Ionization induced by protons on isolated molecules of adenine: theory, modelling and experiment

We here report a comparison between semi-empirical and theoretical predictions in terms of differential and total cross sections for proton-induced ionization of isolated adenine molecules. Whereas the first ones are provided by existing analytical models, the second ones are based on two quantum-mechanical models recently developed within the 1st Born and the continuum distorted wave approximation, respectively. Besides, a large set of experimental data is also reported for comparisons. In all kinematical conditions here investigated, we have observed a very good agreement between theory and experiment whereas strong discrepancieswere reported with the semi-empirical models in particular when doubly-differential cross sections are analysed.Fil: Champion, C.. Universite de Bordeaux; FranciaFil: Galassi, Mariel Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Física de Rosario (i); ArgentinaFil: Weck, P. F.. University of Nevada Las Vegas. Department of Chemistry and Harry Reid Center for Environmental Studies; Estados UnidosFil: Abdallah, C.. University Saint Joseph. Faculty of Sciences. Department of Physics; LíbanoFil: Francis, Z.. University Saint Joseph. Faculty of Sciences. Department of Physics; Líbano. The Open University. Faculty of Science. Department of Physical Sciences; Reino UnidoFil: Quinto, M. A.. Universite de Bordeaux; FranciaFil: Fojon, Omar Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Física de Rosario (i); ArgentinaFil: Rivarola, Roberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Física de Rosario (i); ArgentinaFil: Hanssen, Jocelyn. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Física de Rosario (i); ArgentinaFil: Iriki, Y.. Kyoto University. Department of Nuclear Engineering; JapónFil: Itoh, A.. Kyoto University. Department of Nuclear Engineering; Japó

Relevant Assay to Study the Adhesion of Plasmodium falciparum-Infected Erythrocytes to the Placental Epithelium

In placental malaria, Plasmodium falciparum-infected erythrocytes adhere to the apical plasma membrane of the placental epithelium, triggering an impairment of placental function detrimental to the fetus. The design of anti-adhesion intervention strategies requires a detailed understanding of the mechanisms involved. However, most adhesion assays lack in vivo relevance and are hardly quantitative. Here, we describe a flow cytometry-based adhesion assay that is fully relevant by using apical epithelial plasma membrane vesicles as the adhesion matrix, and being applicable to infected erythrocytes directly isolated from patients. Adhesion is measured both as the percentage of pathogens bound to epithelial membrane vesicles as well as the mean number of vesicles bound per infected erythrocytes. We show that adhesins alternative to those currently identified could be involved. This demonstrates the power of this assay to advance our understanding of epithelial adhesion of infected erythrocytes and in the design of intervention strategies

Ionisation d'atomes, de molécules et de biomolécules par impact des ions multichargés de hautes énergies (comparaison quantique et classique)

Les processus collisionnels ionisant de type ion-atome ou molécule sont fondamentaux dans plusieurs domaines de la physique et, plus récemment, en médecine nucléaire. Les théories disponibles, quantiques ou semi-classiques, ne peuvent pas traiter de grosses cibles moléculaires comme les biomolécules. Pour résoudre ce problème nous avons développé une méthode purement classique. Dans ce travail, nous présentons notre modèle classique qui est basé sur deux autres approximations classiques¡: Classical Over-Barrier (COB) et Classical Trajectory Monte Carlo (CTMC). Ce modèle est particulièrement conçu à l étude des collisions entre des ions multichargés et des atomes ou molécules. Ce modèle nous permet de calculer les sections efficaces, de capture ou d ionisation, simples ou multiples. Nous l avons appliqué, en premier lieu, sur des cibles atomiques ou moléculaires simples (H, He, H2 et H2O) dont des données expérimentales ou théoriques nombreuses sont disponibles. Ces calculs nous ont permit de vérifier la validité de notre modèle pour des cibles comme les biomolécules. Nous avons appliqué le modèle sur deux des biomolécules constituant de l ADN (Adénine et Cytosine) ce qui est impossible à réaliser avec les approximations actuellement disponibles.The collisionnal ionizing processes type ion-atom or molecule are fundamental in several fields of physics, and more recently in nuclear medicine. The current theories, quantum or semi-classical, can not deal with large molecular targets as biomolecules. To solve this problem we have developed a method purely classical. In this work we present our model, which is based on two other classical approximations: Classical Over-Barrier (COB) and Classical Trajectory Monte Carlo (CTMC). This model is designed specifically to the study of collisions of multiply charged ions with atoms or molecules. This model allows us to calculate the cross sections, for capture or ionization, singles or multiples. We have applied it, first, on simple atomic or molecular targets (H, He, H2 and H2O) for which many experimental or theoretical data are available. These calculations have allowed us to check the validity of our model for targets like biomolecules. We have applied the model on two of biomolecules constituent of DNA (Adenine and Cytosine), which is impossible to achieve with approximations currently available.METZ-SCD (574632105) / SudocSudocFranceF

Caractérisation et amélioration de cellules solaires au silicium (amélioration de l'acceptance lumineuse et meilleures séparations et extractions de porteurs de charge)

Ce mémoire porte sur les propriétés anti-réflectives et de passivation électrique du nitrure de silicium déposé sur du silicium type n et p. Le nitrure de silicium est utilisé dans l'optique de la fabrication de cellules solaires à hétéro contacte a-Si: H/c-Si en tant que couche frontal. Des études comparatives seront faites avec l'oxyde de silicium et le silicium amorphe. Le nitrure de silicium est déposé par déposition chimique en phase gazeuse assistée par plasma (Plasma Enhanced Chemical Vapour Déposition, PECVD). Les modifications apportées par la variation de la quantité de gaz précurseurs (silane, ammoniac, di-azote) sur la composition ont été mesurées par analyses ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis). Les relations entre la composition de la couche et les propriétés optiques et de passivations électrique ont été mesurées (Spectroscopie Infra Rouge (FTIR), Spectrométrie Photoélectronique X (SPX), ) et simulées. L évolution de l'épaisseur et de l'indice de réfraction fut mesurée par ellipsométrie, la réflexion, l'absorption et la transmission par spectroscopie. La passivation électrique induite par les couches de nitrure de silicium a été mesurée par TRMC (Time Resolved Microwaves Conductivity). Les meilleurs paramètres de dépositions ont été définis pour une passivation électrique optimal (vitesse de recombinaison de surface < 20 cm.s-1) et une réflexion minimal (0.03% pour l = 560 nm). La reproductibilité des dépositions ainsi que celle des propriétés des couches pour plusieurs paramètres de déposition a également été étudiéeThis work studies Silicon nitride and its electrical passivation and anti-reflection properties on n-type and p-type mono crystalline silicon for its use as light entrance window of an inverted a-Si:H/c-Si heterocontact solar cell in the frame of the development of low cost, high efficiency solar cells. Comparative investigation on silicon dioxide and amorphous silicon coatings were performed. Silicon nitride is deposited by plasma enhanced chemical vapour deposition and was investigated by various measurement methods. The modifications induced by variation of the precursor gas mixture (silane, ammoniac and nitrogen) on the composition were measured by Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA). Correlation between the composition and the optical and electrical properties were studied (Fourier Transform InfraRed (FTIR) spectroscopy, XPS, ) and simulated. Evolution of the thickness and refractive indices were measured by ellipsometry.Measurements of the reflection, absorption and transmission were performed with spectroscopy. Time Resolved Microwaves Conductivity (TRMC) was used as a non-destructive method to determine the electrical passivation effect due to silicon nitride. Optimum deposition parameters were found in order to obtain the best electrical passivation (surface recombination velocity <20 cm.s-1) and the minimum reflection (0.03% of reflection for l = 560 nm). Reproducibility of the deposition method and behaviour of the layers for different pre-treatment and under annealing were also investigatedMETZ-SCD (574632105) / SudocSudocFranceF

Étude théorique de l'échange de charge et de l'excitation dans une collision à basse énergie entre un ion (atome) et un agrégat métallique simple

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Simulation Monte Carlo de suivi de positrons dans la matière biologique (applications en imagerie médicale)

Le sujet des travaux de recherche effectués au cours de mon doctorat consiste à contourner la difficulté liée au seuillage utilisé pour visualiser les images obtenues en tomographie par émission de positrons (TEP), de manière à obtenir des images tumorales plus précises qui par la suite pourraient être utilisées en radiothérapie. Pour cela, nous avons proposé de mettre à profit la simulation Monte Carlo que nous avions développée pour décrire le transport d électrons et de particules lourdes chargées dans l eau. Lors de cette étude, nous avons donc cherché à décrire dans les détails les plus fins (à l échelle de la cellule) les dépôts d énergie induits par le positron dans la matière biologique, et ce à partir de la simulation Monte Carlo de suivi de trace que nous avons déjà mise au point pour les électrons et les ions et qui a été modifiée pour décrire le suivi des positrons, notamment par la prise en compte du processus de capture qui vient d être récemment calculé par notre équipe. L intérêt de ce travail est multiple. D une part, il permet de mesurer les risques encourus par le patient soumis à une irradiation +, ce qui est le cas lors d examens médicaux comme la Tomographie par Emission de Positrons. D autre part, la simulation numérique de transport de positrons dans la matière biologique, couplée à une simulation de suivi de photons dans l eau, a permis d appréhender avec précision la détection des photons après annihilation des positroniums (paires électron-positron formées lors du ralentissement du positron dans la matière). Une modélisation simple des paramètres géométriques et physiques de l appareil de détection nous a ainsi permis de quantifier le nombre d événements de chaque type détectés sur l anneau à savoir le nombre de paires de photons dits diffusés, fortuits et vrais. A partir de ces données, il nous est alors possible de construire un sinogramme nous permettant la reconstruction d images TEP.The subject of my PhD work is to outline the problem linked to threshold used to visualize PET images, in order to obtain more accurate tumoral volumes which could be treated more efficiently in radiotherapy. To do that, we have proposed to use the Monte Carlo code we have already developed to study the following-up of electrons and ions in water. During this PhD study, we have also tried to describe with the best accuracy (at a cellular scale) the deposited energy induced by positrons in the biological matter thanks to the Monte Carlo simulation previously cited that we have adapted to describe the following-up of positrons, especially in adding the capture process which has recently been calculated by our team. In one hand, the goal of this work is to measure the risks taken by the patient during a medical exam (such as a PET acquisition). In another hand, the simulation of the following-up of positrons in the biological matter coupled to the simulation of the following-up of photons in water, has allowed the detection of photons after the Positronium (electron-positron pair formed during the positron slowing-down in the matter) annihilation. Then a simple modelling of the geometrical and physical parameters of the medical device has allowed a quantification of the number of events detected on the ring. More precisely, we have access to the number of true, scattered and random pairs. Thanks to these data, we are thus able to reconstruct a sinogram as well as the initial radiative volume. Then a comparison with some experimental results gives access to a semi-empirical relation between the volume and the threshlod.METZ-SCD (574632105) / SudocSudocFranceF

Le rôle des interactions électroniques pour le processus d'ionisation d'atomes en collisions avec des ions

Dans cette thèse, nous étudions les effets des interactions électroniques dans le processus d'ionisation simple des cibles atomiques par impact des ions multichargés, ceux-ci peuvent être nus ou à demi vêtus. Dans le cas des projectiles nus, nous avons étudié l'interaction entre l'électron actif et les électrons passifs, la version post de l'approximation d'onde distordue du continu avec état initial eikonale est reformulé (CDW-EIS pour son sigle anglais), y compris un potentiel résiduel omis de calculs précédents. En addition, nous développons un modèle d'onde distordue de quatre corps pour l'ionisation simple des atomes diélectriques dans lequel les deux électrons sont considérés comme des actifs et à évoluer dans les mêmes temps. Dans le cas de considérer comme projectile des ions partiellement vêtus, nous étudions l'interaction électronique entre l'électron actif du cible et celles liées au projectile par l'élaboration d'un modèle d'onde distordue où le potentiel perturbatif du projectile est séparé en deux termes : une longue distance déterminée par la charge nette du projectile et autre à courte portée donnée par les électrons liés au projectile. Cette dernière est approchée par un potentiel paramétrique type GSZ (Green-Sellin-Zachor)In this thesis the effects of the electronic interactions in the single ionization process of atoms by multiply charged ions impact are studied. The projectiles considered are either fully stripped or partially dressed ions. In the case of fully stripped ions we study the interaction between the target active electron and the passive electrons distribution, the post version of the CDW-EIS (Continuum Distorted Wave-Eikonal Initial State) approximation is revisited and a residual potential neglected in all previous calculations is considered. Also a four-body distorted wave model is developed to investigate the single ionization of dielectronic atoms where both electrons are considered as active ones and evolving in the same time-frame. When considering partially dressed ions as projectiles we investigate the interaction between the target active electron and those bound to the projectile by means of the extension of the CDW-EIS and CDW (Continuum Distorted Wave) models to the case where the projectile is a dressed ion. The projectile potential is described by a analytic parametric GSZ (Green-Sellin-Zachor) one that can be separated in two terms : a long range term determined by the net chargeof the totally screened projectile and a short range term due to the electrons bound to the projectileMETZ-SCD (574632105) / SudocSudocFranceF

Étude théorique de l'ionisation d'agrégats métalliques simples par impact électronique

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