Glass transition of hard spheres in high dimensions

We have investigated analytically and numerically the liquid-glass transition of hard spheres for dimensions $d\to \infty$ in the framework of mode-coupling theory. The numerical results for the critical collective and self nonergodicity parameters $f_{c}(k;d)$ and $f_{c}^{(s)}(k;d)$ exhibit non-Gaussian $k$ -dependence even up to $d=800$. $f_{c}^{(s)}(k;d)$ and $f_{c}(k;d)$ differ for $k\sim d^{1/2}$, but become identical on a scale $k\sim d$, which is proven analytically. The critical packing fraction $\phi_{c}(d) \sim d^{2}2^{-d}$ is above the corresponding Kauzmann packing fraction $\phi_{K}(d)$ derived by a small cage expansion. Its quadratic pre-exponential factor is different from the linear one found earlier. The numerical values for the exponent parameter and therefore the critical exponents $a$ and $b$ depend on $d$, even for the largest values of $d$.Comment: 11 pages, 8 figures, Phys. Rev. E (in print

Field surveys of capercaillie ( Tetrao urogallus ) in the Swiss Alps underestimated local abundance of the species as revealed by genetic analyses of non-invasive samples

An increasing number of species are becoming threatened by habitat loss and fragmentation. Therefore, solid estimates of the species' abundance in the remaining populations are required to develop suitable conservation measures and to monitor their effectiveness. The capercaillie (Tetrao urogallus L.) has experienced a dramatic decline in central Europe and has disappeared from large areas of its former natural range. In Switzerland, the species' distribution, habitat requirements and demographic status were studied and evaluated in an attempt to support appropriate management decisions to conserve the species. National surveys of the capercaillie in Switzerland have traditionally been obtained from male counts at leks. However, individual attendance to the lek is sex- and age-specific. Thus, male counts at leks may provide a biased estimate of local population sizes. In the present study, we compared two alternative indirect methods to estimate the sizes of local populations at eight study sites situated in the Alps and Prealps of Switzerland. We first assessed the sizes of local populations from the observed density and distribution of direct and indirect evidence of the species' presence during field surveys. Feather and faeces samples collected during field surveys were genotyped at twelve nuclear microsatellite loci and a sex-specific nuclear gene fragment. Individual genotypes were used as genetic tags to estimate the sizes of the eight local populations using an urn model developed for small populations. The index of local population sizes assessed from field surveys was lower than the number of unique genotypes at each study site, which itself underestimated the abundances of populations in most cases. Based on our results, the genetic tagging method appeared to be less biased than the field survey method. However, an alternative faeces sampling scheme, resulting in 2-3genotypings per individual, could further improve the accuracy of the size estimates of local populations. Our study confirms that genetic tagging methods are a valuable tool to estimate the sizes of local populations and to monitor the response of rare and elusive species to management action

Residue size at position 87 of cytochrome P450 BM-3 determines its stereoselectivity in propylbenzene and 3-chlorostyrene oxidation

AbstractWe report here oxidation of propylbenzene and 3-chlorostyrene by wild-type cytochrome P450 BM-3 with high turnover (479 nmol 1-phenyl-1-propanol/min/nmol P450 and 300 nmol 3-chlorostyrene oxide/min/nmol P450). Furthermore, the residue size at position 87 of P450 BM-3 was found to play critical roles in determining stereoselectivity in oxidation of propylbenzene and 3-chlorostyrene. Replacement of Phe87 with Val, Ala and Gly resulted in decreases in optical purity of produced (R)-(+)-1-phenyl-1-propanol from 90.0 to 37.4, 26.0 and −15.6% e.e., respectively, and in increases in those of produced (R)-(+)-3-chlorostyrene oxide from −61.0 to −38.0, 67.0 and 94.6% e.e., respectively

Entwicklung eines Beurteilungssystems für die Zulassung von technischen Zutaten, Lebensmittelzusatzstoffen und Hilfsstoffen als nicht landwirtschaftliche Zutat in Bio-Erzeugnissen (Anhang VI der EU VO 2092/91) und erste Anwendung

Im diesem Projekt wurden vorhandene Konzepte für die Zulassung von Zusatzstoffen und technischen Hilfsstoffen für ökologische Lebensmittel sowie Konzepte für die Bewertung von Handelsprodukten dieser Stoffe gesichtet und mit dem Ziel der Weiterentwicklung ausgewertet. Hierbei wurden insbesondere die Zulassungskriterien für Zusatzstoffe und technische Hilfsstoffe intensiv diskutiert und Schwachpunkte in Beantragungs- und Bewertungsverfahren beleuchtet. Für das Themenfeld Zulassung von Zusatzstoffen und technischen Hilfsstoffen konnten im Ergebnis konkrete Materialien, die insbesondere auf eine Weiterentwicklung der Zulassungsverfahren in der EU abzielen, erarbeitet werden. Entwürfe einer weiterentwickelten Kriterienliste, eine Anleitung zur Erstellung von Beantragungsmaterialien und ein Verfahren zur zusammenfassenden Bewertung von Anträgen zur Zulassung von Zusatzstoffen und technischen Hilfsstoffen wurden entwickelt. Im Themenfeld Handelsproduktlisten von zugelassenen Zusatzstoffen und technischen Hilfsstoffen stellte sich zunächst das Problem, dass keine entwickelten Handelsproduktlisten zur Verfügung stehen. Hier wurde demzufolge zunächst diskutiert, ob und wenn ja mit welchen Voraussetzungen die Erarbeitung von Konzepten zur Erstellung solcher Listen überhaupt sinnvoll ist. Aus dieser Betrachtung wurde eine Reihe von Faktoren abgeleitet, die Grundlage eines erfolgreichen Konzeptentwurfes sind. Demzufolge wurde ein System für die Zulassung von Handelsprodukten von zugelassenen Zusatzstoffen und technischen Hilfsstoffen (Anhang VI A/B) für die Verarbeitung ökologischer Lebensmittel in seinen Grundzügen konzipiert

Tunneling resonances in quantum dots: Coulomb interaction modifies the width

Single-electron tunneling through a zero-dimensional state in an asymmetric double-barrier resonant-tunneling structure is studied. The broadening of steps in the $I$--$V$ characteristics is found to strongly depend on the polarity of the applied bias voltage. Based on a qualitative picture for the finite-life-time broadening of the quantum dot states and a quantitative comparison of the experimental data with a non-equilibrium transport theory, we identify this polarity dependence as a clear signature of Coulomb interaction.Comment: 4 pages, 4 figure

Nachhaltigkeit der Bodennutzung - Nachhaltigkeit der Bodennutzung sichern - Modellrechnungen zum Schließen der Stoffkreisläufe im landwirtschaftlichen Betrieb

Die Erhaltung der unendlichen Nutzungseignung unserer Böden ist eine existenzielle, generationsübergreifende Verpflichtung. Es ist die Grundlage für eine landwirtschaftliche Wertschöpfung 'vor der Haustür. Bedingt durch das Wachstum der Bevölkerung und die Verbesserung ihrer Lebensverhältnisse steigt der Bedarf an Nahrungsmitteln pflanzlicher und tierischer Herkunft sowie an nachwachsenden Rohstoffen weltweit an. Auch wird die Rolle der Landwirtschaft zur CO2-Bindung durch Ertragsbildung und CO2-Speicherung im Boden in Form organischer Substanz zunehmen. Ertragshöhe, Ertragssicherheit und Produktqualität stehen in unmittelbaren Zusammenhang mit einer ausgewogenen Pflanzenernährung, dem Vorhandensein optimaler Wachstumsbedingungen (pH-Wert), Bodenverdichtungen und phytosanitären Hygieneaspekten (z. B. Unterbrechen der Infektionskette für pilzliche Erreger). Dazu kommt die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Wasserversorgung der Pflanzen, weil sie die Nährstoffe nur in gelöster Form über die Wurzeln bzw. Blätter aufnehmen können. Letztlich soll auf die Notwendigkeit der Kalkversorgung des Bodens, d. h. auf das Einhalten des pH-Wertes lt. Versorgungsstufe C hingewiesen werden. Mit zunehmender Versauerung des Bodens steigt nach KERSCHBERGER und MARX (2006) der Variationskoeffizient der Ertragsbildungen, d. h. die Ertragsschwankungen nehmen erheblich zu. Beginnend ab 1990 wurde in Sachsen ein Netz von Dauertestflächen eingerichtet. Diese 1 050 repräsentativ über Sachsen verteilten Dauertestflächen (DTF) sind Flächen oder Flächenteile, die der vorgesehenen landwirtschaftlichen Nutzung unterliegen, mehrfach im Jahr beprobt werden und bei denen alle Bewirtschaftungsdaten erfasst werden. Eine weitere Datenquelle ist der Ergebnisrücklauf der in Privatlaboren durchgeführten Bodenuntersuchungen im jeweiligen Jahr

Silicon-Organic Hybrid (SOH) Mach-Zehnder Modulators for 100 Gbit/s On-Off Keying

Electro-optic modulators for high-speed on-off keying (OOK) are key components of short- and mediumreach interconnects in data-center networks. Besides small footprint and cost-efficient large-scale production, small drive voltages and ultra-low power consumption are of paramount importance for such devices. Here we demonstrate that the concept of silicon-organic hybrid (SOH) integration is perfectly suited for meeting these challenges. The approach combines the unique processing advantages of large-scale silicon photonics with unrivalled electro-optic (EO) coefficients obtained by molecular engineering of organic materials. In our proof-of-concept experiments, we demonstrate generation and transmission of OOK signals with line rates of up to 100 Gbit/s using a 1.1 mm-long SOH Mach-Zehnder modulator (MZM) which features a {\pi}-voltage of only 0.9 V. This experiment represents not only the first demonstration of 100 Gbit/s OOK on the silicon photonic platform, but also leads to the lowest drive voltage and energy consumption ever demonstrated at this data rate for a semiconductor-based device. We support our experimental results by a theoretical analysis and show that the nonlinear transfer characteristic of the MZM can be exploited to overcome bandwidth limitations of the modulator and of the electric driver circuitry. The devices are fabricated in a commercial silicon photonics line and can hence be combined with the full portfolio of standard silicon photonic devices. We expect that high-speed power-efficient SOH modulators may have transformative impact on short-reach optical networks, enabling compact transceivers with unprecedented energy efficiency that will be at the heart of future Ethernet interfaces at Tbit/s data rates