Enabling liquid vapor analysis using synchrotron VUV single photon ionization mass spectrometry with a microfluidic interface.

Vacuum ultraviolet (VUV) single photon ionization mass spectrometry (SPI-MS) is a vacuum-based technique typically used for the analysis of gas phase and solid samples, but not for liquids due to the challenge in introducing volatile liquids in a vacuum. Here we present the first demonstration of in situ liquid analysis by integrating the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) microfluidic reactor into VUV SPI-MS. Four representative volatile organic compound (VOC) solutions were used to illustrate the feasibility of liquid analysis. Our results show the accurate mass identification of the VOC molecules and the reliable determination of appearance energy that is consistent with ionization energy for gaseous species in the literature as reported. This work validates that the vacuum-compatible SALVI microfluidic interface can be utilized at the synchrotron beamline and enable the in situ study of gas-phase molecules evaporating off the surface of a liquid, which holds importance in the study of condensed matter chemistry

Application of reflectance parameters in the estimation of the structural order of coals and carbonaceous materials. Precision and bias of measurements derived from the ICCP structural working group

Optical reflectance of vitrinite is one of the fundamental physical properties that have been used for the study of coal and carbonaceous materials. Organic matter in coals and carbonaceous matter consists mainly of aromatic lamellae, whose dimensions and spatial orientation define its internal structure. Various reflectance parameters describe well the average degree of order of the molecular structure of organic matter. Moreover, reflectance parameters are numerical values which characterize the samples unambiguously, facilitating the comparison of the optical properties of different carbonaceous materials as well as comparison between optical parameters and other physical or chemical factors. The focus of this study is the evaluation of the precision and bias of reflectance measurements (R and R) performed by various analysts in different laboratories in order to check the applicability of reflectance parameters to the estimation of the structural order of coals and carbonaceous materials. Additionally, it was desirable to compare reflectance parameters with other parameters obtained by different analytical methods able to provide structural information. The consistency and repeatability of the reflectance measurements obtained by different participants turned out to enable the drawing of similar conclusions regarding the structural transformation of anthracite during heating. Good correlations were found between the reflectance parameters studied and structural factors obtained by comparative methods. The reflectance parameters examined proved to be very sensitive to any changes of the structural order of coals and carbonaceous materials and seem to be a perfect complement to structural studies made by X-ray diffraction or Raman spectroscopy

A Cross-age study of students' understanding of fractals

The purpose of this study is to examine how students understand fractals depending on age. Students' understandings were examined in four dimensions: defining fractals, determining fractals, finding fractal patterns rules and mathematical operations with fractals. The study was conducted with 187 students (grades 8, 9, 10) by using a two-tier test consisting of nine questions prepared based on the literature and Turkish mathematics and geometry curriculums. The findings showed that in all grades, students may have misunderstandings and lack of knowledge about fractals. Moreover, students can identify and determine the fractals, but when the grade level increased, this success decreases. Although students were able to intuitively determine a shape as fractal or not, they had some problems in finding pattern rules and formulizing them

Interpersonal neural synchrony and mental disorders: unlocking potential pathways for clinical interventions

Introduction: Interpersonal synchronization involves the alignment of behavioral, affective, physiological, and brain states during social interactions. It facilitates empathy, emotion regulation, and prosocial commitment. Mental disorders characterized by social interaction dysfunction, such as Autism Spectrum Disorder (ASD), Reactive Attachment Disorder (RAD), and Social Anxiety Disorder (SAD), often exhibit atypical synchronization with others across multiple levels. With the introduction of the “second-person” neuroscience perspective, our understanding of interpersonal neural synchronization (INS) has improved, however, so far, it has hardly impacted the development of novel therapeutic interventions. Methods: To evaluate the potential of INS-based treatments for mental disorders, we performed two systematic literature searches identifying studies that directly target INS through neurofeedback (12 publications; 9 independent studies) or brain stimulation techniques (7 studies), following PRISMA guidelines. In addition, we narratively review indirect INS manipulations through behavioral, biofeedback, or hormonal interventions. We discuss the potential of such treatments for ASD, RAD, and SAD and using a systematic database search assess the acceptability of neurofeedback (4 studies) and neurostimulation (4 studies) in patients with social dysfunction. Results: Although behavioral approaches, such as engaging in eye contact or cooperative actions, have been shown to be associated with increased INS, little is known about potential long-term consequences of such interventions. Few proof-of-concept studies have utilized brain stimulation techniques, like transcranial direct current stimulation or INS-based neurofeedback, showing feasibility and preliminary evidence that such interventions can boost behavioral synchrony and social connectedness. Yet, optimal brain stimulation protocols and neurofeedback parameters are still undefined. For ASD, RAD, or SAD, so far no randomized controlled trial has proven the efficacy of direct INS-based intervention techniques, although in general brain stimulation and neurofeedback methods seem to be well accepted in these patient groups. Discussion: Significant work remains to translate INS-based manipulations into effective treatments for social interaction disorders. Future research should focus on mechanistic insights into INS, technological advancements, and rigorous design standards. Furthermore, it will be key to compare interventions directly targeting INS to those targeting other modalities of synchrony as well as to define optimal target dyads and target synchrony states in clinical interventions

Understanding interactions in face-to-face and remote undergraduate science laboratories

This paper reviews the ways in which interactions have been studied, and the findings of such studies, in science education in both face-to-face and remote laboratories. Guided by a systematic selection process, 27 directly relevant articles were analysed based on three categories: the instruments used for measuring interactions, the research findings on student interactions, and the theoretical frameworks used in the studies of student interactions. In face-to-face laboratories, instruments for measuring interactions and the characterisation of the nature of interactions were prominent. For remote laboratories, the analysis of direct interactions was found to be lacking. Instead, studies of remote laboratories were mainly concerned with their practical scope. In addition, it is found that only a limited number of theoretical frameworks have been developed and applied in the research design. Existent theories are summarised and possible theoretical frameworks that may be implemented in studies of interactions in undergraduate laboratories are proposed. Finally, future directions for research on the interrelationship between student interactions and laboratory learning are suggested

Wysokotemperaturowe popioły (HTA) ze spalania węgla kamiennego jako potencjalne źródło pierwiastków ziem rzadkich

Potential sources of rare earth elements are sought after in the world by many researchers. Coal ash obtained at high temperatures (HTA ) is considered among these sources. The aim of the study was an evaluation of the suitability of the high temperature ash (HTA ) formed during the combustion of bituminous coal from the Ruda beds of the Pniówek coal mine as an potential resource of REY. The 13 samples of HTA obtained from the combustion of metabituminous (B) coal were analyzed. The analyses showed that the examined HTA samples varied in their chemical composition. In accordance with the chemical classification of HTA , the analyzed ash samples were classified as belonging to the following types: sialic, sialocalcic, sialoferricalcic, calsialic, fericalsialic, ferisialic. The research has shown that the rare earth elements content (REY) in examined HTA samples are characterized by high variability. The average REY content in the analyzed ashes was 2.5 times higher than the world average (404 ppm). Among rare earth elements, the light elements (LREY) were the most abundant. Heavy elements (HREY) had the lowest share. A comparison of the content of the individual rare earth elements in HTA samples and in UCC showed that it was almost 20 times higher than in UCC. The distribution patterns of REY plotted for all samples within their entire range were positioned above the reference level and these curves were of the M-H or M-L type. The data presented indicate, that the analyzed ash samples should be regarded as promising REY raw materials. Considering the fact that in 7 out of 13 analyzed ash samples the REY content was higher than 800 ppm, REY recovery from these ashes may prove to be economic.Potencjalne źródła pierwiastków ziem rzadkich są poszukiwane w świecie przez wielu badaczy. Wśród tych źródeł rozpatrywany jest popiół z węgla uzyskiwany w wysokich temperaturach (HTA). Celem artykułu była ocena wysokotemperaturowych popiołów (HTA) pochodzących ze spalania węgla kamiennego warstw rudzkich z KWK Pniówek, pod kątem ich wykorzystania jako alternatywnego źródła REY. Badaniom poddano 13 próbek popiołów HTA uzyskanych ze spalenia węgla o średnim stopniu uwęglenia B. Zgodnie z klasyfikacją chemiczną popiołów HTA , badane próbki popiołów zaklasyfikowano do następujących typów: krzemianowo-glinowych, krzemianowo-glinowo-wapniowych, krzemianowoglinowo-żelazowo-wapniowych, wapniowo-krzemianowo-glinowych, żelazowo-wapniowokrzemianowo-glinowych, żelazowo-krzemianowo-glinowych. Badania wykazały, że zawartość pierwiastków ziem rzadkich REY w badanych próbkach popiołów HTA charakteryzuje się dużą zmiennością. Średni udział REY w analizowanych popiołach jest 2,5 razy większy od średniej dla złóż światowych (404 ppm). Wśród pierwiastków ziem rzadkich największy udział mają pierwiastki lekkie LREY. Najmniejszym udziałem charakteryzują się pierwiastki ciężkie HREY. Porównanie zawartości poszczególnych pierwiastków ziem rzadkich w próbkach popiołów HTA i w UCC wykazało, że jest ona prawie do 20 razy większa niż w UCC. Krzywe normalizacyjne wyznaczone dla wszystkich próbek w całym swoim zakresie znajdują się powyżej poziomu odniesienia i są to krzywe typu M-H lub typu M-L. Przedstawione dane wskazują, że analizowane próbki popiołów należy uznać za obiecujące surowce REY. Uwzględniając fakt, że w 7 z 13 analizowanych próbek popiołu zawartość REY jest wyższa niż 800 ppm, odzysk REY z tych popiołów może okazać się ekonomiczny

Specyficzne odmiany macerałów z węgla warstw orzeskich i rudzkich KWK „Pniówek” (Górnośląskie Zagłębie Węglowe – Polska) przejawem metamorfizmu termalnego

Subject of the research were coal samples from the seams of Orzesze and Ruda beds from “Pniówek” coal mine. All samples represent methabituminous coal B, which present high vitrinite content (V mmf > 60%). Optical character of vitrinite from all analyzed coal samples is biaxial negative and it is characterized by low differentiation of bireflectance. The experiments have shown that the coal rank of investigated samples is generally decreasing with increasing both depth of coal seams and the distance between sampling point and the Carboniferous roof. It may suggests inversion of coalification. Specific types of macerals, typical for thermally metamorphosed coals have been found for all analysed coal samples. It was found, presence of such components like: fluorescing bituminous substance (FBS) filling of cellular spaces in semifusinite, fusinite, and funginite; pseudomorphs after megaspores exhibiting strong bireflectance, and anisotropic semifusinite. Petrographic components with a structure similar to structure of coke and pyrolytic carbon were observed rarely. Presence of colotelinite grains which are visible darker, impregnated with bituminous substance and exhibiting weak fluorescence may be related with influence of temperature on coal. Carbonates occur as filling of cellular spaces in semifusinite, in examined coal samples and there are the effect of thermal alteration of coal.Przedmiotem badań były próbki węgla z pokładów warstw orzeskich i rudzkich KWK Pniówek. Badane próbki reprezentują węgiel średniouwęglony typu B (metabitumiczny), wysokowitrynitowy. Stwierdzono, że witrynit z badanych próbek ma dwuosiowy ujemny charakter optyczny i wykazuje małe zróżnicowanie w wartościach dwójodbicia. Przeprowadzone badania wykazały, że stopień uwęglenia badanych próbek generalnie maleje wraz ze wzrostem głębokości występowania pokładów węgla oraz ze wzrostem odległości miejsca opróbowania od stropu karbonu co może wskazywać na inwersję uwęglenia. We wszystkich analizowanych próbkach węgla stwierdzono występowanie specyficznych odmian macerałów typowych dla węgli zmetamorfizowanych termicznie. W próbkach stwierdzono obecność takich składników jak: fluoryzująca substancja bitumiczna (FBS) wypełniająca przestrzenie komórkowe w semifuzynicie, fuzynicie i funginicie; pseudomorfozy po makrosporach wykazujące silne dwójodbicie oraz anizotropowy semifuzynit. Rzadziej obserwowano składniki petrograficzne o strukturze wykazującej podobieństwo do struktury koksu i węgiel pirolityczny. Z oddziaływaniem temperatury na badany węgiel można wiązać także obecność w analizowanych próbkach wyraźnie ciemniejszych, przesyconych substancją bitumiczną, wykazujących słabą fluorescencję ziaren kolotelinitu. Przejawem przemian termicznych obserwowanych w badanych próbkach węgla może być także obecność węglanów najczęściej wypełniających przestrzenie komórkowe w semifuzynicie

SPECIFIC TYPES OF COAL MACERALS FROM ORZESZE AND RUDA BEDS FROM ”PNIÓWEK” COAL MINE (UPPER SILESIAN COAL BASIN – POLAND) AS A MANIFESTATION OF THERMAL METAMORPHISM

Subject of the research were coal samples from the seams of Orzesze and Ruda beds from “Pniówek” coal mine. All samples represent methabituminous coal B, which present high vitrinite content (V mmf > 60%). Optical character of vitrinite from all analyzed coal samples is biaxial negative and it is characterized by low differentiation of bireflectance. The experiments have shown that the coal rank of investigated samples is generally decreasing with increasing both depth of coal seams and the distance between sampling point and the Carboniferous roof. It may suggests inversion of coalification. Specific types of macerals, typical for thermally metamorphosed coals have been found for all analysed coal samples. It was found, presence of such components like: fluorescing bituminous substance (FBS) filling of cellular spaces in semifusinite, fusinite, and funginite; pseudomorphs after megaspores exhibiting strong bireflectance, and anisotropic semifusinite. Petrographic components with a structure similar to structure of coke and pyrolytic carbon were observed rarely. Presence of colotelinite grains which are visible darker, impregnated with bituminous substance and exhibiting weak fluorescence may be related with influence of temperature on coal. Carbonates occur as filling of cellular spaces in semifusinite, in examined coal samples and there are the effect of thermal alteration of coal.Przedmiotem badań były próbki węgla z pokładów warstw orzeskich i rudzkich KWK Pniówek. Badane próbki reprezentują węgiel średniouwęglony typu B (metabitumiczny), wysokowitrynitowy. Stwierdzono, że witrynit z badanych próbek ma dwuosiowy ujemny charakter optyczny i wykazuje małe zróżnicowanie w wartościach dwójodbicia. Przeprowadzone badania wykazały, że stopień uwęglenia badanych próbek generalnie maleje wraz ze wzrostem głębokości występowania pokładów węgla oraz ze wzrostem odległości miejsca opróbowania od stropu karbonu co może wskazywać na inwersję uwęglenia. We wszystkich analizowanych próbkach węgla stwierdzono występowanie specyficznych odmian macerałów typowych dla węgli zmetamorfizowanych termicznie. W próbkach stwierdzono obecność takich składników jak: fluoryzująca substancja bitumiczna (FBS) wypełniająca przestrzenie komórkowe w semifuzynicie, fuzynicie i funginicie; pseudomorfozy po makrosporach wykazujące silne dwójodbicie oraz anizotropowy semifuzynit. Rzadziej obserwowano składniki petrograficzne o strukturze wykazującej podobieństwo do struktury koksu i węgiel pirolityczny. Z oddziaływaniem temperatury na badany węgiel można wiązać także obecność w analizowanych próbkach wyraźnie ciemniejszych, przesyconych substancją bitumiczną, wykazujących słabą fluorescencję ziaren kolotelinitu. Przejawem przemian termicznych obserwowanych w badanych próbkach węgla może być także obecność węglanów najczęściej wypełniających przestrzenie komórkowe w semifuzynicie

Badania odporności na przebicie klejonych struktur wielowarstwowych

Celem badań była ocena możliwości zastosowania opracowanych struktur wielowarstwowych do wytwarzania lekkich pancerzy, mogących znaleźć zastosowanie jako kuloodporne osłony balistyczne śmigłowców bojowych i innego lekkiego sprzętu wojskowego. Istotnym celem badań było również sprawdzenie możliwości łączenia metodą klejenia ceramiki typu SiC i Al2O3 z antybalistycznymi tkaninami polietylenowymi i aramidowymi. Odporność na przebicie była badana z wykorzystaniem stanowiska z działem helowym i ultraszybką kamerą. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, iż pakiety luźnych tkanin aramidowych charakteryzuje większa odporność na przebicie w porównaniu z kompozytami polimerowymi wytworzonymi z takich tkanin oraz kompozytami warstwowymi złożonymi z cienkich warstw metalowych i tkanin aramidowych. Ponadto zauważono, że warstwy ceramiczne znacznie zwiększają odporność na przebicie osłon balistycznych i ich stosowanie w takich osłonach wydaje się niezbędne oraz, że wklejenie płytek ceramicznych pomiędzy dwie cienkie blachy ze stopu aluminium i nie łączenie ich bezpośrednio z tkaninami aramidowymi zapewnia w przypadku uderzenia pociskiem zniszczenie małej powierzchni warstwy ceramicznej, a więc w małym stopniu zmniejsza właściwości ochronne osłony.The aim of the study was to evaluate the possibility of using multilayer structures for light armour, in which the elements of the ceramic type SiC and Al2O3 were bonding by adhesive joins with antiballistic polyethylene and aramid fabrics. Ballistic resistance shells was determined using for this purpose the test stand constructed on the basis of helium gun and high-speed camera. It has been shown that the laminated structure composed of thin metal layers and aramid fabrics as well as polymer composites made of aramid fabric has lower ballistic resistance than loose fabric packs. It was also demonstrated the functionality of the use of the ceramic component as a separate package, which the ceramic plates are adhesive bonded between the two layers of sheet metal. There is also evidence that fabrics composed of thin layers of material poorly connected with each other, should not be adhesively bonded to the ceramic. It proposed the preparation of specimens, which best reconstruct the load of ceramic plates adhesive bonded to fabric, which are made of lightweight bulletproof vests and ballistic panels

A teaching and learning sequence about the interplay of chance and determinism in nonlinear systems

A teaching and learning sequence aimed at introducing upper secondary school students to the interplay between chance and determinism in nonlinear systems is presented. Three experiments concerning nonlinear systems (deterministic chaos, self-organization and fractals) and one experiment concerning linear systems are introduced. Thirty upper secondary students' capabilities and difficulties in understanding the scientific point of view were investigated, using a teaching experiment design. The results show that most students were capable of sound explanations concerning the interplay of chance and determinism in nonlinear systems. © 2008 IOP Publishing Ltd