Kinetic simulations of X-B and O-X-B mode conversion

We have performed fully-kinetic simulations of X-B and O-X-B mode conversion in one and two dimensional setups using the PIC code EPOCH. We have recovered the linear dispersion relation for electron Bernstein waves by employing relatively low amplitude incoming waves. The setups presented here can be used to study non-linear regimes of X-B and O-X-B mode conversion.Comment: 4 pages, 3 figure

Preliminary trials with optical fiber dosimeters at TTF

Ionizing radiation leads to a degradation of the light transmitting properties of fiber optic cables. These effects usually place restrictions on where they can be used in a particle accelerator facility. These effects can also be used to our advantage, the losses from a particle beam create wavelength dependant increases of attenuation by absorption and scattering which can be measured using Optical Time Domain Reflectometry (OTDR). From these measurements a measure of the radiation dose received can be inferred

Directed Molecular Stacking for Engineered Fluorescent Three-Dimensional Reduced Graphene Oxide and Coronene Frameworks

[EN] Three‐dimensional fluorescent graphene frameworks with controlled porous morphologies are of significant importance for practical applications reliant on controlled structural and electronic properties, such as organic electronics and photochemistry. Here we report a synthetically accessible approach concerning directed aromatic stacking interactions to give rise to new fluorogenic 3D frameworks with tuneable porosities achieved through molecular variations. The binding interactions between the graphene‐like domains present in the in situ‐formed reduced graphene oxide (rGO) with functional porphyrin molecules lead to new hybrids via an unprecedented solvothermal reaction. Functional free‐base porphyrins featuring perfluorinated aryl groups or hexyl chains at their meso‐ and β‐positions were employed in turn to act as directing entities for the assembly of new graphene‐based and foam‐like frameworks and of their corresponding coronene‐based hybrids. Investigations in the dispersed phase and in thin‐film by XPS, SEM and FLIM shed light onto the nature of the aromatic stacking within functional rGO frameworks (denoted rGOFs) which was then modelled semi‐empirically and by DFT calculations. The pore sizes of the new emerging reduced graphene oxide hybrids are tuneable at the molecular level and mediated by the bonding forces with the functional porphyrins acting as the “molecular glue”. Single crystal X‐ray crystallography described the stacking of a perfluorinated porphyrin with coronene, which can be employed as a molecular model for understanding the local aromatic stacking order and charge transfer interactions within these rGOFs for the first time. This opens up a new route to controllable 3D framework morphologies and pore size from the Ångstrom to the micrometre scale. Theoretical modelling showed that the porosity of these materials is mainly due to the controlled inter‐planar distance between the rGO, coronene or graphene sheets. The host‐guest chemistry involves the porphyrins acting as guests held through π‐π stacking, as demonstrated by XPS. The objective of this study is also to shed light into the fundamental localised electronic and energy transfer properties in these new molecularly engineered porous and fluorogenic architectures, aiming in turn to understand how functional porphyrins may exert stacking control over the notoriously disordered local structure present in porous reduced graphene oxide fragments. By tuning the porosity and the distance between the graphene sheets using aromatic stacking with porphyrins, it is also possible to tune the electronic structure of the final nanohybrid material, as indicated by FLIM experiments on thin films. Such nanohybrids with highly controlled pores dimensions and morphologies open the way to new design and assembly of storage devices and applications incorporating π‐conjugated molecules and materials and their π‐stacks may be relevant towards selective separation membranes, water purification and biosensing applications.S.I.P. and S.W.B. thank The Royal Society and STFC for funding. B.Y.M. thanks the University of Bath for a studentship (ORS). D.G.C. thanks the Fundación General CSIC for funding (ComFuturo Program). Dr. Jose A. Ribeiro Martins, Professors Jeremy K. M. Sanders and Paul Raithby are acknowledged for training, helpful discussions and porphyrin supramolecular chemistry. The S.I.P. group thanks the EPSRC for funding to the Centre of Graphene Science (EP/K017160/1) and to the Centre for Doctoral Training in Sustainable Chemical Technologies (EP/L016354/1). The authors thank EPSRC National Service for Mass Spectrometry at Swansea and EPSRC National Service for Crystallography at Southampton for data collection. The authors also acknowledge the ERC for the Consolidator Grant O2SENSE (617107, 2014–2019)

Software that goes with the flow in systems biology

A recent article in BMC Bioinformatics describes new advances in workflow systems for computational modeling in systems biology. Such systems can accelerate, and improve the consistency of, modeling through automation not only at the simulation and results-production stages, but also at the model-generation stage. Their work is a harbinger of the next generation of more powerful software for systems biologists

Lysimeteruntersuchungen zum Einfluss des Klimawandels auf den Wasser- und Nährstoffaustrag in Abhängigkeit von Bodenart und Düngung

Die durch den Klimawandel prognostizierte Veränderung der meteorologischen Situation beeinflusst langfristig den Wasser- und Nährstoffhaushalt des Bodens. Um aktuelle Tendenzen im Austragsverhalten zu identifizieren, wurden die Daten aus Langzeit-Lysimeteruntersuchungen der UFZ-Lysimeterstation Falkenberg in Sachsen-Anhalt analysiert. Die einfachen, nicht wägbaren und manuell gefüllten Kastenlysimeter unterscheiden sich nach Bodenart, Nutzung und applizierter Düngemenge. Die Versuche wurden für den Zeitraum von 1984-2015 ausgewertet. Ziel war es, Tendenzen des langjährigen Verhaltens des Sickerwasser- und Nährstoffaustrags zu ermitteln und unter dem Aspekt der klimatischen Veränderungen zu interpretieren. Erste Ergebnisse zeigten zunächst keine signifikanten Trends bezüglich des Verlaufs der Sickerwasserbildung. Obwohl die mittlere Höhe der jährlichen Sickerwasserraten je nach Bodenart und Düngungsvariante variierte, war der langjährige Verlauf in allen Varianten vergleichsweise ähnlich. Deutliche Unterschiede konnten jedoch hinsichtlich der Nutzung erkannt werden. Während für den ackerbaulich genutzten Boden das jährliche Sickerwasser tendenziell steigende Verläufe aufwies, verringerten sich diese bei einer Grünlandnutzung. Ähnliche Tendenzen werden auch für die Nährstoffauswaschung vermutet. Es ist vorgesehen, die Lysimetermessergebnisse mit Klimamodellen zu koppeln, um langfristig Prognosen für relevante Landschaftseinheiten im Lockergesteinsbereich der Elbe vornehmen zu können

Bodenerosionsminderung in bergigen Regionen am Beispiel des Landkreises Mansfeld-Südharz - BebeR

Die Auswirkungen des Klimawandels werden derzeit intensiv erforscht. Dabei werden insbesondere auch für die Böden Veränderungen prognostiziert, die weitreichende ökonomische, soziale und ökologische Folgen haben werden. Dabei wird eine Zunahme der Erosionsproblematik aufgrund von Starkniederschlägen und aufgrund der Veränderungen im Bodenwasser- und Stoffhaushalt prognostiziert. Vor allem bestimmen aber Landnutzung, Bodenbearbeitung und -bei ackerbaulicher Nutzung- die Wahl der Feldfrucht über das Ausmaß der Erosion. Besonders der zunehmende Versiegelungsgrad führt langfristig dazu, dass weniger Wasser versickert und mehr oberflächlicher Abfluss entsteht. In den Regionen des Mittelgebirges und deren Vorländern spielen daher sowohl die flächenhafte Erosion als auch die Gewässerbetterosion eine große Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Erosion sind bereits in Handbüchern und Beratungsleitfäden veröffentlicht worden. In der Praxis werden diese Lösungen jedoch selten gesamtheitlich und unter Einbeziehung verschiedener Akteure durchgeführt. Ziel des Projektes ist es daher zu demonstrieren, wie ein Planungs- und Abwägungsprozess zur Minderung der Bodenerosion (Flächen- und Gewässerbetterosion) unter Einbeziehung unterschiedlicher Akteursgruppen (Kommune, Bevölkerung, Landwirtschaft, Naturschutz) im vorrangig ländlichen Raum in einer bergigen Region im Südharz (Sachsen-Anhalt) erfolgen kann. Hierbei fugiert das Gebiet um den Regenbeek, mit einer hauptsächlich gewässerbettbezogenen Erosion und der Bereich des Vietzbach, welcher von flächenhafter Erosion betroffen ist, als Beispielregion. Vor allem am Regenbeek wird deutlich, dass die vom Oberlieger durch zunehmende Versiegelung verursache erhöhte Abflussmenge, zu massiven Erosionen führt. Diese wirken sich auf den Unterlieger in Form von größeren Schlammablagerungen aus. Im BebeR-Projekt sollen vereinfachte Methoden entwickelt werden, mit denen die Erosion abgeschätzt und auf deren Grundlage Anpassungsmaßnahmen in Zusammenarbeit der Akteure aus verschiedenen Bereichen entworfen und bewertet werden

Magnesium-catalysed nitrile hydroboration

A β-diketiminato n-butylmagnesium complex is presented as a selective precatalyst for the reductive hydroboration of organic nitriles with pinacolborane (HBpin). Stoichiometric reactivity studies indicate that catalytic turnover ensues through the generation of magnesium aldimido, aldimidoborate and borylamido intermediates, which are formed in a sequence of intramolecular nitrile insertion and inter- and intramolecular B–H metathesis events. Kinetic studies highlight variations in mechanism for the catalytic dihydroboration of alkyl nitriles, aryl nitriles bearing electron withdrawing (Ar(EWG)CN) and aryl nitriles bearing electron donating (Ar(EDG)CN) substitution patterns. Kinetic isotope effects (KIEs) for catalysis performed with DBpin indicate that B–H bond breaking and C–H bond forming reactions are involved in the rate determining processes during the dihydroboration of alkyl nitriles and Ar(EDG)CN substrates, which display divergent first and second order rate dependences on [HBpin] respectively. In contrast, the hydroboration of Ar(EWG)CN substrates provides no KIE and HBpin is not implicated in the rate determining process during catalysis. Irrespective of these differences, a common mechanism is proposed in which the rate determining steps are deduced to vary through the establishment of several pre-equilibria, the relative positions of which are determined by the respective stabilities of the dimeric and monomeric magnesium aldimide and magnesium aldimidoborate intermediates as a result of adjustments to the basicity of the nitrile substrate. More generally, these observations indicate that homogeneous processes performed under heavier alkaline earth catalysis are likely to demonstrate previously unappreciated mechanistic diversity