Wytwarzanie wodoru w drodze fotoreformowania metanolu jest jedną z najintensywniej badanych przemian fotochemicznych w dążeniu do zrównoważonej gospodarki o obiegu zamkniętym pozbawionej odpadów. Transformacja ta zwykle wytwarza znaczną ilość węgla gazowego w postaci CO2 i CO, co dyskwalifikuje wiele aktywnych fotokatalizatorów jako w pełni zrównoważonych. Tutaj demonstrujemy atomowo zdyspergowane nanocząstki kompozytowe Cu na TiO2, syntetyzowane metodą mokrej impregnacji, które są wysoce aktywne i selektywne w produkcji wodoru poprzez fotoreforming roztworu metanolu. Nasz fotokatalizator wykazuje pozorną wydajność kwantową 10% przy długości fali 365 nm i źródle diody elektroluminescencyjnej (LED) o małej mocy 0,45 W. Jedynym znalezionym produktem gazowym jest wodór molekularny, podczas gdy cały węgiel jest wychwytywany w dalszej części ciekłej mieszaniny formaldehydu i kwasu mrówkowego, dzięki czemu proces jest w pełni zrównoważony i czysty. Zastosowaliśmy różne techniki eksperymentalne i obliczenia teorii funkcjonału gęstości (DFT), aby scharakteryzować nasze fotokatalizatory i zapewnić wgląd w wyjątkowe zachowanie układu Cu/TiO2. Połączenie pomiarów ab initio DFT i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS) pozwoliło nam zidentyfikować cykl redoks Cu+–Cu0–Cu+ w warunkach reakcji. Ominięcie stopnia utlenienia Cu2+ ma kluczowe znaczenie, aby utrzymać potencjał utleniający fotogenerowanych dziur na wystarczająco niskim poziomie, aby zapobiec wytwarzaniu CO2 i utrzymać cały węgiel w fazie ciekłej. Praca ta toruje drogę do wydajnego i czystego wytwarzania wodoru poprzez fotoreformację metanolu przy użyciu sprawdzonego i taniego fotokatalizatora Cu/TiO2. 

W ramach publikacji zbadano wpływ promieniowania ultrafioletowego (UV) lub niebieskiego na złącza Schottky'ego z grafenem i krzemem domieszkowanym, na wykrywanie gazu. Diody Schottky'ego poddano działaniu utleniającego dwutlenku azotu (NO2, 1–3 ppm) i redukującego tetrahydrofuranu (THF, 50–200 ppm), wykazując znacząco różne reakcje obserwowane na charakterystyce prąd-napięcie (I-V), szczególnie w świetle UV (275 nm) ). NO2 wpływał na rezystancyjną część przedniego obszaru krzywych IV, gdzie dominuje rezystancja grafenu, i zwiększał prąd złącza. Dolną granicę wykrywalności wynoszącą 75 ppb uzyskano dla detekcji NO2 przy napięciu polaryzacji 4 V. THF wpłynął na regiony odwrotny i do przodu, przesuwając wykładnicze części charakterystyki, wskazując wpływ na wysokość bariery Schottky'ego i zmniejszając granicę wykrywalności do 31 ppm. Adsorpcja cząsteczek organicznych zwiększała wysokość bariery Schottky'ego nawet o dziesiątki meV ze względu na dominujący efekt fotobramowania. Szerokość obszaru złącza może mieć kluczowe znaczenie dla optymalizacji czujników grafenowo-krzemowych Schottky'ego i poprawy ich wydajności, wraz z modulacją indukowaną napromienianiem, aby stać się jednym z najbardziej zaawansowanych czujników mieszanin gazowych. Łatwość wytwarzania grafenu o dużej powierzchni i tworzenia stabilnych połączeń grafen-krzem determinuje prostą metodę opracowania wydajnych platform wykrywania gazu. 

Wykazano, że niestechiometryczne czwartorzędowe nanokryształy Ag-In-Zn-S przygotowane z InCl2 wykazują zależną od składu selektywność w ważnych przemysłowo procesach aldehydów aromatycznych, takich jak redukcja furfuralu, co nigdy nie było raportowane dla tego typu nanomateriałów. Przygotowano dwa zestawy nanokryształów wykazujących fotoluminescencję w kolorze czerwonym (731 nm) i zielonym (528 nm), w skrócie odpowiednio R i G. Te hydrofobowe nanokryształy R i G można łatwo przekształcić w hydrofilowe poprzez wymianę ich głównych ligandów na ligandy kwasu 11-merkaptoundekanowego (MUA), uzyskując nanocząstki R-MUA i G-MUA. Wszystkie badane nanokryształy (hydrofobowe i hydrofilowe) wykazywały długi czas fotoluminescencji, co sugeruje ich potencjalnie obiecujące właściwości fotokatalityczne. Redukcję aldehydów przeprowadzono w temperaturze pokojowej w niepolarnym rozpuszczalniku (C6D6) lub w wodzie (D2O), stosując zielone, niebieskie i ultrafioletowe diody elektroluminescencyjne (LED) jako źródło promieniowania. p-toluenotiol i izopropanol testowano jako środki redukujące, a octan cezu (AcOCs), trietyloaminę (Et3N) i tert-butanolan potasu (tert-BuOK) testowano jako zasady. W reakcji redukcji furfuralu hydrofobowe nanokatalizatory R emitujące światło czerwone (np. = 2,0 eV) selektywnie dawały alkohol furfurylowy, niezależnie od zastosowanej pary reduktor/zasada. Nanokatalizatory G emitujące światło zielone (np. = 3,2 eV) w tej samej reakcji testowej selektywnie dały deoksyfuroinę jako produkt sprzęgania pinakolu. Fotokatalityczna redukcja furfuralu w środowisku wodnym (D2O) reduktorem p-toluenotiolowym spowodowała selektywne utworzenie alkoholu furfurylowego, którego stopień konwersji wzrastał wraz ze wzrostem mocy zastosowanej zasady. W przypadku braku zasady selektywnie otrzymano hydrofuroinę. 

W ramach badania opracowano metodę ilościowego oznaczania kompleksów żelazo-siderofor za pomocą precyzyjnej spektrometrii mas (MS) o wysokiej rozdzielczości (HRAM) z elektrorozpylaniem bez konieczności stosowania autentycznych standardów. Większość kompleksów żelazo-syderofor oczyszczono metodą ekstrakcji w fazie stałej (SPE) i zatężono przez odparowanie. Poszczególne kompleksy identyfikowano metodą szybkiej chromatografii wykluczania (FastSEC)-Orbitrap MSn na podstawie dokładnej masy cząsteczkowej (± 1 ppm) i fragmentacji MS2 lub MS3. Ich zdolność do łatwej wymiany naturalnego 56Fe na dodany 58Fe wykazano metodą SEC z detekcją ICP MS i ESI MS. Metodę zastosowano do analizy torfu pobranego we wschodniej części francuskich Pirenejów. Zidentyfikowano i określono ilościowo dziewiętnaście sideroforów należących do czterech różnych klas. Wyniki zweryfikowano za pomocą detekcji żelaza ICP MS, dopasowując sumę kompleksów żelaza określoną metodą MS wymiany izotopów-ESI w obrębie każdego piku obserwowanego za pomocą FastSEC-ICP MS. 

Na całym świecie zgłaszano szkodliwe przypadki zakwitów glonów, które w ciągu ostatnich dziesięcioleci występowały ze zwiększoną częstotliwością i intensywnością ze względu na zmianę klimatu i wysoki dopływ składników odżywczych do wód słodkich w wyniku działalności antropogenicznej. Podczas zakwitów sinice uwalniają do wody swoje toksyczne metabolity wtórne, zwane cyjanotoksynami, wraz z innymi metabolitami bioaktywnymi. W ramach niniejszych badań opracowano metodę opartą na chromatografii cieczowej – spektrometrii masowej wysokiej rozdzielczości (LC-HRMS) w celu zbadania obecności cyjanometabolitów w próbkach zakwitów z jeziora Karaoun w Libanie. W trakcie tego badania odnotowano 92 cyjanometabolity, w tym 51 cyjanotoksyn należących do mikrocystyn, 15 mikroginin, 10 aeruginozyn, 6 cyklamidów, 5 anabaenopeptyn, cyjanopeptolinę, dipeptydy radiosuminę B i dehydroradiosuminę, planktoncyklinę i aminokwas podobny do mykosporyny. Spośród nich odkryto 7 nowych metabolitów cyjanobakterii, chlorowaną MC-ClYR, [epoxyAdda5]MC-YR, MC-LI, aeruginozynę 638, aeruginozynę 588, mikrogininę 755C i mikrogininę 727. Ponadto odnotowano obecność zanieczyszczeń antropogenicznych wskazujących na zanieczyszczenie jeziora i podkreślających potrzebę oceny współwystępowania cyjanotoksyn, innych metabolitów sinicowych i innych związków niebezpiecznych dla środowiska. Wyniki potwierdzają przydatność proponowanego podejścia do wykrywania metabolitów cyjanobakterii w próbkach środowiskowych, ale także podkreślają potrzebę bibliotek spektralnych dla tych związków, biorąc pod uwagę brak ich standardów referencyjnych.

Przedstawiamy nowatorską, ekologiczną metodę syntezy nanocząstek selenu (SeNP) wspomaganą mikrofalami, wykorzystującą ekstrakt drożdżowy jako źródło nietoksycznych środków redukujących. W ramach badania oceniono wpływ syntezy i warunków trawienia w przewodzie pokarmowym na rozkład wielkości cząstek biogennego Se i stężenie liczbowe przy użyciu SP ICP MS. Mediana równoważnej średnicy SeNP zmieniała się w zależności od warunków syntezy. Po inkubacji w symulowanym soku żołądkowym zaobserwowano wzrost wielkości SeNP, natomiast po dodaniu symulowanego soku jelitowego ich wielkość wróciła do wartości początkowej. Biomolekuły zawarte w ekstrakcie drożdżowym, które odgrywają dominującą rolę w syntezie SeNP, zidentyfikowano metodą nieukierunkowanej analizy jakościowej przy użyciu LC Orbitrap ESI MS. Zastosowanie najnowocześniejszych technik MS pozwoliło zarówno na wszechstronną ocenę procesów prowadzących do powstania SeNP, jak i ocenę ich zachowania w warunkach żołądkowo-jelitowych, co ma ogromne znaczenie dla ich wykorzystania jako nowego źródła selenu. 

Jednoczesne wykrywanie wielu biomarkerów może pozwolić na obniżenie kosztów diagnostyki medycznej, a co za tym idzie poprawę trafności i skuteczności diagnostyki i rokowania chorób. Po raz pierwszy przedstawiamy tanią, prostą i szybką metodę jednoczesnego wykrywania trzech metaloproteinaz macierzy (MMP-1, MMP-2 i MMP-9), które odgrywają ważną rolę w progresji raka płuc . Matrycę czujnika skonstruowano przy użyciu dendrymeru poliamidoaminowego G2 (PAMAM) zawierającego grupy aminowe, karboksylowe i sulfhydrylowe. Proces rozpoznawania opierał się na specyficznym enzymatycznym rozszczepieniu wiązania peptydowego Gly-Ile przez MMP-1, wiązania Gly-Leu przez MMP-2 i wiązania Gly-Met przez MMP-9, a monitorowanie przeprowadzono za pomocą woltamperometrii fali prostokątnej. Aktywność metaloproteinaz wykrywano na podstawie zmiany sygnałów prądowych receptorów redoks (dipeptydów znakowanych związkami elektroaktywnymi) kowalencyjnie zakotwiczonych na powierzchni elektrody. Starannie zoptymalizowano warunki konstrukcji biosensora, w tym stężenie receptorów na powierzchni czujnika oraz czas oddziaływania receptora z analitem. W optymalnych warunkach odpowiedź liniowa opracowanej metody wahała się od 1,0⋅10−8 do 1,0 mg⋅L−1, a granica wykrywalności dla MMP-1, MMP-2 i MMP-9 wynosiła odpowiednio 0,35, 0,62 i 1,10 fg⋅mL−1. Skonstruowany biosensor umożliwił skuteczne profilowanie poziomów aktywnych form MMP-1, MMP-2 i MMP-9 w próbkach tkanek (osocze oraz ekstrakty płuc i nowotworów). Zatem opracowany bioczujnik może pomóc we wczesnym wykrywaniu i diagnozowaniu raka płuc.

Wydajność i żywotność baterii litowo-jonowych zależą w dużym stopniu od soli przewodzącej stosowanej w elektrolicie. Mając nowe możliwości wielofunkcyjnej integracji i optymalizacji właściwości funkcjonalnych, należy zbadać sole przewodzące inne niż heksafluorofosforan litu (LiPF6). W niniejszej pracy badamy lepkość, jonowość, samodyfuzję anionów i przewodność jonową poprzez zmianę długości bocznego łańcucha perfluoroalkilowego obecnego w anionach stosowanych soli imidazolu litu. W szczególności badamy LiPF6 w porównaniu z 4,5-dicyjano-2-(trifluorometylo)imidazolidem litu (LiTDI), 4,5-dicyjano-2-(pentafluoroetylo)imidazolidem litu (LiPDI) i 4,5-dicyjano-litem 2-(n-heptafluoropropylo)imidazolid (LiHDI).

Otrzymane wyniki wskazują, że ruchliwość jonów LiPF6 w najmniejszym stopniu zależy od lepkości, a jego jonowość jest najwyższa spośród badanych tutaj elektrolitów. LiTDI wykazuje najsilniejszą korelację pomiędzy ruchliwością jonów i lepkością oraz najniższą jonowością. LiPDI i LiHDI wahają się pomiędzy tymi dwoma pod względem jonowości i korelacji ruchliwości z lepkością. Rzadko badane wcześniej współczynniki samodyfuzji anionów wykazują, jak można było się spodziewać, silną korelację z lepkością. Różnice pomiędzy solami LiTDI, LiPDI i LiHDI są minimalne.

Niech d(δ) oznacza wymiar Hausdorffa zbioru Julii wielomianu fδ(z)=z2−2+δ. W artykule będziemy badać pochodną kierunkową funkcji δ↦d(δ) wzdłuż kierunków lądujących na parametrze 0, co odpowiada −2 w przypadku rodziny pc(z)=z2+c. Rozważymy wszystkie kierunki z wyjątkiem jednego δ∈R+, który znajduje się w zbiorze Mandelbrota. Udowodnimy asymptotyczny wzór na pochodną kierunkową d(δ). Co więcej, zobaczymy, że pochodna jest ujemna dla wszystkich kierunków zamkniętej lewej półpłaszczyzny. Obliczenia komputerowe pokazują, że jest ona ujemna, z wyjątkiem stożka (o kącie rozwarcia około 74∘) wokół R+. 

Zanieczyszczenia powietrza mogą pogorszyć przebieg przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Poprzednie badania wykazały, że zarówno zanieczyszczenia cząsteczkowe, jak i gazowe nasilają zapalenie dróg oddechowych, co może prowadzić do zaostrzenia POChP.

Celem pracy było zbadanie związku pomiędzy narażeniem na zanieczyszczenia powietrza a ryzykiem zaostrzeń POChP w 3 największych aglomeracjach miejskich w Polsce: Warszawie, Krakowie i Trójmieście. Do analizy danych z lat 2011–2018 zastosowaliśmy podejście krzyżowe. W badaniu szeregów czasowych wykorzystano liniowo-nieliniowe modele z rozłożonym opóźnieniem do analizy ryzyka hospitalizacji z powodu zaostrzeń POChP w ciągu 21 dni po ekspozycji na cząstki stałe (PM), NO2 i SO2.

Ogółem odnotowano 26 948 hospitalizacji z powodu zaostrzeń POChP. W ciągu 21 dni po ekspozycji współczynnik (95% CI) przyjęć na 10 μg/m3 wyniósł 1,028 (1,008–1,049) dla PM10, 1,030 (1,006–1,055) dla PM2,5, 1,032 (0,988–1,078) dla NO2 i 1,145 (1,038-1,262) dla SO2. Ryzyko przyjęcia osiągało szczyt po 10 dniach od narażenia na pyły PM10 i PM2,5, natomiast w przypadku NO2 i SO2 ryzyko było największe w dniu narażenia. Odsetek (95% CI) hospitalizacji z powodu zanieczyszczenia powietrza wyniósł 9,08% (3,10%-15,08%) dla PM10, 7,61% (1,27%-13,49%) dla PM2,5, 9,77% (-3,63% do 21,48%) dla NO2 i 7,70% (2,30%-12,84%) dla SO2.

Zanieczyszczenie PM2,5, PM10, NO2 i SO2 wiązało się ze zwiększonym ryzykiem zaostrzeń POChP wymagających hospitalizacji. W przypadku zanieczyszczeń pyłowych i gazowych istniały różne wzorce ryzyka. Poprawa jakości powietrza w polskich miastach może zmniejszyć obciążenie POChP.

Badanie proponuje pomysł nowego rodzaju wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego – ze stopionym boranem (MBFC). Idea opiera się na technicznej modyfikacji dobrze znanego ogniwa paliwowego ze stopionym węglanem poprzez zmianę składu elektrolitu na mieszankę na bazie boranów. Ogniwo zostało przetestowane w warunkach laboratoryjnych w ramach sprawdzenia koncepcji i osiągnęło OCV przy około 1 V i 0,05 A/cm2 gęstości prądu. Optymalizację składu elektrolitów na bazie boranów przeprowadzono za pomocą SSN i zweryfikowano eksperymentalnie. Nowy typ omawianych ogniw paliwowych został zaprojektowany i zoptymalizowany przy użyciu algorytmu głębokiego uczenia się. Najbardziej zaawansowany model zapewnia dynamiczną prognozę pracy ogniwa paliwowego, biorąc pod uwagę przepływ ciepła i czynniki materiałowe elektrolitu. Przy średniej niedokładności wynoszącej 0,3% wszystkie modele wypadły wystarczająco dobrze. Technikę opartą na SSN można również zastosować do poprawy parametrów pracy komórki. Co więcej, skład roboczy nowego stopionego elektrolitu boranowego można ulepszyć pod względem wydajności elektrochemicznej ogniwa paliwowego.

Do niedawna osady ściekowe powstające w procesach oczyszczania ścieków uznawane były za odpady problematyczne. Obecnie stanowi cenny substrat do odzysku surowców i energii. Jedną z metod intensyfikacji odzysku surowców z osadów jest ich wstępne oczyszczanie metodami dezintegracyjnymi. W pracy przedstawiono modelowanie CFD i zbadano eksperymentalnie zastosowanie hydrodynamicznego wirnika kawitacyjnego pracującego przy różnych prędkościach obrotowych (1500, 2500 i 300 obr/min) do odzyskiwania związków organicznych, składników odżywczych i energii. Wyznaczono właściwości reologiczne osadu surowego będącego cieczą nienewtonowską i wykorzystano je w obliczeniach modelowych. Strefy kawitacji zaobserwowano dla prędkości obrotowej 2500 obr/min i 3000 obr/min, choć silniejszy efekt kawitacji występował dla prędkości obrotowej 3000 obr/min. Prędkość obrotowa 1500 obr./min była zbyt mała, aby wygenerować spadek ciśnienia poniżej 1705 Pa i nie zarejestrowano kawitacji. Zwiększenie prędkości obrotowej od 1500 obr/min do 3000 obr/min dla każdej analizowanej gęstości energii spowodowało wzrost SCOD i stężenia azotu. Ponadto stwierdzono, że przy niskich gęstościach energii (<105 kJ/L) dominującym czynnikiem odpowiedzialnym za odzysk węgla jest rozdzieranie mechaniczne, a przy jego wyższych wartościach (≥105 kJ/L) coraz większego znaczenia nabiera zjawisko kawitacji. Prędkość obrotowa miała również istotny wpływ na uzysk metanu (YCH4). Wzrost YCH4 o 6,2% odnotowano jedynie dla osadu rozdrobnionego przy prędkości obrotowej 1500 obr/min w odniesieniu do osadu nieoczyszczonego. Rozpad prowadzony przy wyższych prędkościach obrotowych spowodował spadek YCH4 (-0,7% dla 2500 obr/min i -7,9% dla 3000 obr/min).