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Light-addressable potentiometric sensors (LAPS) consisting of a p-Si-SiO2 and p-Si-SiO2-Au structure, respectively, have been tested for a label-free electrical detection of DNA (deoxyribonucleic acid) hybridization. Three different strategies for immobilizing single-stranded probe DNA (ssDNA) molecules on a LAPS surface have been studied and compared: (a) immobilization of thiol-modified ssDNA on the patterned Au surface via gold-thiol bond, (b) covalent immobilization of amino-modified ssDNA onto the SiO2 surface functionalized with 3-aminopropyltriethoxysilane and (c) layer-by-layer adsorption of negatively charged ssDNA on a positively charged weak polyelectrolyte layer of poly(allylamine hydrochloride).
The chemical imaging sensor, which is based on the principle of the light-addressable potentiometric sensor (LAPS), is a powerful tool to visualize the spatial distribution of chemical species on the sensor surface. The spatial resolution of this sensor depends on the diffusion of photocarriers excited by a modulated light. In this study, a novel hybrid fiber-optic illumination was developed to enhance the spatial resolution. It consists of a modulated light probe to generate a photocurrent signal and a ring of constant light, which suppresses the lateral diffusion of minority carriers excited by the modulated light. It is demonstrated that the spatial resolution was improved from 92 μm to 68 μm.
Das von Texas-Instruments (TI) vertriebene Interface CBL2 wird über einige TI-Grafik-Rechner (TI-92, TI-89 usw.) angesteuert. Wegen seiner Handlichkeit wird dieses System beim Unterricht in wechselnden Räumen »großen« Messwerterfassungssystemen oft vorgezogen. Das CBL2 bietet drei analoge Eingänge, die immerhin mit 10 Bit Auflösung und bis zu einer Frequenz von 50 kHz arbeiten. Weiterhin besitzt das CBL2 eine Buchse für angeblich nur einen digitalen Ein- bzw. Ausgang. An diesem Eingang wird standardmäßig hauptsächlich der Bewegungssensor CBR betrieben. In diesem Beitrag werden Erweiterungsmöglichkeiten dieses Anschlusses beschrieben.
Wenn eine runde Platine mit LED-Zeile rotiert, entstehen leuchtende Ringe. Steuert man die LEDs mit einem Mikrocontroller an, lassen sich aber auch "stehende" Bilder darstellen. Unser elektronischer Kreisel kann Buchstaben und Ziffern anzeigen. Dabei wird das Erdmagnetfeld auf clevere Weise zur Synchronisation genutzt. Hier reichen die Anwendungen vom Rundenzähler bis zum Kompass!
Wir stellen einen USB-Baustein vor, der eine kostengünstige und universelle Möglichkeit schafft , im Unterricht den Themenkreis Messen-Steuern-Regeln zu behandeln. Die Funktionalität orientiert sich am CVK-Interface der Firma Fischertechnik. Im Gegensatz zu kommerziellen Lösungen erlaubt unser Aufbau auch den preiswerten Einsatz in Gruppen- oder Einzelarbeit. Abschließend berichten wir über ein Beispiel aus dem Unterrichtseinsatz.
This paper presents the latest prototype of the integrated emitter turn-off thyristor concept, which potentially ranks among thyristor high-power devices like the gate turn-off thyristor and the integrated gate-commutated thyristor (IGCT). Due to modifications of the external driver stage and mechanical press-pack design optimization, this prototype allows for full device characterization. The turn-off capability was increased to 1600 A with an active silicon area of 823mm2 . This leads to a transient peak power of 672.1kW/cm² . Within this paper, measurements and concept assessment are presented and a comparison to state-of-the-art IGCT devices is provided.
There is significant interest in sampling subglacial environments for geobiological studies, but they are difficult to access. Existing ice-drilling technologies make it cumbersome to maintain microbiologically clean access for sample acquisition and environmental stewardship of potentially fragile subglacial aquatic ecosystems. The IceMole is a maneuverable subsurface ice probe for clean in situ analysis and sampling of glacial ice and subglacial materials. The design is based on the novel concept of combining melting and mechanical propulsion. It can change melting direction by differential heating of the melting head and optional side-wall heaters. The first two prototypes were successfully tested between 2010 and 2012 on glaciers in Switzerland and Iceland. They demonstrated downward, horizontal and upward melting, as well as curve driving and dirt layer penetration. A more advanced probe is currently under development as part of the Enceladus Explorer (EnEx) project. It offers systems for obstacle avoidance, target detection, and navigation in ice. For the EnEx-IceMole, we will pay particular attention to clean protocols for the sampling of subglacial materials for biogeochemical analysis. We plan to use this probe for clean access into a unique subglacial aquatic environment at Blood Falls, Antarctica, with return of a subglacial brine sample.
The continuously growing amount of renewable sources starts compromising the stability of electrical grids. Contradictory to fossil fuel power plants, energy production of wind and photovoltaic (PV) energy is fluctuating. Although predictions have significantly improved, an outage of multi-MW offshore wind farms poses a challenging problem. One solution could be the integration of storage systems in the grid. After a short overview, this paper focuses on two exemplary battery storage systems, including the required power electronics. The grid integration, as well as the optimal usage of volatile energy reserves, is presented for a 5- kW PV system for home application, as well as for a 100- MW medium-voltage system, intended for wind farm usage. The efficiency and cost of topologies are investigated as a key parameter for large-scale integration of renewable power at medium- and low-voltage.
The concept of an injective affine embedding of the quantum states into a set of classical states, i.e., into the set of the probability measures on some measurable space, as well as its relation to statistically complete observables is revisited, and its limitation in view of a classical reformulation of the statistical scheme of quantum mechanics is discussed. In particular, on the basis of a theorem concerning a non-denseness property of a set of coexistent effects, it is shown that an injective classical embedding of the quantum states cannot be supplemented by an at least approximate classical description of the quantum mechanical effects. As an alternative approach, the concept of quasi-probability representations of quantum mechanics is considered.
Der Temperaturanstieg der vergangenen Jahrzehnte war in Gebirgsregionen besonders ausgeprägt. Sollte sich dieser Temperaturtrend im 21. Jahrhundert fortsetzen, dann dürf-ten sich auch die Häufigkeit und Intensität von Niederschlä-gen und Trockenperioden verändern, was die Waldwirtschaft vor grosse Herausforderungen stellen wird. Trockenheit ist ein entscheidender Faktor für die Waldökosysteme der inner-alpinen Täler, wo seit Jahren trockenheitsbedingtes Baum-sterben festgestellt wird. Der vorliegende Beitrag hat zum Ziel, die Sensitivität der verschiedenen Waldökosysteme ge-genüber Klimawandel und alternative, teilweise extreme Bewirtschaftungsvarianten in der Region Visp zu testen. Me-thodische Ansätze wie Monitoring, Feldexperimente und dy-namische Modellierung wurden kombiniert, und es wurden verschiedene Ökosystemleistungen berücksichtigt, so Holz-produktion, Schutz vor Naturgefahren, Kohlenstoffspeiche-rung und Aspekte der Biodiversität. Die Resultate deuten da-rauf hin, dass auf den Trockenstandorten der Tieflagen die einheimischen Baumarten an ihre physiologischen Grenzen stossen und längerfristig über alternative Baumarten nach-gedacht werden sollte. In den mittleren Lagen dürften Tro-ckenheit und Schadinsekten wie die Borkenkäfer die zukünf-tige Waldentwicklung steuern. In den Hochlagen hingegen werden sich die Wälder ausdehnen und besser wachsen als heute. Alle untersuchten Ökosystemleistungen werden ge-bietsweise starken Veränderungen unterworfen sein. Die dis-kutierten Bewirtschaftungsvarianten scheinen dazu geeignet, die Wasserverfügbarkeit der Bestände, hauptsächlich in tief-eren Lagen, zu erhöhen und dadurch die Widerstandskraft der Bäume gegenüber Trockenperioden vorübergehend zu stärken. Es ist aber davon ausgehen, dass nur verhältnismäs-sig starke Eingriffe wesentliche Effekte erzielen können. Die Verknüpfung von Umweltmonitoring, Feldexperimenten und Modellierung unter Miteinbezug von Ökosystemleistungen ist vielversprechend, da sie eine differenzierte Abschätzung des zukünftigen Landschaftswandels und seiner Effekte auf die Waldleistungen ermöglicht.
In this study we show an optical biosensor concept, based on elastic light scattering from sapphire microspheres. Transmitted and elastic scattering intensity of the microspheres (radius 500 μm, refractive index 1.77) on an optical fiber half coupler is analyzed at 1510 nm. The 0.43 nm angular mode spacing of the resonances is comparable to the angular mode spacing value estimated using the optical size of the microsphere. The spectral linewidths of the resonances are in the order of 0.01 nm, which corresponds to quality factors of approximately 105. A polydopamine layer is used as a functionalizing agent on sapphire microspherical resonators in view of biosensor implementation. The varying layer thickness on the microsphere is determined as a function of the resonance wavelength shift. It is shown that polymer functionalization has a minor effect on the quality factor. This is a promising step toward the development of an optical biosensor.
Expeditious building of ring-porous earlywood vessel chronologies without loosing signal information
(2009)
Fast response of Scots pine to improved water availability reflected in tree-ring width and δ13C
(2010)
Drought-induced forest decline, like the Scots pine mortality in inner-Alpine valleys, will gain in importance as the frequency and severity of drought events are expected to increase. To understand how chronic drought affects tree growth and tree-ring δ13C values, we studied mature Scots pine in an irrigation experiment in an inner-Alpine valley. Tree growth and isotope analyses were carried out at the annual and seasonal scale. At the seasonal scale, maximum δ13C values were measured after the hottest and driest period of the year, and were associated with decreasing growth rates. Inter-annual δ13C values in early- and latewood showed a strong correlation with annual climatic conditions and an immediate decrease as a response to irrigation. This indicates a tight coupling between wood formation and the freshly produced assimilates for trees exposed to chronic drought. This rapid appearance of the isotopic signal is a strong indication for an immediate and direct transfer of newly synthesized assimilates for biomass production. The fast appearance and the distinct isotopic signal suggest a low availability of old stored carbohydrates. If this was a sign for C-storage depletion, an increasing mortality could be expected when stressors increase the need for carbohydrate for defence, repair or regeneration.