Deterministic coupling of a single silicon-vacancy color center to a photonic crystal cavity in diamond

Deterministic coupling of single solid-state emitters to nanocavities is the key for integrated quantum information devices. We here fabricate a photonic crystal cavity around a preselected single silicon-vacancy color center in diamond and demonstrate modification of the emitters internal population dynamics and radiative quantum efficiency. The controlled, room-temperature cavity coupling gives rise to a resonant Purcell enhancement of the zero-phonon transition by a factor of 19, coming along with a 2.5-fold reduction of the emitter's lifetime

A molecular timetable for apical bud formation and dormancy induction in poplar

The growth of perennial plants in the temperate zone alternates with periods of dormancy that are typically initiated during bud development in autumn. In a systems biology approach to unravel the underlying molecular program of apical bud development in poplar (Populus tremula 3 Populus alba), combined transcript and metabolite profiling were applied to a high-resolution time course from short-day induction to complete dormancy. Metabolite and gene expression dynamics were used to reconstruct the temporal sequence of events during bud development. Importantly, bud development could be dissected into bud formation, acclimation to dehydration and cold, and dormancy. To each of these processes, specific sets of regulatory and marker genes and metabolites are associated and provide a reference frame for future functional studies. Light, ethylene, and abscisic acid signal transduction pathways consecutively control bud development by setting, modifying, or terminating these processes. Ethylene signal transduction is positioned temporally between light and abscisic acid signals and is putatively activated by transiently low hexose pools. The timing and place of cell proliferation arrest (related to dormancy) and of the accumulation of storage compounds (related to acclimation processes) were established within the bud by electron microscopy. Finally, the identification of a large set of genes commonly expressed during the growth-to-dormancy transitions in poplar apical buds, cambium, or Arabidopsis thaliana seeds suggests parallels in the underlying molecular mechanisms in different plant organs

Concomitant analysis of cambial abscisic acid and cambial growth activity in poplar

Endogenous levels of cambial region abscisic acid (ABA) were quantified by immunoassay and assessed together with cambial growth activity in poplar (Populus nigra L.×P. maximowiczii Henry, clone Kamabuchi) over the course of a growing season. The level of cambial region ABA increased from spring to late-summer but decreased sharply in autumn. Cambial growth activity, measured as the radial number of undifferentiated cambial cells and enlarging xylem cells, also increased from spring to summer and decreased sharply in autumn, indicating the onset of cambial dormancy. Exogenous ABA, applied laterally to poplar stems at two times within the growing season, enhanced cambial growth activity, as the radial number of undifferentiated cambial cells increased in ABA-treated trees subsequent to the two application times. Xylem cell development was also affected by exogenous ABA as fibre length increased significantly in ABA-treated trees at both application times. The positive correlation of cambial region ABA and cambial growth activity as well as the positive effects of exogenous ABA application thereon sheds new light on the role of this hormonal growth regulato

Evaluation of nitrogen- and silicon-vacancy defect centres as single photon sources in quantum key distribution

We demonstrate a quantum key distribution (QKD) testbed for room temperature single photon sources based on defect centres in diamond. A BB84 protocol over a short free-space transmission line is implemented. The performance of nitrogen-vacancy (NV) as well as silicon-vacancy defect (SiV) centres is evaluated and an extrapolation for next-generation sources with enhanced efficiency is discussed.Comment: 14 pages, 5 figure

Inferring Foliar Water Uptake Using Stable Isotopes of Water

A growing number of studies have described the direct absorption of water into leaves, a phenomenon known as foliar water uptake. The resultant increase in the amount of water in the leaf can be important for plant function. Exposing leaves to isotopically enriched or depleted water sources has become a common method for establishing whether or not a plant is capable of carrying out foliar water uptake. However, a careful inspection of our understanding of the fluxes of water isotopes between leaves and the atmosphere under high humidity conditions shows that there can clearly be isotopic exchange between the two pools even in the absence of a change in the mass of water in the leaf. We provide experimental evidence that while leaf water isotope ratios may change following exposure to a fog event using water with a depleted oxygen isotope ratio, leaf mass only changes when leaves are experiencing a water deficit that creates a driving gradient for the uptake of water by the leaf. Studies that rely on stable isotopes of water as a means of studying plant water use, particularly with respect to foliar water uptake, must consider the effects of these isotopic exchange processes

Root growth of different oak provenances in two soils under drought stress and air warming conditions

Background and aims: Oaks are considered to be drought- and thermo-tolerant tree species. Nevertheless, species and provenances may differ in their ecological requirements. We hypothesised that (i) provenances from xeric sites are better adapted to drought than those from more humid sites, (ii) oaks direct root growth towards resource-rich layers, and (iii) air-warming promotes root growth. Methods: To test different provenances of Quercus robur, Q. petraea and Q. pubescens, we conducted a model ecosystem experiment with young trees, grown on acidic and calcareous soil, subjected to drought, air warming, the combination of warming and drought, and a control. Results: The results were only in partial agreement with the first hypothesis. As expected the provenances originating from drier sites produced more biomass than those from more humid sites under drought conditions. Surprisingly, however, they reacted more sensitive to water limiting conditions, as they produced also substantially more biomass under well-watered conditions. The drought treatment reduced root mass substantially in the upper soil. In agreement with the second hypothesis this led to a shift in the centre of root mass to lower depth, where water was still more available than closer to the soil surface. In contrast to the third hypothesis, the air-warming treatment, which was very mild however compared to climate change scenarios, had no significant effects on root growth. Conclusions: Given that the provenances from drier sites showed more biomass loss at water limiting conditions than provenances from more humid sites, it remains questionable whether provenances from drier sites are better suited for a future climat

Die Universität der Zukunft : öffentliche Vortragsreihe ; Hochschulpioniere und Wissenschaftsmanager zu Gast an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main ; [Poster]

Die Universität Frankfurt will Stiftungsuniversität mit einem hohen Maß an Autonomie werden. Die Vortragsreihe „Die Universität der Zukunft“ begleitet diesen Prozess des Wandels. Profilierte Hochschulpioniere, Hochschulreformer und Stifter geben Auskunft über ihre Visionen einer Universität der Zukunft und über die Projekte, an denen sie arbeiten. Thomas Oppermann und Dr. Konrad Schily machten im Sommersemester 2007 den Auftakt. Im Wintersemester wurde die Vortragsreihe von Dr. Arend Oetker eröffnet, Prof. Matthias Kleiner folgte und Prof. Andreas Pinkwart schloss sie am 28. November ab. Die Johann Wolfgang Goethe-Universität steht mit der geplanten Umwandlung in eine Stiftungsuniversität mit weitgehender Autonomie vor den größten Veränderungen der letzten 50 Jahre. Solche grundlegenden Veränderungsprozesse bieten Gelegenheit, auch einen Blick auf andere Reform-Modelle zu werfen mit dem Ziel, die eigene Urteilsfähigkeit zu stärken. Die neue, hochkarätig besetzte Vortragsreihe „Die Universität der Zukunft“ sollte den Prozess der Veränderung der Universität Frankfurt in diesem und im kommenden Jahr inhaltlich begleiten. Zu Wort kamen Frauen und Männer, die als politische Pioniere Hochschulen den Weg der Veränderung geebnet, als Geldgeber ermöglicht oder gar eine neue Hochschule gegründet und mit aufgebaut haben. Was hat sie bewegt, diese Schritte zu unternehmen? Wo sahen und sehen sie die Chancen? Mit welchen Widerständen waren sie konfrontiert? Darüber werden sie Auskunft geben und sich auch den Fragen des Publikums stellen. Den Auftakt machten im Sommersemester zwei Männer, die in Deutschland viel bewegt haben: Der ehemalige niedersächsische Wissenschaftsminister Thomas Oppermann gilt als „Vater“ der deutschen Stiftungsuniversität. Während seiner Amtszeit in Hannover hat er die Landesuniversitäten einem grundlegenden Veränderungsprozess unterzogen: Sie wurden Stiftungshochschule mit einem höheren Maß an Autonomie als davor. Wie sehen die Erfahrungen mit diesem Modell im Rückblick mehrerer Jahre Praxis heute aus? Der Arzt und Gründer der Privaten Universität Witten/Herdecke, Dr. Konrad Schily, hat sich als deutscher Hochschulpionier einen Namen gemacht: Witten/Herdecke, 1982 gegründet, ist die erste private Volluniversität in Deutschland. Mit ihrem ambitionierten und bis heute einzigartigen Bildungskonzept hat die kleine Universität an der Ruhr deutsche Bildungsgeschichte geschrieben, war aber auch oft von Finanznöten geplagt. Bedeutet „privat“ eine zu starke Abhängigkeit von Geldgebern aus der Wirtschaft. Oder hat die Universität ihren Freiheitskurs über die Jahre erfolgreich verteidigen können? Im Wintersemester 2007/08 wurde die Reihe fortgesetzt. Dann standen auf dem Programm Dr. Arend Oetker (23.10.), Präsident des Stifterverbandes und Unternehmer, Prof. Matthias Kleiner (13.11.), Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie der nordrhein-westfälische Minister für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Prof. Andreas Pinkwart (28.11.). Dr. Arend Oetker ist einer der herausragenden Mäzene und Unternehmer unseres Landes. Als Präsident des Stifterverbandes für die deutsche Wissenschaft in Essen sitzt er mit über 350 Einzelstiftungen und einem Gesamtvermögen von 1,4 Mrd. Euro dem wichtigsten Fördernetzwerk privater Stiftungen in Deutschland vor. Damit ist er in der BRD der bedeutendste Experte im Bereich der privaten Förderung von Wissenschaft. Daneben trägt er Verantwortung für die "Dr. Arend Oetker Holding", zu der rund 5.500 Mitarbeiter gehören und die sich mit Rohstoffhandel ebenso beschäftigt wie mit Schifffahrt. Sein Vortrag wird u.a. Auskunft darüber geben, wie man Stiftungs-Potenziale für universitäre Zwecke besser nutzen kann. Prof. Matthias Kleiner ist seit Januar 2007 DFG-Präsident. Bei seinem Vortrag im Universitätsklinikum wird er berichten über die Arbeit der wichtigsten und größten Förderorganisation für die Forschung in Deutschland. Ihre Kernaufgabe besteht in der Finanzierung von Forschungsvorhaben von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Universitäten und Forschungsinstituten und in der Auswahl der besten Projekte im Wettbewerb. Prof. Andreas Pinkwart ist seit 2005 Minister für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie sowie stellvertretender Ministerpräsident in Nordrhein-Westfalen. Das Hochschulfreiheitsgesetz gilt als eines der wichtigsten Reform-Projekte in der deutschen Bildungspolitik. Ermöglicht es doch allen Landes-Hochschulen ein Ausmaß an Freiheit und Selbstverantwortung, das bisher nicht denkbar war. Pinkwarts Vortrag reflektiert die Erfahrungen, die er und sein Haus in der Phase der Umsetzung mit den Hochschulen gemacht haben