Self-diffusion of adatoms, dimers, and vacancies on Cu(100)

We use ab initio static relaxation methods and semi-empirical molecular-dynamics simulations to investigate the energetics and dynamics of the diffusion of adatoms, dimers, and vacancies on Cu(100). It is found that the dynamical energy barriers for diffusion are well approximated by the static, 0 K barriers and that prefactors do not depend sensitively on the species undergoing diffusion. The ab initio barriers are observed to be significantly lower when calculated within the generalized-gradient approximation (GGA) rather than in the local-density approximation (LDA). Our calculations predict that surface diffusion should proceed primarily via the diffusion of vacancies. Adatoms are found to migrate most easily via a jump mechanism. This is the case, also, of dimers, even though the corresponding barrier is slightly larger than it is for adatoms. We observe, further, that dimers diffuse more readily than they can dissociate. Our results are discussed in the context of recent submonolayer growth experiments of Cu(100).Comment: Submitted to the Physical Review B; 15 pages including postscript figures; see also http://www.centrcn.umontreal.ca/~lewi

Protocol of the HISTOTHERM study: assessing the response to hyperthermia and hypofractionated radiotherapy in recurrent breast cancer

IntroductionBreast cancer is globally the leading cancer in women, and despite the high 5-year survival rate the most frequent cause of cancer related deaths. Surgery, systemic therapy and radiotherapy are the three pillars of curative breast cancer treatment. However, locoregional recurrences frequently occur after initial treatment and are often challenging to treat, amongst others due to high doses of previous radiotherapy treatments. Radiotherapy can be combined with local hyperthermia to sensitize tumor cells to radiation and thereby significantly reduce the required radiation dose. Therefore, the combination treatment of mild local hyperthermia, i.e. locally heating of the tissue to 39-43°C, and re-irradiation with a reduced total dose is a relevant treatment option for previously irradiated patients. The mechanisms of this effect in the course of the therapy are to date not well understood and will be investigated in the HISTOTHERM study.Methods and analysesPatients with local or (loco)regional recurrent breast cancer with macroscopic tumors are included in the study. Local tumor control is evaluated clinically and histologically during the course of a combination treatment of 60 minutes mild superficial hyperthermia (39 - 43°C) using water-filtered infrared A (wIRA) irradiation, immediately followed by hypofractionated re-irradiation with a total dose of 20-24 Gy, administered in weekly doses of 4 Gy. Tumor and tumor stroma biopsies as well as blood samples will be collected prior to treatment, during therapy (at a dose of 12 Gy) and in the follow-up to monitor therapy response. The treatment represents the standard operating procedure for hyperthermia plus re-irradiation. Various tissue and blood-based markers are analyzed. We aim at pinpointing key mechanisms and markers for therapy response which may help guiding treatment decisions in future. In addition, quality of life in the course of treatment will be assessed and survival data will be evaluated.RegistrationThe study is registered at the German Clinical Trials Register, Deutsches Register Klinischer Studien (DRKS00029221)

Widespread exploitation of the honeybee by early Neolithic farmers.

This is the author's version of an article subsequently published in Nature. The definitive version is available from the publisher via: doi: 10.1038/nature15757.Copyright © 2015, Rights Managed by Nature Publishing GroupThe pressures on honeybee (Apis mellifera) populations, resulting from threats by modern pesticides, parasites, predators and diseases, have raised awareness of the economic importance and critical role this insect plays in agricultural societies across the globe. However, the association of humans with A. mellifera predates post-industrial-revolution agriculture, as evidenced by the widespread presence of ancient Egyptian bee iconography dating to the Old Kingdom (approximately 2400 BC). There are also indications of Stone Age people harvesting bee products; for example, honey hunting is interpreted from rock art in a prehistoric Holocene context and a beeswax find in a pre-agriculturalist site. However, when and where the regular association of A. mellifera with agriculturalists emerged is unknown. One of the major products of A. mellifera is beeswax, which is composed of a complex suite of lipids including n-alkanes, n-alkanoic acids and fatty acyl wax esters. The composition is highly constant as it is determined genetically through the insect's biochemistry. Thus, the chemical 'fingerprint' of beeswax provides a reliable basis for detecting this commodity in organic residues preserved at archaeological sites, which we now use to trace the exploitation by humans of A. mellifera temporally and spatially. Here we present secure identifications of beeswax in lipid residues preserved in pottery vessels of Neolithic Old World farmers. The geographical range of bee product exploitation is traced in Neolithic Europe, the Near East and North Africa, providing the palaeoecological range of honeybees during prehistory. Temporally, we demonstrate that bee products were exploited continuously, and probably extensively in some regions, at least from the seventh millennium cal BC, likely fulfilling a variety of technological and cultural functions. The close association of A. mellifera with Neolithic farming communities dates to the early onset of agriculture and may provide evidence for the beginnings of a domestication process.Natural Environment Research Council (NERC)English HeritageEuropean Research Council (ERC)Leverhulme TrustMinistère de la Culture et de la CommunicationMinistère de l’Enseignement Supérieur et de la RechercheRoyal SocietyWellcome Trus

Struktur und Morphologie dünner Manganfilme auf leicht verkippten Cu(100)-Oberflächen

In dieser Arbeit wurde zunächst die Dynamik und Struktur freier Stufen auf Cu(100) untersucht. Stufen werden im RTM-Bild nicht als gerade Linien mit deutlich erkennbaren Halbkristallagen abgebildet, sondern erscheinen ausgefranst. Es konnte gezeigt werden, daß dieser Effekt in der Diffusion von Halbkristallagen und der vergleichsweise kleinen Rastergeschwindigkeit begründet liegt. Wenn sich die Probe in Zeiträumen ändert, die kürzer sind als die zur Bildaufnahme benötigte Zeit, so kann das RTM diesen Veränderungen nicht folgen. Dieses Phänomen schränkt die direkte Beobachtung dynamischer Prozesse, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, ein. Obwohl das RTM keine Momentaufnahme der Oberfläche liefert, war es möglich die Konzentration von Halbkristallagen und ihre Aktivierungsenergie zu bestimmen. Im zweiten Teil wurde die Morphologie dünner Manganfilme auf Cu(100) bei verschiedenen Wachstumstemperaturen untersucht. In der Einleitung wurde bereits erwähnt, daß diese Arbeit im Rahmen eines Projektes entstand, dessen Ziel es ist, den Zusammenhang zwischen Struktur und Morphologie einerseits und Magnetismus andererseits zu verstehen. Struktur und Morphologie konnten mit Elektronenbeugung und Rastertunnelmikroskopie geklärt werden. Die Messungen zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften stehen aber noch aus. Es ist deshalb verfrüht, zusammenfassende Aussagen über die wechselseitige Beeinflussung von Struktur und Magnetismus zu machen. Im Laufe des Projektes stellte sich heraus, daß Mangan auf Cu(100) ab Raumtemperatureine c(2x2)-Oberflächenlegierung bildet. Stufen beschleunigen die Legierungsbildung, so daß sie auf Vizinalfiächen bereits bei tieferen Temperaturen einsetzt. Im Laufe der Arbeit ergaben sich interessante Fragen hinsichtlich des Wachstumsprozesses und der Morphologie der Oberflächenlegierung. Erwähnt seien beispielsweise die Wanderung von Inseln, die Entstehung großer Domänen, der bevorzugte Stufenverlauf entlang der nicht dichtgepackten [100]-Richtung und die Interpretation der runden Inselform. Wichtig ist in diesem Zusammenhang das Ergebnis, daß nur die oberste Lage legiert. In der zur Verfügung stehenden Zeit konnten nicht alle angesprochenen Phänomene geklärt werden. Es sind weitere Experimente nötig, die nicht die vollständig ausgebildete c(2x2)-Phase, sondern die Oberflächenlegierung während ihrer Entstehung, d. h. bei Bedeckungen kleiner als 0,5 ML, untersuchen. Bis jetzt ist über die Wachstumsprozesse von Oberflächenlegierungen nur sehr wenig bekannt