Zeitaufgelöste Untersuchung der laser-induzierten Diffusion von CO-Molekülen auf gestuften Pt(111)-Oberflächen

In der vorliegenden Arbeit wurde die Dynamik von CO-Molekülen auf einer gestuften Pt(111)-Oberfläche unter Anregung mit einem fs-Laser bei tiefen Temperaturen mit laserspektroskopischen Methoden untersucht. Ausgenutzt wurde dabei die Sensitivität der optischen Methode der Frequenzverdopplung (SHG) auf Bedeckungsänderungen an den Stufenplätzen der Oberfläche. Es wurde gezeigt, dass die laser-induzierte Diffusion am CO/Pt(111)-System für die Anregung der Stufendiffusion erfolgreich durchgeführt und modelliert werden konnte. Die Experimente verdeutlichen, dass nicht nur die Reaktionsausbeute gesteuert werden konnte, sondern aus dem Durchführen zeitaufgelöster Messungen (Zweipuls-Korrelation) an diesem System eine Entschlüsselung der Energietransferprozesse geschehen konnte. Die gute Statistik der Daten hat dabei diese zeitaufgelöste Untersuchung, mit der Einsicht in den Transferprozess von der optischen Anregung zur Adsorbatbewegung genommen werden konnte, ermöglicht. Somit konnte das Potential der Methode voll ausgeschöpft werden und Transferzeiten im sub-ps-Bereich ermittelt werden. Zunächst wurde die Diffusion von CO-Molekülen von den Stufen- zu den Terrassenplätzen der Oberfläche untersucht. Mit der SHG an Oberflächen konnte das System dahingehend charakterisiert werden, dass mikroskopische Information über diesen speziellen Diffusionspfad extrahiert werden konnte. Es konnte gezeigt werden, dass durch das Dosieren bei erhöhter Substrattemperatur CO selektiv auf den Stufenplätzen adsorbiert werden kann, sodass durch die Auswertung eines für diese Plätze sensitiven SHG-Signals direkt eine Stufenentleerungsrate als Funktion sensitiver Laserparameter bestimmt werden konnte. Hierüber konnte eine Abhängigkeit etwa vom Laserfluss mit einem Exponenten von sechs bei Laserflüssen im Bereich einiger mJ/cm2, wie es in DIMET-Prozessen üblich ist, festgestellt werden. Die empfindliche Abhängigkeit der Hüpfrate vom Laserfluss eröffnete die Möglichkeit für Korrelationsmessungen, die sich in einer für elektronisch induzierte Prozesse charakteristischen schmalen Verteilung manifestierten. Die experimentell gefundene extrem kurze Energietransferzeit von 500 fs für diesen Prozess untermauert die Vermutung, dass der Prozess tatsächlich elektronisch induziert ist. Die zusätzlichen Freiheitsgrade des CO-Moleküls, die bei der Diffusion involviert werden können, wurden an dieser Stelle diskutiert und erweitern bisherige Studien aus unserer Arbeitsgruppe an elektronisch induzierter Diffusion atomarer Adsorbate. Im Folgenden wurde dargestellt, wie die experimentellen Ergebnisse modelliert wurden. Ein klassisches Modell mit konstanter Reibung reicht nicht aus, um die schmale Breite der Zweipuls-Korrelation zu beschreiben. Der schnelle Energietransfer, der aus diesen Messungen abgeleitet wurde, konnte erst im Rahmen des 3TM mit elektronischer, temperaturabhängiger Reibung modelliert und komplett verstanden werden. Der Prozess der Stufendiffusion konnte als klar elektronisch aktivierter Prozess mit einer Transferzeit von etwa 500 fs, die kürzer ist als alle vergleichbaren Desorptions- und Diffusionsexperimente, beschrieben werden. Dies erstaunt umso mehr, als dass die Flussabhängigkeit durchaus vergleichbar mit typischen Desorptionsexperimenten ausfällt. Schlüssig modelliert wurde dies - wobei für Flussabhängigkeit und zeitaufgelöste Messungen parallel der gleiche Satz an Parametern verwendet wurde - unter Verwendung eines Reibungskoeffizienten, der von der Elektronentemperatur abhängt. Des Weiteren wurde die Analyse um die CO-Terrassendiffusion erweitert. CO wurde dabei in kleinen Bedeckungen auf den Terrassen adsorbiert und die Diffusion als zeitliche Veränderung an den als Fallen dienenden Stufenplätzen detektiert. Für diesen niederenergetischen Prozess reichten Laserflüsse um 1 mJ/cm2 aus, um eine Anregung der Moleküle auf den Terrassen zu induzieren. Des Weiteren wurde ein schwächeres Anregungsschema mit einer quadratischen Abhängigkeit vom Laserfluss ermittelt. Die auch hier durchgeführte Zweipuls-Korrelation weist ebenfalls auf einen elektronisch induzierten Prozess hin. Bei einer Substrattemperatur von 40 K spricht die Kreuzkorrelation, aus der eine Energietransferzeit von 1.8 ps ermittelt wurde, für einen elektronisch induzierten Energietransfer. Abschließend lässt sich auch für diesen Diffusionspfad eine Besonderheit hervorheben: Mittels einer Beschreibung der Daten im Rahmen des 3TM konnten auch diese experimentellen Ergebnisse mit Modellierungen in Einklang gebracht werden, die dem im Fall der Stufendiffusion verwendeten Satz an Parametern mit modifizierter Energiebarriere entsprechen. Anhand dieser Simulationen im Rahmen der elektronischen Reibung, welche die Möglichkeit einer einfachen Modellierung multidimensionaler Phänomene bieten, wurden somit alle beobachteten Befunde in einer einheitlichen Beschreibung zusammengefasst

2D layered transport properties from topological insulator Bi2_2Se3_3 single crystals and micro flakes

Low-field magnetotransport measurements of topological insulators such as Bi$_2$Se$_3$ are important for revealing the nature of topological surface states by quantum corrections to the conductivity, such as weak-antilocalization. Recently, a rich variety of high-field magnetotransport properties in the regime of high electron densities ($\sim10^{19}$ cm$^{-3}$) were reported, which can be related to additional two-dimensional layered conductivity, hampering the identification of the topological surface states. Here, we report that quantum corrections to the electronic conduction are dominated by the surface states for a semiconducting case, which can be analyzed by the Hikami-Larkin-Nagaoka model for two coupled surfaces in the case of strong spin-orbit interaction. However, in the metallic-like case this analysis fails and additional two-dimensional contributions need to be accounted for. Shubnikov-de Haas oscillations and quantized Hall resistance prove as strong indications for the two-dimensional layered metallic behavior. Temperature-dependent magnetotransport properties of high-quality Bi$_2$Se$_3$ single crystalline exfoliated macro and micro flakes are combined with high resolution transmission electron microscopy and energy-dispersive x-ray spectroscopy, confirming the structure and stoichiometry. Angle-resolved photoemission spectroscopy proves a single-Dirac-cone surface state and a well-defined bulk band gap in topological insulating state. Spatially resolved core-level photoelectron microscopy demonstrates the surface stability.Comment: Sci. Rep. (2016

The historical development of zoo elephant survivorship

In the discussion about zoo elephant husbandry, the report of Clubb et al. (2008, Science 322: 1649) that zoo elephants had a “compromised survivorship” compared to certain non-zoo populations is a grave argument, and was possibly one of the triggers of a large variety of investigations into zoo elephant welfare, and changes in zoo elephant management. A side observation of that report was that whereas survivorship in African elephants (Loxodonta africana) improved since 1960, this was not the case in Asian elephants (Elephas maximus). We used historical data (based on the Species360 database) to revisit this aspect, including recent developments since 2008. Assessing the North American and European populations from 1910 until today, there were significant improvements of adult (≥10 years) survivorship in both species. For the period from 1960 until today, survivorship improvement was significant for African elephants and close to a significant improvement in Asian elephants; Asian elephants generally had a higher survivorship than Africans. Juvenile (<10 years) survivorship did not change significantly since 1960 and was higher in African elephants, most likely due to the effect of elephant herpes virus on Asian elephants. Current zoo elephant survivorship is higher than some, and lower than some other non-zoo populations. We discuss that in our view, the shape of the survivorship curve, and its change over time, are more relevant than comparisons with specific populations. Zoo elephant survivorship should be monitored continuously, and the expectation of a continuous trend towards improvement should be met

Zeitaufgelöste Untersuchung der laser-induzierten Diffusion von CO-Molekülen auf gestuften Pt(111)-Oberflächen

In der vorliegenden Arbeit wurde die Dynamik von CO-Molekülen auf einer gestuften Pt(111)-Oberfläche unter Anregung mit einem fs-Laser bei tiefen Temperaturen mit laserspektroskopischen Methoden untersucht. Ausgenutzt wurde dabei die Sensitivität der optischen Methode der Frequenzverdopplung (SHG) auf Bedeckungsänderungen an den Stufenplätzen der Oberfläche. Es wurde gezeigt, dass die laser-induzierte Diffusion am CO/Pt(111)-System für die Anregung der Stufendiffusion erfolgreich durchgeführt und modelliert werden konnte. Die Experimente verdeutlichen, dass nicht nur die Reaktionsausbeute gesteuert werden konnte, sondern aus dem Durchführen zeitaufgelöster Messungen (Zweipuls-Korrelation) an diesem System eine Entschlüsselung der Energietransferprozesse geschehen konnte. Die gute Statistik der Daten hat dabei diese zeitaufgelöste Untersuchung, mit der Einsicht in den Transferprozess von der optischen Anregung zur Adsorbatbewegung genommen werden konnte, ermöglicht. Somit konnte das Potential der Methode voll ausgeschöpft werden und Transferzeiten im sub-ps-Bereich ermittelt werden. Zunächst wurde die Diffusion von CO-Molekülen von den Stufen- zu den Terrassenplätzen der Oberfläche untersucht. Mit der SHG an Oberflächen konnte das System dahingehend charakterisiert werden, dass mikroskopische Information über diesen speziellen Diffusionspfad extrahiert werden konnte. Es konnte gezeigt werden, dass durch das Dosieren bei erhöhter Substrattemperatur CO selektiv auf den Stufenplätzen adsorbiert werden kann, sodass durch die Auswertung eines für diese Plätze sensitiven SHG-Signals direkt eine Stufenentleerungsrate als Funktion sensitiver Laserparameter bestimmt werden konnte. Hierüber konnte eine Abhängigkeit etwa vom Laserfluss mit einem Exponenten von sechs bei Laserflüssen im Bereich einiger mJ/cm2, wie es in DIMET-Prozessen üblich ist, festgestellt werden. Die empfindliche Abhängigkeit der Hüpfrate vom Laserfluss eröffnete die Möglichkeit für Korrelationsmessungen, die sich in einer für elektronisch induzierte Prozesse charakteristischen schmalen Verteilung manifestierten. Die experimentell gefundene extrem kurze Energietransferzeit von 500 fs für diesen Prozess untermauert die Vermutung, dass der Prozess tatsächlich elektronisch induziert ist. Die zusätzlichen Freiheitsgrade des CO-Moleküls, die bei der Diffusion involviert werden können, wurden an dieser Stelle diskutiert und erweitern bisherige Studien aus unserer Arbeitsgruppe an elektronisch induzierter Diffusion atomarer Adsorbate. Im Folgenden wurde dargestellt, wie die experimentellen Ergebnisse modelliert wurden. Ein klassisches Modell mit konstanter Reibung reicht nicht aus, um die schmale Breite der Zweipuls-Korrelation zu beschreiben. Der schnelle Energietransfer, der aus diesen Messungen abgeleitet wurde, konnte erst im Rahmen des 3TM mit elektronischer, temperaturabhängiger Reibung modelliert und komplett verstanden werden. Der Prozess der Stufendiffusion konnte als klar elektronisch aktivierter Prozess mit einer Transferzeit von etwa 500 fs, die kürzer ist als alle vergleichbaren Desorptions- und Diffusionsexperimente, beschrieben werden. Dies erstaunt umso mehr, als dass die Flussabhängigkeit durchaus vergleichbar mit typischen Desorptionsexperimenten ausfällt. Schlüssig modelliert wurde dies - wobei für Flussabhängigkeit und zeitaufgelöste Messungen parallel der gleiche Satz an Parametern verwendet wurde - unter Verwendung eines Reibungskoeffizienten, der von der Elektronentemperatur abhängt. Des Weiteren wurde die Analyse um die CO-Terrassendiffusion erweitert. CO wurde dabei in kleinen Bedeckungen auf den Terrassen adsorbiert und die Diffusion als zeitliche Veränderung an den als Fallen dienenden Stufenplätzen detektiert. Für diesen niederenergetischen Prozess reichten Laserflüsse um 1 mJ/cm2 aus, um eine Anregung der Moleküle auf den Terrassen zu induzieren. Des Weiteren wurde ein schwächeres Anregungsschema mit einer quadratischen Abhängigkeit vom Laserfluss ermittelt. Die auch hier durchgeführte Zweipuls-Korrelation weist ebenfalls auf einen elektronisch induzierten Prozess hin. Bei einer Substrattemperatur von 40 K spricht die Kreuzkorrelation, aus der eine Energietransferzeit von 1.8 ps ermittelt wurde, für einen elektronisch induzierten Energietransfer. Abschließend lässt sich auch für diesen Diffusionspfad eine Besonderheit hervorheben: Mittels einer Beschreibung der Daten im Rahmen des 3TM konnten auch diese experimentellen Ergebnisse mit Modellierungen in Einklang gebracht werden, die dem im Fall der Stufendiffusion verwendeten Satz an Parametern mit modifizierter Energiebarriere entsprechen. Anhand dieser Simulationen im Rahmen der elektronischen Reibung, welche die Möglichkeit einer einfachen Modellierung multidimensionaler Phänomene bieten, wurden somit alle beobachteten Befunde in einer einheitlichen Beschreibung zusammengefasst

Evaluation of the Adulticidal Efficacy of Imidacloprid 10 %/Moxidectin 2.5 % (w/v) Spot-on (Advocate®, Advantage® Multi) against Dirofilaria repens in Experimentally Infected Dogs

This study aimed to evaluate the efficacy of imidacloprid 10 %/moxidectin 2.5 % (w/v) spot-on (Advocate®/Advantage® Multi, Bayer) against adult Dirofilaria repens in a blinded, placebo-controlled randomised laboratory study. Twenty-four Beagle dogs were experimentally infected with approximately 75 infective D. repens larvae each on study day (SD) 0. Treatment was initiated on SD 228 after patency had been confirmed in 21 dogs, using a modified Knott Test. Eleven dogs received monthly treatments with imidacloprid/moxidectin at the minimum therapeutic dose (10 mg/kg imidacloprid and 2.5 mg/kg moxidectin) for six consecutive months and 12 control dogs were treated with a placebo formulation. Approximately one month after the last treatment, all dogs were euthanised and necropsied for the detection of D. repens worms. Eleven control dogs harboured live adult D. repens (range 2-11, geometric mean 5.44). Eight of 11 imidacloprid/moxidectin-treated dogs were free of live worms. The live worm count was reduced by 96.2 % (range 0-1, geometric mean 0.21). The majority of dead worms were encapsulated and degenerated. After the first treatment, Knott Tests were negative in all imidacloprid/moxidectin-treated dogs and this status was maintained in 10 dogs until study end. One dog showed a low microfilariae count (1 and 4/mL) on four occasions but was also negative before necropsy. The treatment was well tolerated by all study animals. It is concluded that six consecutive monthly treatments with imidacloprid/moxidectin spot-on are effective and safe against adult D. repens and provide an option for preventing the further spread of this zoonotic parasit

Evaluation of the adulticidal efficacy of imidacloprid 10%/ moxidectin 2.5% spot-on (Advocate®, Advantage® Multi, Bayer) against Dirofilaria repens in experimentally infected dogs

This study aimed to evaluate the efficacy of imidacloprid 10%/moxidectin 2.5% spot-on (Advocate®/Advantage® Multi, Bayer) against adult Dirofilaria (D.) repens in a blinded, placebo controlled randomised laboratory study. 24 Beagle dogs were experimentally infected with approximately 75 infective D. repens larvae on study day (SD) 0. A modified Knott test was used in monthly intervals to monitor the onset of patency and to follow the course of microfilariaemia after treatment. Treatment was initiated on SD 228 after patency had been confirmed in 21 dogs. 11 dogs received monthly treatments with imidacloprid/moxidectin at the minimum therapeutic dose for six consecutive months and 12 control dogs were treated with a placebo formulation. Approximately one month after the last treatment, all dogs were euthanized and necropsied for the detection of D. repens worms. 11 control dogs harbored live adult D. repens (range 2-11, geometric mean 5.44). 8 of 11 imidacloprid/moxidectin treated dogs were free of live worms. The live worm count was reduced by 96.2% (range 0-1, geometric mean 0.21). The majority of dead worms was encapsulated and degenerated. After the first treatment, Knott Tests were negative in all imidacloprid/moxidectin treated dogs and this status was maintained in 10 dogs until study end. One dog showed a low microfilariae count (1 and 4/ml) on four occasions but was also negative before necropsy. The treatment was well tolerated in all study animals. It is concluded that six consecutive monthly treatments with imidacloprid/moxidectin topical solution are effective and safe against adult D. repens and provide an option for the prevention of further spreading of this zoonotic parasite

Long-Term Olfactory Memory in African Elephants

African elephants are capable of discriminating scents up to a single changed molecule and show the largest reported repertoire of olfactory receptor genes. Olfaction plays an important role in family bonding. However, to the best of our knowledge, no empirical data exist on their ability to remember familiar scents long-term. In an ethological experiment, two mother-daughter pairs were presented with feces of absent kin, absent non-kin, and present non-kin. Video recordings showed reactions of elephants recognizing kin after long-term separation but only minor reactions to non-kin. Results give the empirical implication that elephants have an olfactory memory longer than 1 year and up to 12 years and can distinguish between kin and non-kin just by scent. These findings confirm the significance of scent for family bonds in African elephants

Roadmaps and detours: Active Chlorophyll- a assessments of primary productivity across marine and freshwater systems

Assessing phytoplankton productivity over space and time remains a core goal for oceanographers and limnologists. Fast Repetition Rate fluorometry (FRRf) provides a potential means to realize this goal with unprecedented resolution and scale yet has not become the "go-to" method despite high expectations. A major obstacle is difficulty converting electron transfer rates to equivalent rates of C-fixation most relevant for studies of biogeochemical C-fluxes. Such difficulty stems from methodological inconsistencies and our limited understanding of how the electron requirement for C-fixation (φe,C) is influenced by the environment and by differences in the composition and physiology of phytoplankton assemblages. We outline a "roadmap" for limiting methodological bias and to develop a more mechanistic understanding of the ecophysiology underlying φe,C. We 1) re-evaluate core physiological processes governing how microalgae invest photosynthetic electron transport-derived energy and reductant into stored carbon versus alternative sinks. Then, we 2) outline steps to facilitate broader uptake and exploitation of FRRf, which could transform our knowledge of aquatic primary productivity. We argue it is time to 3) revise our historic methodological focus on carbon as the currency of choice, to 4) better appreciate that electron transport fundamentally drives ecosystem biogeochemistry, modulates cell-to-cell interactions, and ultimately modifies community biomass and structure.</p