Metallic nanorings for broadband, enhanced extraction of light from solid-state emitters

We report on the increased extraction of light emitted by solid-state sources embedded within high refractive index materials. This is achieved by making use of a local lensing effect by sub-micron metallic rings deposited on the sample surface and centered around single emitters. We show enhancements in the intensity of the light emitted by InAs/GaAs single quantum dot lines into free space as high as a factor 20. Such a device is intrinsically broadband and therefore compatible with any kind of solid-state light source. We foresee the fabrication of metallic rings via scalable techniques, like nano-imprint, and their implementation to improve the emission of classical and quantum light from solid-state sources. Furthermore, while increasing the brightness of the devices, the metallic rings can also act as top contacts for the local application of electric fields for carrier injection or wavelength tuning.Comment: 10 pages, 3 figure

Differentielle Genexpression bei kältegehärteten Winterroggenblättern (Secale Cereale L.)

Winterroggen (Secale cereale L.) erwirbt durch längerfristiges Wachsen bei tiefen Temperaturen eine Anpassung an Kälte und Frost und entwickelt eine erhöhte Toleranz gegenüber kälte-induzierter Photoinhibierung. Diese Anpassung wird als Kältehärtung bezeichnet. Die erworbene Toleranz gegenüber kälteinduzierter Photoinhibierung geht nach drei Tagen Enthärtung bei einer Temperatur von 220C wieder verloren. Die Zielsetzung der Promotion war es, nach differentiell exprimierten Genen zu suchen, die nicht als Antwort auf kurzzeitigen Kältestreß hochreguliert werden, sondern Gene zu isolieren die im Zuge länger einwirkender Kälte in Winterroggenblättern verstärkt exprimiert werden. Werden die mRNAs aus kältegehärteten (CHL) mit den mRNAs aus enthärteten Roggenblättern (DHL) verglichen, so können Gene isoliert werden, die in CHL stärker exprimiert werden. Diese differentiell exprimierten Gene können, da sie nach Enthärtung deutlich seltener exprimiert werden, eine limitierende Funktion bei Kältehärtung einnehmen. Um diese Gene isolieren zu können wurden zwei molekularbiologische Methoden, "Suppression Subtractive Hybridisation"-PCR und "Differential Display"-PCR angewendet. Mit diesen Methoden konnten insgesamt zwölf verschiedene cDNA-Fragmente differentiell exprimierter Gene isoliert werden. Im Vergleich mit DHL sind in CHL die Transkriptmengen für neun cDNA-Fragmente isolierter Gene erhöht. Auch die Transkriptmenge des Chloroplasten-kodierte Gens für LSU ist in CHL bei einem Vergleich mit DHL gesteigert. Die isolierten cDNA-Fragmente von differentiell exprimierten Genen kodieren für Proteine aus den verschiedensten Teilbereichen des pflanzlichen Stoffwechsels und sind nachfolgend aufgelistet. Photosynthesestoffwechsel: SSU und LSU (kleine und große Untereinheit von RubisCO), LHCIIb (Lichtsammelkomplex IIb), Fructose-1,6-bisphosphatase, Transketolase, Genexpression: RNA-bindendes Protein, Transkriptionselongationsfaktor, Nucleotidstoffwechsel: UMP Synthase, Antioxidativ wirkendes Enzym: PMSR (Peptid-Methioninsulfoxidreduktase) Es konnten cDNA-Fragmente dreier bekannter Gene und eines unbekannten Gens (Klon 5C, zeigte Homologie zu einer Sequenz aus Oryza sativa) isoliert werden, deren Expression in DHL spezifisch erhöht ist. Energiestoffwechsel: H+ATPase, Pathogenabwehr/ programmierter Zelltod: Llsl Gen (lethal leaf spot Gen 1), Proteinstoffwechsel: Disulfidisomerase Neben der Analyse der Expression auf RNA-Ebene wurden Untersuchungen zur Expression auf Proteinebene vorgenommen. Western Blut Analysen zeigten, daß die geringeren Transkriptmengen von rbcS und rbcL in DHL und NHL nicht mit einem parallelen Rückgang der Proteinmengen von SSU und LSU korrelieren. Die Proteinmengen an SSU und LSU in CHL, DHL und NHL weisen keine allzu großen Unterschiede auf Sowohl die Transkiptmenge des Gens Lhcb als auch die Menge des LHCIIb-Proteins war in enthärteten Winterrogenblättern in Vergleich zu gehärteten Winterroggenblättern vermindert. Auch für das antioxidativ wirkende Enzym PMSR (Peptid-Methionin-Sulfoxid-Reduktase) konnten in CHL höhere Transkriptmengen als in DHL und in NHL nachgewiesen werden. PMSR ist ein ubiquitär verbreitetes Enzym, das eine nachgewiesene wichtige Funktion bei der Abwehr von reaktiven Sauerstoffformen (ROS) ausübt. Den bislang untersuchten antioxidativen Schutz-Systemen konnte bei der Kältehärtung keine begrenzende Funktion zugeschrieben werden. Ein Schwerpunkt der Promotion lag deshalb auf der Untersuchung vom ScPMSR als antioxidativ wirkendes Enzym im Zusammenhang mit Kältehärtung. Die Transkriptmenge an ScPMSR erhöht sich nach dem längerfristigen Einwirken von Kälte. Zur Durchführung von Immunoblot Analysen mußte zunächst ein Antikörper gegen ScPMSR hergestellt werden. Mittels eines aus einer cDNA-Bank isolierten cDNA-Klons von ScPMSR wurde rekombinantes ScPMSR-Protein in E. coli Zellen produziert und nach der Reinigung zur Herstellung spezifischer Antiseren eingesetzt. Bei dem in dieser Arbeit isolierten ScPMSR handelt es sich um ein cytoplasmatisches Isoenzym. In Western Blot Analysen mit dem ScPMSR-Antikörper konnte in Gesamtproteinextrakten aus CI-IL, DHL und NHL die ScPMSR-Proteinbande (23kDa) nachgewiesen werden. In CHL und in NHL die in niedrige Temperaturen umgesetzt wurden liegt noch eine zusätzliche Proteinbande einer Größe von 68kDa vor. Werden CHL in 220C umgesetzt wird diese Bande innerhalb von 48h deutlich schwächer. Im Gegensatz dazu verstärkt sich die 68kDa-Proteinbande kontinuierlich, wenn NHL bis zu 48h in tiefe Temperaturen gestellt werden. Die Gesamtmengen an PMSR-Protein (23 kDa + 68kDa) zeigen nicht allzu große Unterschiede bei CHL, DHL und NHL und korrelieren damit nicht mit der geringeren Transkriptmenge an PMSR in DHL und NHL. Rechnerisch könnte es sich bei dem bei Kälte gebildeten 68kDa großen Proteinaggregat um ein PMSR-Trimer handeln. Dieses Aggregat konnte allerdings in vitro durch die stark denaturierend wirkenden Stoffe Guanidinhydrochlorid und SDS nicht in nachweisbare Untereinheiten aufgelöst werden. Bei dem bei Kälte gebildeten Proteinaggregat könnte es sich um die enzymatisch aktive Form eines PMSR-Trimers handeln, das bei Kälte der Abwehr von ROS dient. Insgesamt deuten die Resultate darauf hin, daß ScPMSR bei der Kältehärtung von S. cereale von Bedeutung ist. Aufgrund der geringer Substratspezifität kann PMSR bei Kälte als weitgefächertes Reparaturenzym fungieren. Nicht zuletzt wird der zyklische Oxidations- und Reduktionsprozeß von Methionin und Methioninseitenketten auch als "sink" für ROS angesehen. Es bedarf jedoch zusätzlicher Untersuchungen, um die Rolle von ScPMSR bei Kältehärtung von Secale cereale als antioxidativ wirkendes Enzym weiter definieren zu können

GaAs droplet quantum dots with nanometer-thin capping layer for plasmonic applications

We report on the growth and optical characterisation of droplet GaAs quantum dots with extremely-thin (11 nm) capping layers. To achieve such result, an internal thermal heating step is introduced during the growth and its role in the morphological properties of the quantum dots obtained is investigated via scanning electron and atomic force microscopy. Photoluminescence measurements at cryogenic temperatures show optically stable, sharp and bright emission from single quantum dots, at near-infrared wavelengths. Given the quality of their optical properties and the proximity to the surface, such emitters are ideal candidates for the investigation of near field effects, like the coupling to plasmonic modes, in order to strongly control the directionality of the emission and/or the spontaneous emission rate, crucial parameters for quantum photonic applications.Comment: 1 pages, 3 figure

Tunable ultrabroadband hybrid THz emitter combining a spintronic THz source and a GaSe crystal

Linear terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) is a sensitive probe for material characterization including thickness measurements of thin layers. These applications critically rely on a sufficiently large bandwidth, which is not straightforwardly available in typical THz-TDS systems. Here, we introduce a hybrid THz-emitter concept based on a spintronic THz emitter that is deposited onto a thin freestanding GaSe nonlinear crystal. By tuning the parameters of this hybrid emitter, we generate an ultrabroadband spectrum covering the full range from 1 to 40 THz without any gaps at high spectral amplitudes, resulting in ultrashort THz-pulse durations of only 32 fs. Finally, we demonstrate the straightforward tunability of the carrier-envelope phase from unipolar or bipolar THz pulses with ultrashort duration

Campylobacter concisus Impairs Sodium Absorption in Colonic Epithelium via ENaC Dysfunction and Claudin-8 Disruption

The epithelial sodium channel (ENaC) can increase the colonic absorptive capacity for salt and water. Campylobacter concisus is a common pathogenic epsilonproteobacterium, causing enteritis and diarrhea. It can induce barrier dysfunction in the intestine, but its influence on intestinal transport function is still unknown. Therefore, our study aimed to characterize C. concisus effects on ENaC using the HT-29/B6-GR/MR (epithelial cell line HT-29/B6 transfected with glucocorticoid and mineralocorticoid receptors) cell model and mouse colon. In Ussing chambers, C. concisus infection inhibited ENaC-dependent Na+ transport as indicated by a reduction in amiloride-sensitive short circuit current (-55%, n = 15, p < 0.001). This occurred via down-regulation of β- and γ-ENaC mRNA expression and ENaC ubiquitination due to extracellular signal-regulated kinase (ERK)1/2 activation, predicted by Ingenuity Pathway Analysis (IPA). In parallel, C. concisus reduced the expression of the sealing tight junction (TJ) protein claudin-8 and induced claudin-8 redistribution off the TJ domain of the enterocytes, which facilitates the back leakage of Na+ ions into the intestinal lumen. In conclusion, C. concisus caused ENaC dysfunction via interleukin-32-regulated ERK1/2, as well as claudin-8-dependent barrier dysfunction-both of which contribute to Na+ malabsorption and diarrhea

Large constraint length high speed viterbi decoder based on a modular hierarchial decomposition of the deBruijn graph

A method of formulating and packaging decision-making elements into a long constraint length Viterbi decoder which involves formulating the decision-making processors as individual Viterbi butterfly processors that are interconnected in a deBruijn graph configuration. A fully distributed architecture, which achieves high decoding speeds, is made feasible by novel wiring and partitioning of the state diagram. This partitioning defines universal modules, which can be used to build any size decoder, such that a large number of wires is contained inside each module, and a small number of wires is needed to connect modules. The total system is modular and hierarchical, and it implements a large proportion of the required wiring internally within modules and may include some external wiring to fully complete the deBruijn graph. pg,14

Fractal Spacetime Structure in Asymptotically Safe Gravity

Four-dimensional Quantum Einstein Gravity (QEG) is likely to be an asymptotically safe theory which is applicable at arbitrarily small distance scales. On sub-Planckian distances it predicts that spacetime is a fractal with an effective dimensionality of 2. The original argument leading to this result was based upon the anomalous dimension of Newton's constant. In the present paper we demonstrate that also the spectral dimension equals 2 microscopically, while it is equal to 4 on macroscopic scales. This result is an exact consequence of asymptotic safety and does not rely on any truncation. Contact is made with recent Monte Carlo simulations.Comment: 20 pages, late

Laser-induced terahertz spin transport in magnetic nanostructures arises from the same force as ultrafast demagnetization

Laser-induced terahertz spin transport (TST) and ultrafast demagnetization (UDM) are central but so far disconnected phenomena in femtomagnetism and terahertz spintronics. Here, we use broadband terahertz emission spectroscopy to reliably measure both processes in one setup. We find that the rate of UDM in a single simple ferromagnetic metal film F such as Co70Fe30 or Ni80Fe20 has the same time evolution as TST from F into an adjacent normal-metal layer N such as Pt or W. As this remarkable agreement refers to two very different samples, an F layer vs an F|N stack, it does not result from the trivial fact that TST out of F reduces the F magnetization at the same rate. Instead, our observation strongly suggests that UDM in F and TST in F|N are driven by the same force, which is fully determined by the state of the ferromagnet. An analytical model quantitatively explains our measurements and reveals that both UDM in the F sample and TST in the associated F|N stack arise from a generalized spin voltage, i.e., an excess of magnetization, which is defined for arbitrary, nonthermal electron distributions. We also conclude that contributions due to a possible temperature difference between F and N, i.e., the spin-dependent Seebeck effect, and optical intersite spin transfer are minor in our experiment. Based on these findings, one can apply the vast knowledge of UDM to TST to significantly increase spin-current amplitudes and, thus, open promising pathways toward energy-efficient ultrafast spintronic devices

Returning home: heritage work among the Stl'atl'imx of the Lower Lillooet River Valley

This article focusses on heritage practices in the tensioned landscape of the Stl’atl’imx (pronounced Stat-lee-um) people of the Lower Lillooet River Valley, British Columbia, Canada. Displaced from their traditional territories and cultural traditions through the colonial encounter, they are enacting, challenging and remaking their heritage as part of their long term goal to reclaim their land and return ‘home’. I draw on three examples of their heritage work: graveyard cleaning, the shifting ‘official’/‘unofficial’ heritage of a wagon road, and marshalling of the mountain named Nsvq’ts (pronounced In-SHUCK-ch) in order to illustrate how the past is strategically mobilised in order to substantiate positions in the present. While this paper focusses on heritage in an Indigenous and postcolonial context, I contend that the dynamics of heritage practices outlined here are applicable to all heritage practices