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Effects of historical agricultural crops on the soil microbiome of a living agricultural museum in the Sonoran Desert
Authors: Touceda‐Suárez María , Cowan Dena , Rockey Emily , Barberán Albert 
Published: August 2023

AbstractAlthough soil has been a central piece in agricultural knowledge for most of recorded history, introductions of exotic plant assemblages can produce loss of soil quality, especially in more fragile ecosystems such as drylands. Here, we investigate the impact of indigenous and introduced plant assemblages associated with ethno‐agricultural traditions of Tucson, AZ, on soil microbial communities using 16S rRNA gene (bacteria and archaea) and internal transcribed spacer region (fungi) metabarcoding. We found differences in soil microbial community diversity and composition across plant assemblages associated with ethno‐agricultural traditions. However, we found the largest community structure differences between managed cultivated plots and not cultivated desert soils. Managed cultivated plots were characterized by higher diversity (23% increment for bacteria/archaea, and 40% for fungi) and a higher abundance of nitrifying bacteria (19% higher) and cellulolytic bacteria (39% higher) relative to minimally disturbed plots, suggesting higher rates of decomposition and nitrogen cycling. Given the observed influence of management on soil microbial communities, we conclude that efforts to build arid‐specific sustainable agricultural solutions would benefit from the use of adapted plants that require minimal management.
Proton exchange membrane water electrolysis at high current densities: Response time and gas‐water distribution
Authors: Bai Jinhao , Li Zifeng , Zhang Jingchang , Guan Xiaoping , Yang Ning 
Published: August 2023

AbstractUnderstanding the distribution of oxygen in proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) is crucial for improving electrolysis efficiency and gas removal. In this study, we developed a two‐dimensional (2D) transient model that couples the Euler–Euler multiphase model with electric potential equations to investigate two‐phase flow in PEMWE. Our simulation reveals that the system's response time initially decreases and then increases with current density, indicating longer response times at high current densities. Modifying the wetting properties of the porous transport layer (PTL) affects gas removal at low gas holdup, resulting in a maximum 15% decrease in gas holdup. However, at high gas holdup, the flow field in the channel predominantly governs bubble removal, making changes in PTL wetting properties less influential. With increasing gas production rate, an inverse gradient distribution of gas saturation appears, leading to uneven gas saturation and hindering efficient oxygen removal. This non‐uniform gas saturation adversely affects electrolysis performance.
Monitoring the Cascade of Tumor‐specific Immune Response in vivo via Chemoenzymatic Proximity Labeling
Authors: Liang Chao , He Jiaqi , Zhao Xin , Hong Jie , Ma Xianbin , Mao Mingchuan , Nie Weidong , Wu Guanghao , Dong Yuping , Xu Wei , Huang Lili , Xie Hai‐Yan 
Published: August 2023

AbstractMonitoring the highly dynamic and complex immune response remains a great challenge owing to the lack of reliable and specific approaches. Here, we develop a strategy to monitor the cascade of tumor immune response through the cooperation of pore‐forming alginate gel with chemoenzymatic proximity‐labeling. A macroporous gel containing tumor‐associated antigens, adjuvants, and pro‐inflammatory cytokines is utilized to recruit endogenous DCs and enhance their maturation in vivo. The mature DCs are then modified with GDP‐fucose‐fucosyltransferase (GDP‐Fuc‐Fuct) via the self‐catalysis of fucosyltransferase (Fuct). Following the migration of the obtained Fuct‐DCs to the draining lymph nodes (dLNs), the molecular recognition mediated interaction of DCs and T cells leads to the successful decoration of T cells with GDP‐Fuc‐azide through the Fuct catalyzed proximity‐labeling. Therefore, the activated tumor‐specific T cells in dLNs and tumors can be identified through bioorthogonal labeling, opening up a new avenue for studying the immune mechanism of tumors in situ.
77 % Photothermal Conversion in Blatter‐Type Diradicals: Photophysics and Photodynamic Applications
Authors: Ji Yu , Moles Quintero Sergio , Dai Yasi , Marín‐Beloqui Jose M. , Zhang Hanjun , Zhan Qian , Sun Fanxi , Wang Dongsheng , Li Xiangkun , Wang Zhiyi , Gu Xinggui , Negri Fabrizia , Casado Juan , Zheng Yonghao 
Published: August 2023

AbstractDiradicals based on the Blatter units and connected by acetylene and alkene spacers have been prepared. All the molecules show sizably large diradical character and low energy singlet‐triplet gaps. Their photo‐physical properties concerning their lowest energy excited state have been studied in detail by steady‐state and time‐resolved absorption spectroscopy. We have fully identified the main optical absorption band and full absence of emission from the lowest energy excited state. A computational study has been also carried out that has helped to identify the presence of a conical intersection between the lowest energy excited state and the ground state which produces a highly efficient light‐to‐heat conversion of the absorbed radiation. Furthermore, an outstanding photo‐thermal conversion 77.23 % has been confirmed, close to the highest in the diradicaloid field. For the first time, stable diradicals are applied to photo‐thermal therapy of tumor cells with good stability and satisfactory performance at near‐infrared region.
Polypeptide composition of major oilseed proteins and functional properties of extracted protein products: A concise review
Authors: Aluko Rotimi E. 
Published: August 2023

AbstractOilseeds are grown mainly for their oil content but the residues (meals) that remain after defatting are excellent sources of plant protein ingredients. However, to serve as useful ingredients, the extracted proteins must meet industry expectations in terms of functional performance. Protein functionality is influenced by structural conformation, amino acid composition, type of polypeptides, presence of non‐protein materials (carbohydrates, lipids, and polyphenols), which in turn can be modified by the extraction method. Defatted oilseed meals are extracted mostly through the pH shift method, which involves alkaline solubilization followed by acid‐induced protein precipitation at the isoelectric point. A less popular method is called the protein micellar mass whereby the oilseed meal proteins are extracted with a NaCl solution, which is later diluted to reduce the ionic strength to a level where the proteins are no longer soluble and hence precipitate. A third method utilizes carbohydrases and phytases to first digest non‐protein materials from the oilseed meal into smaller units that are then removed by membrane ultrafiltration to leave behind a protein‐rich extract. These methods produce mainly two types of isolated oilseed proteins, concentrates (60%–89% protein content) and isolates (≥90% protein content), which can differ in terms of their protein conformation, solubility, and functionality as food ingredients. Therefore, this review provides an overview of the extraction and isolation as well as structural and functional properties of soybean, peanut, canola, hemp seed, sunflower, and sesame seed proteins.
High‐Performance Thermoelectric Devices Made Faster: Interface Design from First Principles Calculations
Authors: Ayachi Sahar , Park Sungjin , Ryu Byungki , Park SuDong , Mueller Eckhard , de Boor Johannes 
Published: August 2023

AbstractThe enormous progress achieved with high‐performance thermoelectric materials has yet to be implemented in high‐performance devices. The bottleneck for this is the material‐specific design of the interface between the thermoelectric material and the electrical connections, particularly identifying suitable contacting electrodes. This has mainly been empirical, slowing down device maturation due to the vast experimental space. To overcome this, an electrode pre‐selection method based on first‐principles electronic structure calculations of charged defect formation energies is established in this work for the first time. Such method allows to predict thermoelectric leg degradation due to impurity diffusion from the electrode into the thermoelectric material and formation of charge carrier traps, causing a majority carrier compensation and performance deterioration. To demonstrate the feasibility of this approach, the charged point defect formation energies of relevant metal electrodes with Mg2(Si,Sn) are calculated. Five hundred ten defect configurations are investigated, and the interplay between intentional doping and electrode‐induced point defects is predicted. These predictions are compared with Seebeck microprobe measurements of local carrier concentrations near the Mg2(Si,Sn)‐electrode interface and a good match is obtained. This confirms the feasibility of electrode screening based on defect formation energy calculations, which narrows down the number of potential electrodes and accelerates device development.
How Data Gaps in Rulemaking Affect Water Affordability
Authors: Berahzer Stacey Isaac , Clements Janet , Betts Jonathan , Sheridan Claire 
Published: August 2023

Key TakeawaysWater affordability is a critical issue for many households, especially those in smaller communities with relatively high per‐household treatment costs compared with larger systems.New regulations can increase utility costs, exacerbating affordability issues; small systems and their customers may have difficulty paying to accommodate these new rules.Significant data gaps show that the water industry needs more—and more accurate—data related to managing drinking water contaminants and paying for infrastructure improvements.A 2021 study explored analyses that could help regulators better understand and address affordability challenges.
Optimization of biomass saccharification processes with experimental design tools for2Gethanol production: a review
Authors: Bernardi Aline V. , Gerolamo Luis E. , Dinamarco Taisa Magnani , Tapia‐Blácido Delia Rita 
Published: August 2023

AbstractThe current energy scenario has encouraged the replacement of carbon sources with renewable sources. Second‐generation (2G) ethanol production from lignocellulosic material or agroindustrial biomass involves a three‐step process consisting of pretreatment, saccharification and fermentation. Enzymatic saccharification is the most critical step for recovering fermentable sugars from biomass. Many factors such as pretreatment, enzyme load, pH, temperature, substrate and surfactant concentrations, and reaction time, among others, can affect biomass saccharification. In this sense, different design of experiment (DoE) tools together with response surface methodology (RSM) have been used as a viable strategy to determine how factors influence saccharification and to optimize this process. The strategy involves fewer experiments, less time and lower cost. This review summarizes how DoE and RSM tools have been used to optimize biomass saccharification. Moreover, an overview of the main experimental design tools used in this field is provided.
Kinetik der kathodischen Wasserstoffentwicklung
Authors: Knorr C. A. 
Published: August 2023

AbstractEs werden einige wesentliche Teilvorgänge der kathodischen Wasserstoffabscheidung besprochen, durch deren Hemmung die Wasserstoffüberspannung bedingt sein kann und einige Folgerungen erörtert, die unter bestimmten Voraussetzungen über den jeweiligen Zustand der Elektrodenoberfläche und den Ablauf der Teilschritte gezogen werden können.
Reactions of Metal Ions at Mercury Electrodes in Fused Salts
Authors: Randles J. E. B. , White W. 
Published: August 2023

AbstractThe electrochemical discharge at mercury electrodes of nickel and other metal ions dissolved in fused alkali metal salts has been studied by measuring the alternating current impedance of the electrodes. For nickel ion specific rate constants have been calculated and the effect on the rate constant of adding water, potassium chloride and bromide to the fused salt has been examined. The transfer coefficient for the nickel ion discharge reaction has been measured using a special stationary mercury drop electrode.
Optische Untersuchungen der Diffusionsschicht und der hydrodynamischen Grenzschicht an belasteten Elektroden
Authors: Ibl N. , Müller R. 
Published: August 2023

AbstractDie natürliche Konvektion bei der Elektrolyse wurde nach zwei optischen Methoden untersuche. Die Konzentrationsverteilung in der Diffusionsschicht wurde interferometrisch bestimmt und die Strömungsgeschwindigkeiten mit Hilfe einer Suspension von Kolophonium gemessen. Das Konzentrationsprofil weist häufig auffallende Abweichungen von der Theorie auf (Vorhandensein eines Maximums im Kathodenfilm, eines Minimums im Anodenfilm). Die Bedingungen, bei denen die Extremalwerte im Konzentrationsverlauf vorkommen, wurden näher untersucht. Ihre Ursachen konnten an Hand der durchgeführten Versuche abgeklärt werden.Der abnormale Konzentrationsverlauf ist eng verknüpft mit einer Rückströmung, welche an der Kathode von oben nach unten erfolgt und welche das Bild der hydrodynamischen Grenzschicht grundlegend verändert.
Über die bei verschiedenen stationären Überspannungswerten auf Edelmetallelektroden adsorbierten, mittels Ladekurven bestimmbaren Wasserstoffmengen
Authors: Breiter M. , Knorr C. A. , Völkl W. 
Published: August 2023

AbstractMit Hilfe von anodischen Stromimpulsen wird von verschiedenen Vorpolarisationen aus der Spannungsverlauf im Gebiet zwischen Wasserstoff‐ und Sauerstoffentwicklung an den Edelmetallelektroden Platin, Iridium, Rhodium und Gold in 2nH2SO4 bei Wasserstoff‐ und Stickstoffbespülung in Abhängigkeit von der die Elektrode durchfließenden Elektrizitätsmenge oszillographisch aufgenommen. Der sich dabei ergebende gut reproduzierbare Kurvenzug läßt bekanntlich auf die Menge des adsorbierten Wasserstoffs bzw. Sauerstoffs schließen. Dabei wird durch systematische Variation der Vorpolarisation die dem jeweiligen stationären Zustand entsprechende adsorbierte Wasserstoffmenge für die verschiedenen Metalle ermittelt.
Zur Frage der Passivität beim Chrom
Authors: Heumann Theo , Rösener Wolfgang 
Published: August 2023

AbstractIn logarithmischer Darstellung zeigen die Strom‐Potential‐Kurven bei anodischer Polarisation von Chrom in Chromsäure‐Kaliumchromat‐Lösungen geradlinigen Verlauf. Die Abweichungen bei höheren Strömen können mit Hilfe der Titrationskurve von Kaliumchromat mit Chromsäure als sekundäre Polarisationswirkungen erklärt werden. Das Potential ist strengpH‐abhängig, was beweist, daß am elektrochemischen Vorgang der Auflösung des Chroms (Chromatbildung) OH‐Ionen beteiligt sind. Aus dem exponentiellen Ansatz für den anodischen Strom, in welchem auch die OH‐Ionenkonzentration berücksichtigt ist. ergibt sich, daß das Chrom in der Passivschicht dreiwertig vorliegt und beim Übergang in den sechswertigen Zustand 2 OH‐Ionen benötigt. Aus diesem Ergebnis folgt, daß folgender Auflösungsmechanismus anzunehmen istEine Passivschicht der Zusammensetzung CrOOH dürfte plausibel sein. Sie kann durch unmittelbare Oxydationswirkung der Chromsäure auf das im aktiven Zustand zweiwertig in Lösung gehende Chrom gebildet werden. Die Dauer der Passivierungszeit gibt einen Hinweis auf monomolekulare Bedeckung der Oberfläche.Der oben genannte Ansatz gestattet, eine Aktivierungsenergie zu berechnen, die in diesem Fall in der Größen‐ordnung von 31 kcal je Mol liegt und über deren Sinn zu diskutieren ist.
The Mechanism of Leveling during the Electrodeposition of Nickel in the Presence of Organic Compoundsa–d)
Authors: Leidheiser Henry 
Published: August 2023

AbstractIn the electrodeposition of nickel from the Watts bath, to which organic compounds were added, the rate of scratch‐filling increased with an increase in the polarization of the cathode. In a commercial nickel plating bath the rate of leveling increased as: a) the pH was increased, b) the current density was decreased, c) the temperature was increased, and d) the width of the scratch was decreased at constant depth. An explanation for leveling based on the migration of nickel ions or nickel atoms over the surface was proposed.
Die Wasserstoffelektrode als zweifache Elektrode
Authors: Nagel K. , Wendler F. 
Published: August 2023

AbstractDa an der kathodischen Entwicklung von Wasserstoff zwei verschiedene Elektrodenreaktionen, nämlichmagnified imagebeteiligt sein können, ist es zweckmäßig, die Wasserstoffelektrode als eine 1,2fache Elektronenelektrode anzusehen. Stromlos besteht elektrochemisches Doppelgleichgewicht und Gleichgewicht für die Binnenreaktion IIH+ IIH− → IIH2O. Dementsprechend wird die Wasserstoffelektrode als Beispiel einer solchen Doppelgleichgewichtselektrode systematisch behandelt, behandelt, und zwar die thermodynamischen Eigenschaften in Abschn. 2, die Kinetik in Abschn. 3. Insbesondere werden die Beziehungen zwischen den stationären Elektrodenreaktionsströmen Jα und Jβ, dem Gesamtstrom J, der Polarisation Δg der Elektrode und den Überspannungen Δgα und Δgβ der Elektrodenreaktionen besprochen. Für den Sonderfall der reinen Konzentrationsüberspannung werden stationäre Strom‐Polarisations‐Kurven abgeleitet und mit den experimentellen Kurven verglichen (Abschn. 4). Auch verwickeltere Elektrodenvorgänge lassen sich in den systematischen Überblick einordnen und leichter überschauen (Abschn. 5).
Das anodische Verhalten des Nickels in Schwefelsäure. II
Authors: Landsberg R. , Hollnagel M. 
Published: August 2023

AbstractDie Beobachtungen über das anodische Verhalten des Nickels in Schwefelsäure zeigen, daß einerseits die Transportvorgänge für den Eintritt der Passivität maßgeblich sind, andererseits auch die Vorbehandlung einen Einfluß ausübt. Neuere Messungen konnten beide Einflüsse wiederum bestätigen. Der Vorgang der Passivierung wird als anodische Oxydation der Elektrodenoberfläche aufgefaßt. Nur ein Teil der Elektrodenoberfläche ist anodisch aktiv; der Rest bedeckt sich wahrscheinlich mit einer sauerstoffhaltigen Primärverbindung. Bei Vorbehandlung des Nickels bei verschiedenen Temperaturen ändert sich die effektive anodisch aktive Gesamtfläche. Nachdem der pH‐Wert genügend gestiegen ist, wird an den noch freien Stellen die Passivschicht gebildet, und Sauerstoffentwicklung setzt ein. Für die Abweichungen bei hohen Stromdichten und das Minimum der Passivierbarkeit bei mittleren Säurekonzentrationen können Deutungsmöglichkeiten gegeben werden.
Über makroskopische und röntgenographische Dichtemessungen an Silber‐Zink‐Legierungen im Hinblick auf das Diffusionsverhalten
Authors: Heumann Th. , Wicke Werner 
Published: August 2023

AbstractAuf Grund von Diffusionsuntersuchungen in der β‐Phase des Systems Ag—Zn war eine beträchtliche Fehlordnung im Gitter dieser kubisch‐raumzentrierten Phase zu erwarten. Durch Vergleich von Röntgendichten und makroskopischen Dichten, die an Proben aus den gleichen Schmelzchargen von Zimmertemperatur bis zu 700 °C gemessen wurden, ergibt sich, daß in der β‐Phase Zwischengitterplätze besetzt sind, da die Röntgendichte kleiner ist als die makroskopische Dichte. Die Zahl der Zwischengitteratome wächst mit steigendem Zinkgehalt, und zwar von ∼ 0,3% bei 44 At‐% Zn auf ∼ 1% bei 52 At‐% Zn. Mit derselben prozentualen Änderung steigt der Diffusionskoeffizient in gleicher Richtung an. Die Kenntnis der Dichte erlaubt es, einige Unstimmigkeiten zu beseitigen, die bei der Auswertung von Diffusionsversuchen aufgetreten waren.Bei den im α‐Gebiet (∼ 34 At‐% Zn) und im γ‐Gebiet (∼ 60 At‐% Zn) liegenden Proben, sowie bei reinem Zn wird ebenfalls eine, wenn auch geringere, Belegung von Zwischengitterplätzen beobachtet. Reines Ag und die im Bereich der ϵ‐Phase liegenden Legierungen weisen eine etwas höhere Röntgendichte gegenüber der makroskopischen auf.
Experimentelle Befunde am passiven Eisen
Authors: Weil K. G. 
Published: August 2023

AbstractEs werden Experimente mitgeteilt, die zeigen, daß in sauren Lösungen die Passivität durch eine Oxydschicht hervorgerufen wird, die dem Elektrolyten gegenüber sehr stabil ist. Die Bildung oder, Zersetzung dieses Oxydes erfolgt bei einem charakteristischen Potential Ef = 0,58 — 0,06 PH (V). Das Oxyd muß elektronen‐leitend sein und die gesamte Oberfläche dicht bedecken. Seine Schichtdicke ist eine Funktion des Elektrodenpotentials.In alkalischen Lösungen wird auch dieses Oxyd gebildet, aber seine Bildung erfolgt nicht bei einem festem Potential, sondern innerhalb eines gewissen Potentialbereiches. Innerhalb dieses Bereiches ändert sich die Zusammensetzung der Oxydschicht, bis schließlich am Fladepotential eine konstante Zusammensetzung erreicht wird, die gleich der des Passivoxyds in sauren Lösungen ist.
Ein Beitrag zur Kenntnis der Passivität, beschrieben durch Zeit‐Potential‐Kurven eines 18/8‐Chromnickelstahles in Schwefelsäure und in destilliertem Wasser
Authors: Carius Carl 
Published: August 2023

AbstractEs wurde gezeigt, daß durch anodische Polarisation aktiver 18/8‐Chromnickelstähle in siedender 20% iger Schwefelsäure (4n‐Säure) als Elektrolyt ein Zustand der Passivität erzwungen werden kann, der durch positiv am Stahl sich einstellende Potentiale und durch hohe Resistenz in siedender 20% iger Säure sich selbst überlassener Stähle gekennzeichnet ist. Die am Stahl zur Ausbildung gelangenden Potentiale stellen sich hierbei auf + 0,480 bis + 0,520 Volt bei Luftausschluß, auf + 0,680 bis + 0,800 Volt unter Sauerstoff‐atmosphäre ein. Als Kennzahl für die Widerstandsfähigkeit kann hierbei der nach 1185stündiger Versuchsdauer erhaltene Gewichtsverlust in Höhe von 0,005 g/m2h gelten.Es konnte nachgewiesen werden, daß kathodische Polarisation im Bereich vom Ruhepotential (+ 0,750 Volt) bis + 0,200 Volt und bei der Stromdichte 10−6 Amp/cm2 keine Reduktionseffekte und somit auch keine Aktivierung der passiven Stäble verursacht. Ihr elektrochemisches und korrosionschemisches Verhalten wird unter der angewendeten kathodischen Belastung nicht beeinflußt. Die Erzielung der mitgeteilten Effekte wurde durch kurzdauernde anodische Polarisation des aktiven Stahles bei Potentialen oberhalb + 0,750 Volt erreicht.Es konnte ferner gezeigt werden, daß die in destilliertem Wasser an elektrochemisch sowie auch durch chemische Mittel passivierten Stählen sich einstellenden Potentiale ihrer Größenordnung nach dem reversiblen Potential des Sauerstoffs in neutralem salzfreiem Wasser unter einer Atmosphäre Sauerstoffdruck entsprechen. Blankes Platin zeigt demgegenüber nach gleicher Vorbehandlung Potentialdepressionen, die sich im vorliegenden Fall durch Auftreten einer Potentialdifferenz in der Größe von etwa 150 Millivolt gegenüber dem Stahlpotential kennzeichneten.
Relaxationsuntersuchungen zum Studium der molekularen Vorgänge in Hochpolymeren
Authors: Wolf K. A. 
Published: August 2023

AbstractIm vorliegenden Referat werden zwei untereinander nur lose in Beziehung stehende Themen behandelt, die beide in der Literatur über Relaxationserscheinungen bei makromolekularen Stoffen Bedeutung erlangt haben. Es ist dies einmal der Versuch, das Relaxationszeitspektrum theoretisch abzuleiten und aus Experimenten zu ermitteln (I) und zweitens der Versuch, rein empirisch durch Messung von Modul‐, Dielektrizitätskonstante‐ oder Verlustkurven an systematisch in ihrer Struktur variierten Stoffen Gesichts‐punkte über Gesetzmäßigkeiten und Ursachen molekularer Vorgänge in Hochpolymeren zu gewinnen (II). Es erscheint im Interesse einer auch nur einigermaßen vollständigen Darstellung angebracht, eine gewisse Heterogenität in Kauf zu nehmen und im Rahmen dieses Referates beide Themen zu behandeln, wobei der Referent allerdings auf Grund eigener Erfahrungen im wesentlichen im zweiten Teil stärker ins Einzelne gehende neuere Ergebnisse bespricht.