilizzato. Ciò indica che, in una condizione sperimentale in cui la presenza di mAb specifici garantisce l'aggancio ottimale dell'integrina trasduttrice del segnale per l'attivazione metabolica, l'azione stimolatoria del TNF è in buona parte svincolata dalla polimerizzazione del citoscheletro; in condizioni fisiologiche, al contrario, il riassemblaggio citoscheletrico risulta indispensabile e si può ipotizzare che abbia la funzione di consentire un'appropriata interazione aLPz-substrato. Il ruolo del TNF nell'attivazione metabolica non si può comunque ridurre a quello di semplice induttore di un'adesione che consente l'efficiente impegno di aLPz; dal confronto dei dati ottenuti, nel modello dei mAb immobilizzati, con cellule a riposo e stimolate con la citochina, è emerso che aLp2, costitutivamente capace di segnalare per la produzione di Oz-, potenzia la sua attività nei PMN stimolati con TNF. Ciò non è d'altra parte attribuibile ad una modificazione quantitativa delle integrine coinvolte, dal momento che aLPz non è iperesprimibile (il numero di cellule "catturate" dal mAb specifico è infatti lo stesso sia in condizioni resting che di stimolazione); i risultati ottenuti suggeriscono pertanto che il TNF esalti la funzione trasduttrice di aLp2, inducendo una modificazione strutturale dell'integrina attraverso un meccanismo di segnalazione inside-out.X Ciclo1968Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea