A density functional study of the high-pressure chemistry of MSiN2(M = Be,Mg, Ca)

Normal pressure modifications and tentative high-pressure phases of the nitridosilicates MSiN2 with M = Be, Mg, or Ca have been thoroughly studied by density functional methods. At ambient pressure, BeSiN2 and MgSiN2 exhibit an ordered wurtzite variant derived from idealized filled β-cristobalite by a C1-type distortion. At ambient pressure, the structure of CaSiN2 can also be derived from idealized filled β-cristobalite by a different type of distortion (D1-type). Energy–volume calculations for all three compounds reveal transition into an NaCl superstructure under pressure, affording sixfold coordination for Si. At 76 GPa BeSiN2 forms an LiFeO2-type structure, corresponding to the stable ambient-pressure modification of LiFeO2, while MgSiN2 and CaSiN2 adopt an LiFeO2-type structure, corresponding to a metastable modification (24 and 60 GPa, respectively). For both BeSiN2 and CaSiN2 intermediate phases appear (for BeSiN2 a chalcopyrite-type structure and for CaSiN2 a CaGeN2-type structure). These two tetragonal intermediate structures are closely related, differing mainly in their c/a ratio. As a consequence, chalcopyrite-type structures exhibit tetrahedral coordination for both cations (M and Si), whereas in CaGeN2-type structures one cation is tetrahedrally (Si) and one bisdisphenoidally (M) coordinated. Both structure types, chalcopyrite and CaGeN2, can also be derived from idealized filled β-cristobalite through a B1-type distortion. The group–subgroup relation of the BeSiN2/MgSiN2, the CaSiN2, the chalcopyrite, the CaGeN2 and the idealized filled β-cristobalite structure is discussed and the displacive phase transformation pathways are illustrated. The zero-pressure bulk moduli were calculated for all phases and have been found to be comparable to compounds such as α- Si3N4, CaIrO3 and Al4C3. Furthermore, the thermodynamic stability of BeSiN2, MgSiN2 and CaSiN2 against phase agglomerates of the binary nitrides M3N2 and Si3N4 under pressure are examined

Density Functional Study of Calcium Nitride

The high-pressure behavior of Ca3N2 is studied up 100 GPa using density functional theory. Evaluation of many hypothetical polymorphs of composition A3X2 leads us to propose four high-pressure polymorphs for both α- and β-Ca3N2: (1) an anti-Rh2O3−II structure at 5 GPa, (2) an anti-B-sesquioxide structure at 10 GPa, (3) an anti-A-sesquioxide structure at 27 GPa, and (4) a hitherto unknown hexagonal structure (P63/mmc), derived from the post-perovskite structure of CaIrO3, at 38 GPa. The development of the density and bulk modulus under pressure has been examined

High-pressure phases and transitions of the layered alkaline earth nitridosilicates SrSiN2 and BaSiN2

We investigate the high-pressure phase diagram of SrSiN2 and BaSiN2 with density-functional calculation. Searching a manifold of possible candidate structures, we propose new structural modifications of SrSiN2 and BaSiN2 attainable in high-pressure experiments. The monoclinic ground state of SrSiN2 transforms at 3 GPa into an orthorhombic BaSiN2 type. At 14 GPa a CaSiN2-type structure becomes the most stable configuration of SrSiN2. A hitherto unknown Pbcm modification is adopted at 85 GPa and, finally, at 131 GPa a LiFeO2-type structure. The higher homologue BaSiN2 transforms to a CaSiN2 type at 41 GPa and further to a Pbcm modification at 105 GPa. Both systems follow the pressure-coordination rule: the coordination environment of Si increases from tetrahedral through trigonal bipyramidal to octahedral. Some high-pressure phases are related in structure through simple group–subgroup mechanisms, indicating displacive phase transformations with low activation barriers

Intertemporal stability of ambiguity preferences

To make predictions with theories, usually we assume an individual's characteristics such as uncertainty preferences to be stable over time. In this paper, we analyze the stability of ambiguity preferences experimentally. We repeatedly elicit ambiguity attitudes towards multiple 3-color Ellsberg urns over a period of two months. In our data, 57% of the choices are consistent with stable preferences over the time of observation. This share is significantly higher than random choices would suggest, but significantly lower than the level of consistency in a control treatment without a time lag (71%). Interestingly, for subjects who are able to recall their decision after two months correctly, the share of consistent choices does not drop significantly over time

Investigation of the Purcell effect in photonic crystal cavities with a 3D Finite Element Maxwell Solver

Photonic crystal cavities facilitate novel applications demanding the efficient emission of incoherent light. This unique property arises when combining a relatively high quality factor of the cavity modes with a tight spatial constriction of the modes. While spontaneous emission is desired in these applications the stimulated emission must be kept low. A measure for the spontaneous emission enhancement is the local density of optical states (LDOS). Due to the complicated three dimensional geometry of photonic crystal cavities the LDOS quantity has to be computed numerically. In this work, we present the computation of the LDOS by means of a 3D Finite Element (FE) Maxwell Solver. The solver applies a sophisticated symmetry handling to reduce the problem size and provides perfectly matched layers to simulate open boundaries. Different photonic crystal cavity designs have been investigated for their spontaneous emission enhancement by means of this FE solver. The simulation results have been compared to photoluminescence characterizations of fabricated cavities. The excellent agreement of simulations and characterizations results confirms the performance and the accuracy of the 3D FE Maxwell Solve

Investigation of the Purcell effect in photonic crystal cavities with a 3D Finite Element Maxwell Solver

Photonic crystal cavities facilitate novel applications demanding the efficient emission of incoherent light. This unique property arises when combining a relatively high quality factor of the cavity modes with a tight spatial constriction of the modes. While spontaneous emission is desired in these applications the stimulated emission must be kept low. A measure for the spontaneous emission enhancement is the local density of optical states (LDOS). Due to the complicated three dimensional geometry of photonic crystal cavities the LDOS quantity has to be computed numerically. In this work, we present the computation of the LDOS by means of a 3D Finite Element (FE) Maxwell Solver. The solver applies a sophisticated symmetry handling to reduce the problem size and provides perfectly matched layers to simulate open boundaries. Different photonic crystal cavity designs have been investigated for their spontaneous emission enhancement by means of this FE solver. The simulation results have been compared to photoluminescence characterizations of fabricated cavities. The excellent agreement of simulations and characterizations results confirms the performance and the accuracy of the 3D FE Maxwell Solve

Entwicklung von „near isogenic lines“ als Basis zur nachhaltigen Züchtung von Basilikum-Sorten mit Resistenz gegen den Falschen Mehltau

Die Produktion von Basilikum-Frischware erfolgt in hoher Intensität in spezialisierten Betrieben. Der Anbau ist seit einigen Jahren regelmäßig durch das Auftreten des Falschen Mehltaus, verursacht durch den Erreger Peronospora belbahrii, bedroht, für deren Kontrolle derzeit keine geeigneten Verfahren zur Verfügung stehen. Eine umwelt-, verbraucher- und produzentenfreundliche Strategie, dem Auftreten des Falschen Mehltaus entgegen zu wirken, ist der Anbau von resistenten Sorten. In einem voraus-gegangenen Projekt konnte eine Resistenzquelle bzw. resistenter Basilikumgenotyp aufgefunden wer-den, die genutzt wurde, um die Resistenz in den vom Verbraucher bevorzugten Genoveser-Typ einzukreuzen. Ziel dieses Projektes war die Erstellung von Near Isogenic Lines (NILs) durch wiederholte Rückkreuzung von bestimmten Elterlinien von Basilikum mit Resistenz gegenüber dem Erreger des Falschen Mehltaus als Basis für eine Marker-basierte Züchtung von Basilikumsorten. Eine vorliegende F2-Population aus Kreuzungen von Genoveser-Typ und dem Wildtyp ‚Apfelbasilikum‘ wurde eine F3-Generation generiert, in der sich einige Pflanzen als resistent erwiesen. Aus weiteren Rückkreuzungen mit dem rekurrenten Elter und einer abschließenden Selbstung wurde die F3BC3-S1 Generation generiert mit 140 resistenten bzw. wenig anfälligen Pflanzen gegenüber dem Falschen Mehltau. Ein weiteres Ziel des Projektes war, zu prüfen, ob die epidemiologische Entwicklung des Falschen Mehltaus im Basilikumbestand durch Reduktion der relativen Luftfeuchtigkeit unter Gewächshausbedingungen reduziert werden kann. Der Erreger P. belbahrii benötigt für die Keimung der Sporen und die Infektion von Basilikum eine bestimmte Blattnässe und –dauer, die durch die Luftfeuchtigkeit im Bestand beeinflusst wird. Um die relative Luftfeuchtigkeit im Bestand von Basilikum zu reduzieren, wurden Gewächshauskabinen mit entsprechenden Heizrohren ausgestattet. In mehreren Sätzen von Basilikum wurde die relative Luftfeuchtigkeit im Bestand in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur in den Heizrohren (40°C) und dem Abstand der Heizrohre zum Tischboden (ca. 9, 15 und 22 cm) im Vergleich zu einem Bestand ohne Wärmezufuhr untersucht. Die Ergebnisse von fünf Versuchen zeigten, die niedrigste rel. Luftfeuchtigkeit im Bestand wurde durch eine Vorlauftemperatur von 40°C mit einem Abstand der Heizrohre von 9 und 15 cm erzielt. Die epidemiologische Entwicklung des Falschen Mehltaus im Bestand wurde daher in Abhängigkeit von den genannten Bedingungen geprüft. Die Ausbringung des Erreger-Inokulums erfolgte mittels infizierter Pflanzen, die in den Bestand gesetzt wurden. Nachfolgend wurde die epidemische Entwicklung des Falschen Mehltaus im Bestand bonitiert. Durch Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit konnte die epidemische Ausbreitung des Erregers deutlich reduziert werden. Die Beeinflussung der relativen Luftfeuchtigkeit kann in der Praxis genutzt werden, um dem Auftreten des Falschen Mehltaus entgegen zu wirken

Entwicklung von Material und Strategien für eine nachhaltige Qualitätszüchtung von Winter-Emmer (Triticum diccoccum) für den ökologischen Landbau in Deutschland

47 Emmersorten wurden gemeinsam mit den im ökologischen Landbau wichtigsten Weizen- und Dinkelsorten an 8 Öko- und 7 konventionellen Standorten getestet. In den Projektversuchen wurden 10 Merkmale genauer bestimmt. Für alle Merkmale konnten signifikante genetische Varianzen festgestellt werden. Die Heritabilität der Merkmale Wuchshöhe, Ährenschieben, Gelbrost, Frost und Sedimentationsvolumen waren sehr hoch. Dahingegen wurden geringere Heritabilitäten für Ertrag, Proteingehalt sowie Resistenz gegenüber Blattflecken festgestellt. Es bietet sich also an, in den frühen Züchtungsgenerationen vor allem auf Standfestigkeit und Frosttoleranz zu selektieren. Ertrag und Proteingehalt sollten erst anhand mehrortiger Parzellenversuche bestimmt und selektiert werden. Es wurde eine hohe Korrelation bei allen Merkmalen zwischen den beiden Anbaualternativen ökologisch und extensiv konventionell festgestellt. Somit bietet sich an, das Emmerzuchtprogramm nur unter einer Anbaualternative zu führen und dabei indirekt auf die andere mit zu selektieren. Die besten Emmersorten sind vom Ertragsniveau, der Standfestigkeit sowie der Krankheitsresistenzen vergleichbar mit der alten aber sehr populären Dinkelsorte Oberkulmer Rotkorn. In der Qualitätsanalytik fielen insbesondere die Verfahren, die auf der Analyse der Glutenstruktur bzw. -qualität und dessen Kohäsivität zielen als schwierig bei Emmer-Mehlen auf. Diese Eigenschaften können möglicherweise auf die Abwesenheit der Puroindoline in dieser Art zurückgeführt werden. Zur weitergehenden Charakterisierung konnte ein Mikro-Backversuch speziell für Emmer-Mehle entwickelt werden. Anhand der Ergebnisse wurden 10 Emmer-Sorten mit guten bis sehr guten Backeigenschaften identifiziert. Alle Sorten sprechen auf eine eher schonende Teigbereitung positiv an. Die Teigbereitung sollte daher empfehlenswert bei Temperaturen um +20°C mit geringem mechanischem Energieeintrag erfolgen. Durch ein gering ausgeprägtes Gashaltevermögen und die vorliegende geringe Kohäsivität des Emmer-Glutens sollte auch die Gärzeit kurz gewählt werden