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Was bedeuten Punkte und Striche in clustalw?

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Ich konvertiere Ausgaben im Stockholm-Format in Clustalw mit

Bio::AlignIO->new(-file => "$ARGV[0]", -format => "stockholm"); und Bio::AlignIO ->neu (-format =>'clustalw');

ich benutze auch

my $new=$aln->remove_columns(['all_gaps_columns'],'.');

und bekam eine Ausgabe wie

head1 ----------------.GG-.-gggaguggugugguuacgaaugUGGCCUCUGC-----A head2 GGGGGUGUAGCUCAGU.GGU.A… GAGCGGAUGCUUUGCA

Was bedeuten Punkte und Striche? Ist das in einer Clustalw-Ausgabe natürlich? Bekomme ich einen Fehler?

Ich konnte die Sequenzen, die ich in der ursprünglichen Nachricht verwendet habe, nicht finden, aber diese beiden weisen ein ähnliches Muster auf. Dies sind RNA-Sequenzen, einschließlich Pseudogenen, daher gibt es viele palindromische Sequenzen.

# STOCKHOLM 1.0 #=GF AU Infernal 1.1.1 Kopf1 --------UGGAGAAU.G--.-ugggcguc.gacccacUUCCUCUCGCAUGCUAA… GCGAGC-gcucuaccacuugagcuaauucccc-… -------------… #=GR Kopf1 PP… 89999988.4… 6789****.********999****************… ******.79999998666665555555554444… Kopf2 -- ------UGGAGAAU.---.-gcgggcaucgaucccgcUUCCUCUCGCAUGCUAA… GCGAGCG… -… -------------cucuaccauu… #=GR-Kopf2 PP… 89999887… 46789******* *****9999****************… *****86… 4555666666… CLUSTAL W (1.81) Mehrfachsequenz-Ausrichtungskopf1 --------UGGAGAAU.G- -.-ugggcguc.gaucccacUUCCUCUCGCAUGCUAA… head2 --------UGGAGAAU.---.-gcgggcaucgaucccgcUUCCUCUCGCAUGCUAA…

Wie WYSIWYG in den Kommentaren anspricht, bedeuten Bindestriche in der Regel, dass es aufgrund eines Indel-Ereignisses Lücken im Alignment gibt. Punkte werden verwendet, um spezifisch Punktmutationen anzuzeigen, bei denen die biochemischen Eigenschaften größtenteils konserviert sind, sich jedoch der Rückstand geändert hat.


Von der ursprünglichen Frage, nicht relevant für die aktuelle Frage.

Sie haben Recht, dass dies keine richtige Ausrichtung ist, aber ich bin mir nicht sicher, ob es sich um einen Fehler handelt. Was Sie haben, scheint das Alignment einer Nukleotidsequenz zu sein, die schrecklich, schrecklich schief gelaufen ist.

Als erste Vermutung ohne weitere Details würde ich sagen, dass es nicht so aussieht, als ob Sie clustalw richtig installiert oder Ihr Bioperl darauf hingewiesen haben. Aus der Dokumentation sind hier häufige Probleme:

  1. Stellen Sie sicher, dass sich die ausführbare Datei von clustalw in Ihrem Pfad befindet, damit clustalw eine ausführbare Datei von clustalw auf Ihrem System zurückgibt.

  2. Definieren Sie eine Umgebungsvariable CLUSTALDIR, die ein Verzeichnis ist, das die Anwendung 'clustalw' enthält: In der bash:

    export CLUSTALDIR=/home/username/clustalw1.8

    In csh/tcsh:

    setenv CLUSTALDIR /home/username/clustalw1.8

  3. Fügen Sie in jedes Skript, das dieses Clustalw-Wrapper-Modul verwendet, eine Definition einer Umgebungsvariablen CLUSTALDIR ein, z. B.:

    BEGIN { $ENV{CLUSTADIR} = '/home/username/clustalw1.8/' } use Bio::Tools::Run::Alignment::Clustalw;

Sofern Sie nicht viel Sequenz-Alignment durchführen, ist der clustalW2-Webserver schneller, empfindlicher und viel einfacher zu bedienen.


Basierend auf der Bearbeitung, die Sie an Ihrer Op vorgenommen haben, sind die Punkte in Ihrer ursprünglichen Stockholm-Ausrichtung vorhanden und werden einfach in die neue Clustal-Ausgabe kopiert.

Was ist die Quelle Ihrer Ausrichtung? Ich gehe davon aus, dass Sie aufgrund der ungeraden Verteilung der Lücken einzelne Zeilen aus einer größeren Ausrichtung auswählen. Dies könnte Ihnen einen Hinweis auf die tatsächliche Bedeutung der Punkte geben (Gestriche sind fast immer Lücken).

Nur zu Ihrer Information, wenn Sie möchten, dass ein Befehlszeilentool die Konvertierung für Sie übernimmt, habe ich ein Python3-Modul namens SeqBuddy, das problemlos funktioniert. Sie benötigen jedoch BioPython als Abhängigkeit.

$: python3 SeqBuddy.py input.stockholm -sf clustal > output.clustal

Definition und Beispiel der Lewis-Struktur

Todd Helmenstine / sciencenotes.org / Public Domain

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    • Ph.D., Biomedizinische Wissenschaften, University of Tennessee at Knoxville
    • B.A., Physik und Mathematik, Hastings College

    Lewis-Strukturen haben viele Namen, darunter Lewis-Elektronenpunktstrukturen, Lewis-Punktdiagramme und Elektronenpunktstrukturen. Alle diese Namen beziehen sich auf die gleiche Art von Diagramm, das die Lage von Bindungen und Elektronenpaaren zeigen soll.

    Wichtige Erkenntnisse: Lewis-Struktur

    • Eine Lewis-Struktur ist ein Diagramm, das die kovalenten Bindungen und einsamen Elektronenpaare in einem Molekül zeigt.
    • Lewis-Strukturen basieren auf der Oktettregel.
    • Obwohl Lewis-Strukturen zur Beschreibung chemischer Bindungen nützlich sind, sind sie insofern eingeschränkt, als sie weder die Aromatizität erklären noch das magnetische Verhalten genau beschreiben.

    Warum sehen wir Striche als Linie?

    Nähe und Ähnlichkeit. Die Tatsache, dass wir eine Reihe von Strichen oder Punkten als durchgehende Linie wahrnehmen, ist an sich schon bemerkenswert. Gestaltpsychologen haben einige Prinzipien der Wahrnehmungsorganisation identifiziert, um dies zu erklären. Sie sagten, dass wenn visuelle Elemente eng beieinander platziert werden, wie die einzelnen Markierungen in einer gestrichelten Linie, wir sie als Gruppe wahrnehmen. Das gleiche gilt für Elemente, die in Größe und Form ähnlich sind.

    Gute Kontinuität. Die Wahrnehmungsregel der guten Kontinuität kann auch dazu beitragen, dass wir eng platzierte Striche und Punkte als Linie wahrnehmen. Es besagt, dass wir eine angeborene Tendenz haben, eine Linie als Fortsetzung in ihrer etablierten Richtung wahrzunehmen.

    Es ist aufdringlich. Diese Wahrnehmungsorganisation geschieht vor unserem bewussten Gewahrsein zu einem Zeitpunkt in der frühen Vision, der als präattentive Verarbeitung bekannt ist. Präaufmerksame Verarbeitung gibt uns einen Hinweis darauf, was vor sich geht und was vor der bewussten Wahrnehmung wichtig ist, und beschleunigt das Verständnis einer visuellen Botschaft.


    Inhalt

    Es gibt mehrere Möglichkeiten, Quantenpunkte herzustellen. Mögliche Verfahren umfassen kolloidale Synthese, Selbstorganisation und elektrisches Gating.

    Kolloidale Synthese Bearbeiten

    Kolloidale Halbleiter-Nanokristalle werden aus Lösungen synthetisiert, ähnlich wie bei herkömmlichen chemischen Verfahren. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass das Produkt weder als Schüttgut ausfällt noch gelöst bleibt. [5] Beim Erhitzen der Lösung bei hoher Temperatur zersetzen sich die Vorstufen unter Bildung von Monomeren, die dann Keime bilden und Nanokristalle erzeugen. Die Temperatur ist ein kritischer Faktor bei der Bestimmung der optimalen Bedingungen für das Nanokristallwachstum. Sie muss hoch genug sein, um die Umlagerung und das Glühen von Atomen während des Syntheseprozesses zu ermöglichen, während sie niedrig genug sein muss, um das Kristallwachstum zu fördern. Die Konzentration der Monomere ist ein weiterer kritischer Faktor, der während des Nanokristallwachstums streng kontrolliert werden muss. Der Wachstumsprozess von Nanokristallen kann in zwei verschiedenen Regimen ablaufen, "Fokussierung" und "Defokussierung". Bei hohen Monomerkonzentrationen ist die kritische Größe (die Größe, bei der Nanokristalle weder wachsen noch schrumpfen) relativ klein, was zu einem Wachstum fast aller Partikel führt. In diesem Regime wachsen kleinere Partikel schneller als große (da größere Kristalle mehr Atome zum Wachsen benötigen als kleine Kristalle), was zu der Größenverteilung führt Fokussieren, was eine unwahrscheinliche Verteilung von nahezu monodispersen Partikeln ergibt. Die Größenfokussierung ist optimal, wenn die Monomerkonzentration so gehalten wird, dass die durchschnittliche vorhandene Nanokristallgröße immer etwas größer als die kritische Größe ist. Im Laufe der Zeit nimmt die Monomerkonzentration ab, die kritische Größe wird größer als die durchschnittliche vorhandene Größe und die Verteilung defokussiert.

    Es gibt kolloidale Verfahren, um viele verschiedene Halbleiter herzustellen. Typische Punkte bestehen aus binären Verbindungen wie Bleisulfid, Bleiselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulfid, Cadmiumtellurid, Indiumarsenid und Indiumphosphid. Punkte können auch aus ternären Verbindungen wie Cadmiumselenidsulfid hergestellt werden. Darüber hinaus wurden jüngste Fortschritte gemacht, die die Synthese von kolloidalen Perowskit-Quantenpunkten ermöglichen. [20] Diese Quantenpunkte können nur 100 bis 100.000 Atome innerhalb des Quantenpunktvolumens mit einem Durchmesser von 10 bis 50 Atomen enthalten. Dies entspricht etwa 2 bis 10 Nanometern, und bei einem Durchmesser von 10 nm könnten fast 3 Millionen Quantenpunkte aneinandergereiht werden und in die Breite eines menschlichen Daumens passen.

    Große Chargen von Quantenpunkten können durch kolloidale Synthese synthetisiert werden. Aufgrund dieser Skalierbarkeit und der Bequemlichkeit von Benchtop-Bedingungen sind kolloidale Synthesemethoden vielversprechend für kommerzielle Anwendungen.

    Plasmasynthese Bearbeiten

    Die Plasmasynthese hat sich zu einem der beliebtesten Gasphasenansätze zur Herstellung von Quantenpunkten, insbesondere solchen mit kovalenten Bindungen, entwickelt. [21] [22] [23] Beispielsweise wurden Quantenpunkte aus Silizium (Si) und Germanium (Ge) unter Verwendung von nichtthermischem Plasma synthetisiert. Größe, Form, Oberfläche und Zusammensetzung von Quantenpunkten können alle im nichtthermischen Plasma gesteuert werden. [24] [25] Eine Dotierung, die für Quantenpunkte ziemlich schwierig erscheint, wurde auch in der Plasmasynthese realisiert. [26] [27] [28] Durch Plasma synthetisierte Quantenpunkte liegen normalerweise in Form von Pulver vor, für das eine Oberflächenmodifizierung durchgeführt werden kann. Dies kann zu einer ausgezeichneten Dispersion von Quantenpunkten in organischen Lösungsmitteln [29] oder Wasser [30] (d. h. kolloidalen Quantenpunkten) führen.

    Herstellung Bearbeiten

    • Selbstorganisierte Quantenpunkte sind typischerweise zwischen 5 und 50 nm groß. Quantenpunkte, die durch lithographisch strukturierte Gateelektroden oder durch Ätzen auf zweidimensionalen Elektronengasen in Halbleiterheterostrukturen definiert werden, können laterale Abmessungen zwischen 20 und 100 nm haben.
    • Einige Quantenpunkte sind kleine Bereiche eines Materials, die in einem anderen mit einer größeren Bandlücke vergraben sind. Dies können sogenannte Kern-Schale-Strukturen sein, z. B. mit CdSe im Kern und ZnS in der Schale, oder aus speziellen Formen der Kieselsäure namens Ormosil. Sub-Monolayer-Schalen können auch wirksame Wege zur Passivierung der Quantenpunkte sein, wie beispielsweise PbS-Kerne mit Sub-Monolayer-CdS-Schalen. [31]
    • Quantenpunkte treten manchmal spontan in Quantentopfstrukturen aufgrund von Monoschichtschwankungen in der Dicke des Topfs auf.
    • Bei der Molekularstrahlepitaxie (MBE) und der metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE) bilden sich selbstorganisierte Quantenpunkte unter bestimmten Bedingungen spontan, wenn ein Material auf einem nicht gitterangepassten Substrat aufgewachsen wird. Die resultierende Dehnung führt zur Bildung von Inseln auf einer zweidimensionalen Benetzungsschicht. Dieser Wachstumsmodus wird als Stranski-Krastanov-Wachstum bezeichnet. [32] Die Inseln können anschließend vergraben werden, um den Quantenpunkt zu bilden. Ein weit verbreiteter Typ von mit diesem Verfahren gezüchteten Quantenpunkten sind Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs)-Quantenpunkte in Gallium-Arsenid (GaAs). [33] Solche Quantenpunkte haben das Potenzial für Anwendungen in der Quantenkryptographie (d. h. in Einzelphotonenquellen) und in der Quantenberechnung. Die Haupteinschränkungen dieses Verfahrens sind die Herstellungskosten und die fehlende Kontrolle über die Positionierung einzelner Punkte.
    • Einzelne Quantenpunkte können aus zweidimensionalen Elektronen- oder Lochgasen erzeugt werden, die in entfernt dotierten Quantentöpfen oder Halbleiter-Heterostrukturen vorhanden sind, die als laterale Quantenpunkte bezeichnet werden. Die Probenoberfläche wird mit einer dünnen Resistschicht beschichtet. Im Resist wird dann durch Elektronenstrahllithographie ein laterales Muster definiert. Dieses Muster kann dann durch Ätzen oder durch Abscheiden von Metallelektroden (Lift-Off-Verfahren) auf das Elektronen- oder Lochgas übertragen werden, die das Anlegen externer Spannungen zwischen dem Elektronengas und den Elektroden ermöglichen. Solche Quantenpunkte sind hauptsächlich für Experimente und Anwendungen von Interesse, die einen Elektronen- oder Lochtransport, d. h. einen elektrischen Strom, beinhalten.
    • Das Energiespektrum eines Quantenpunkts kann durch Kontrolle der geometrischen Größe, Form und Stärke des Einschlusspotentials konstruiert werden. Auch ist es im Gegensatz zu Atomen relativ einfach, Quantenpunkte durch Tunnelbarrieren mit leitenden Leitungen zu verbinden, was die Anwendung der Techniken der Tunnelspektroskopie zu ihrer Untersuchung ermöglicht.

    Die Quantenpunkt-Absorptionsmerkmale entsprechen Übergängen zwischen diskreten, dreidimensionalen Teilchen in einem Kastenzustand des Elektrons und des Lochs, die beide auf denselben Nanometerkasten beschränkt sind. Diese diskreten Übergänge erinnern an Atomspektren und haben dazu geführt, dass auch Quantenpunkte genannt werden künstliche Atome. [34]

    • Einschluss in Quantenpunkten kann auch durch elektrostatische Potentiale (erzeugt durch externe Elektroden, Dotierung, Dehnung oder Verunreinigungen) entstehen. Technologie kann verwendet werden, um Silizium-Quantenpunkte herzustellen. Ultrakleine (L=20 nm, W=20 nm) CMOS-Transistoren verhalten sich wie Einzelelektronen-Quantenpunkte, wenn sie bei kryogenen Temperaturen über einen Bereich von −269 °C (4 K) bis etwa −258 °C (15 K) betrieben werden. Der Transistor zeigt eine Coulomb-Blockade aufgrund der fortschreitenden Ladung von Elektronen (Löchern) nacheinander. Die Anzahl der im Kanal eingeschlossenen Elektronen (Löcher) wird durch die Gatespannung gesteuert, beginnend mit einer Besetzung von null Elektronen (Löchern) und kann auf 1 oder viele eingestellt werden. [35]

    Virusassembly Bearbeiten

    Gentechnisch hergestellte M13-Bakteriophagenviren ermöglichen die Herstellung von Quantenpunkt-Biokompositstrukturen. [36] Zuvor war gezeigt worden, dass gentechnisch veränderte Viren bestimmte Halbleiteroberflächen durch die Methode der Selektion durch kombinatorisches Phagen-Display erkennen können. [37] Außerdem ist bekannt, dass flüssigkristalline Strukturen von Wildtypviren (Fd, M13 und TMV) durch Kontrolle der Lösungskonzentration, der Ionenstärke der Lösung und des an die Lösungen angelegten externen Magnetfelds angepasst werden können. Folglich können die spezifischen Erkennungseigenschaften des Virus verwendet werden, um anorganische Nanokristalle zu organisieren und geordnete Anordnungen über die durch die Flüssigkristallbildung definierte Längenskala zu bilden. Unter Verwendung dieser Informationen haben Lee et al. (2000) konnten selbstorganisierte, stark orientierte, selbsttragende Filme aus einer Phagen- und ZnS-Vorläuferlösung herstellen. Dieses System ermöglichte es ihnen, sowohl die Länge des Bakteriophagen als auch die Art des anorganischen Materials durch genetische Modifikation und Selektion zu variieren.

    Elektrochemische Montage Bearbeiten

    Hochgeordnete Arrays von Quantenpunkten können auch durch elektrochemische Techniken selbstorganisiert werden. Ein Templat wird erzeugt, indem eine ionische Reaktion an einer Elektrolyt-Metall-Grenzfläche verursacht wird, die zur spontanen Anordnung von Nanostrukturen, einschließlich Quantenpunkten, auf dem Metall führt, die dann als Maske zum Mesa-Ätzen dieser Nanostrukturen auf einem ausgewählten Substrat verwendet wird.

    Massenfertigung Bearbeiten

    Die Quantenpunktherstellung basiert auf einem Prozess namens Hochtemperatur-Doppeleinspritzung die von mehreren Unternehmen für kommerzielle Anwendungen skaliert wurde, die große Mengen (Hunderte von Kilogramm bis Tonnen) an Quantenpunkten benötigen. Dieses reproduzierbare Herstellungsverfahren kann auf einen breiten Bereich von Quantenpunktgrößen und -zusammensetzungen angewendet werden.

    Die Bindung in bestimmten cadmiumfreien Quantenpunkten, wie III-V-basierten Quantenpunkten, ist kovalenter als die in II-VI-Materialien, daher ist es schwieriger, Nanopartikel-Keimbildung und -Wachstum über eine Hochtemperatur-Doppelinjektionssynthese zu trennen. Eine alternative Methode der Quantenpunktsynthese, die molekulare Aussaat Prozess, bietet einen reproduzierbaren Weg zur Herstellung hochwertiger Quantenpunkte in großen Mengen. Das Verfahren verwendet identische Moleküle einer molekularen Clusterverbindung als Keimbildungsstellen für das Nanopartikelwachstum, wodurch die Notwendigkeit eines Injektionsschritts bei hoher Temperatur vermieden wird. Das Partikelwachstum wird durch die periodische Zugabe von Vorläufern bei moderaten Temperaturen aufrechterhalten, bis die gewünschte Partikelgröße erreicht ist. [38] Der Molecular Seeding-Prozess ist beispielsweise nicht auf die Herstellung cadmiumfreier Quantenpunkte beschränkt, sondern kann verwendet werden, um in wenigen Stunden Kilogrammchargen hochwertiger II-VI-Quantenpunkte zu synthetisieren.

    Ein weiterer Ansatz zur Massenproduktion kolloidaler Quantenpunkte ist in der Übertragung der bekannten Heißinjektionsmethodik für die Synthese auf ein technisches Durchlaufsystem zu sehen. Die Schwankungen von Charge zu Charge, die sich aus den Anforderungen während der genannten Methodik ergeben, können durch die Verwendung technischer Komponenten zum Mischen und Wachsen sowie durch Transport- und Temperaturanpassungen überwunden werden. Für die Herstellung von CdSe-basierten Halbleiter-Nanopartikeln wurde dieses Verfahren untersucht und auf Produktionsmengen von kg pro Monat abgestimmt. Da die Verwendung von technischen Komponenten einen einfachen Austausch hinsichtlich maximaler Durchsatzleistung und Größe ermöglicht, kann sie auf mehrere zehn oder sogar hunderte Kilogramm erweitert werden. [39]

    Im Jahr 2011 meldete ein Konsortium aus US-amerikanischen und niederländischen Unternehmen einen Meilenstein in der Herstellung von Quantenpunkten in großen Stückzahlen, indem das traditionelle Hochtemperatur-Doppelinjektionsverfahren auf ein Durchflusssystem angewendet wurde. [40]

    Am 23. Januar 2013 schloss Dow eine exklusive Lizenzvereinbarung mit dem britischen Unternehmen Nanoco für die Nutzung ihres molekularen Niedertemperatur-Impfverfahrens für die Massenherstellung von cadmiumfreien Quantenpunkten für elektronische Displays ab, und am 24. September 2014 begann Dow mit der Arbeit über die Produktionsstätte in Südkorea, die ausreichend Quantenpunkte für "Millionen cadmiumfreie Fernseher und andere Geräte wie Tablets" produzieren kann. Die Massenproduktion soll Mitte 2015 beginnen. [41] Am 24. März 2015 gab Dow einen Partnerschaftsvertrag mit LG Electronics bekannt, um die Verwendung von cadmiumfreien Quantenpunkten in Displays zu entwickeln. [42]

    Schwermetallfreie Quantenpunkte Bearbeiten

    In vielen Regionen der Welt ist der Einsatz von Schwermetallen in vielen Haushaltswaren mittlerweile eingeschränkt oder verboten, sodass die meisten Cadmium-basierten Quantenpunkte für Konsumgüteranwendungen unbrauchbar sind.

    Für die kommerzielle Durchführbarkeit wurde eine Reihe eingeschränkter, schwermetallfreier Quantenpunkte entwickelt, die helle Emissionen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich des Spektrums zeigen und ähnliche optische Eigenschaften wie CdSe-Quantenpunkte aufweisen. Zu diesen Materialien zählen InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge und C.

    Als potenzielles Quantenpunktmaterial werden Peptide erforscht. [43]

    Einige Quantenpunkte bergen unter bestimmten Bedingungen Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt. [44] [45] [46] Bemerkenswerterweise konzentrierten sich die Studien zur Quantenpunkttoxizität auf cadmiumhaltige Partikel und mussten nach physiologisch relevanter Dosierung noch im Tiermodell nachgewiesen werden. [46] Auf Zellkulturen basierende In-vitro-Studien zur Toxizität von Quantenpunkten (QD) legen nahe, dass ihre Toxizität von mehreren Faktoren herrühren kann, einschließlich ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften (Größe, Form, Zusammensetzung, funktionelle Oberflächengruppen und Oberflächenladungen) und ihrer Umgebung . Die Bewertung ihrer potentiellen Toxizität ist komplex, da diese Faktoren Eigenschaften wie QD-Größe, Ladung, Konzentration, chemische Zusammensetzung, Capping-Liganden sowie ihre oxidative, mechanische und photolytische Stabilität umfassen. [44]

    Viele Studien haben sich auf den Mechanismus der QD-Zytotoxizität unter Verwendung von Modellzellkulturen konzentriert. Es wurde gezeigt, dass CdSe-QDs nach Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung oder Oxidation durch Luft freie Cadmiumionen freisetzen, die den Zelltod verursachen. [47] Es wurde auch berichtet, dass QDs der Gruppen II–VI nach Lichteinwirkung die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies induzieren, die wiederum zelluläre Komponenten wie Proteine, Lipide und DNA schädigen können. [48] ​​Einige Studien haben auch gezeigt, dass die Zugabe einer ZnS-Schale den Prozess reaktiver Sauerstoffspezies in CdSe-QDs hemmt. Ein weiterer Aspekt der QD-Toxizität besteht darin, dass es in vivo größenabhängige intrazelluläre Wege gibt, die diese Partikel in Zellorganellen konzentrieren, die für Metallionen unzugänglich sind, was zu einzigartigen Zytotoxizitätsmustern im Vergleich zu ihren konstituierenden Metallionen führen kann. [49] Die Berichte über die QD-Lokalisierung im Zellkern [50] weisen zusätzliche Toxizitätsmodi auf, da sie DNA-Mutationen induzieren können, die sich wiederum durch die zukünftige Generation von Zellen ausbreiten und Krankheiten verursachen.

    Obwohl in In-vivo-Studien mit Tiermodellen über Konzentrationen von QDs in bestimmten Organellen berichtet wurde, wurden weder bei der histologischen noch bei der biochemischen Analyse Veränderungen des Verhaltens, des Gewichts, der hämatologischen Marker oder der Organschäden der Tiere festgestellt. [51] Diese Ergebnisse haben Wissenschaftler zu der Annahme veranlasst, dass die intrazelluläre Dosis der wichtigste bestimmende Faktor für die QD-Toxizität ist. Daher bestimmen Faktoren, die die QD-Endocytose bestimmen, die die effektive intrazelluläre Konzentration bestimmen, wie QD-Größe, Form und Oberflächenchemie, ihre Toxizität. Die Ausscheidung von QDs über den Urin in Tiermodellen wurde auch durch die Injektion von radioaktiv markierten ZnS-verkappten CdSe-QDs nachgewiesen, bei denen die Ligandenhülle mit 99m Tc markiert war. [52] Obwohl mehrere andere Studien zu dem Schluss gekommen sind, dass QDs auf zellulärer Ebene zurückgehalten werden, [46] [53] wird die Exozytose von QDs in der Literatur noch wenig untersucht.

    Während bedeutende Forschungsanstrengungen das Verständnis der Toxizität von QDs erweitert haben, gibt es große Diskrepanzen in der Literatur, und es bleiben noch Fragen offen. Die Vielfalt dieser Stoffklasse im Vergleich zu normalen chemischen Stoffen macht die Bewertung ihrer Toxizität sehr schwierig. Da ihre Toxizität in Abhängigkeit von Umweltfaktoren wie pH-Wert, Lichteinwirkung und Zelltyp auch dynamisch sein kann, sind herkömmliche Methoden zur Bewertung der Toxizität von Chemikalien wie LD50 gelten nicht für QDs. Daher konzentrieren sich die Forscher auf die Einführung neuer Ansätze und die Anpassung bestehender Methoden, um diese einzigartige Materialklasse einzubeziehen. [46] Darüber hinaus werden neue Strategien zur Entwicklung sichererer QDs von der wissenschaftlichen Gemeinschaft noch erforscht. Eine aktuelle Neuheit auf diesem Gebiet ist die Entdeckung von Kohlenstoffquantenpunkten, einer neuen Generation optisch aktiver Nanopartikel, die möglicherweise Halbleiter-QDs ersetzen können, jedoch mit dem Vorteil einer viel geringeren Toxizität.

    In Halbleitern führt die Lichtabsorption in der Regel dazu, dass ein Elektron vom Valenz- ins Leitungsband angeregt wird, wobei a . zurückbleibt Loch. Das Elektron und das Loch können aneinander binden, um ein Exziton zu bilden. Wenn dieses Exziton rekombiniert (d. h. das Elektron nimmt seinen Grundzustand wieder ein), kann die Energie des Exzitons als Licht emittiert werden. Dies wird als Fluoreszenz bezeichnet. In einem vereinfachten Modell kann die Energie des emittierten Photons als Summe der Bandlückenenergie zwischen dem höchsten besetzten Niveau und dem niedrigsten unbesetzten Energieniveau, den Einschlussenergien des Lochs und des angeregten Elektrons und der gebundenen Energie von . verstanden werden das Exziton (das Elektron-Loch-Paar):

    Da die Einschlussenergie von der Größe des Quantenpunkts abhängt, können sowohl der Absorptionsbeginn als auch die Fluoreszenzemission durch Ändern der Größe des Quantenpunktes während seiner Synthese eingestellt werden. Je größer der Punkt, desto röter (niedrigere Energie) sein Absorptionsbeginn und sein Fluoreszenzspektrum. Umgekehrt absorbieren und emittieren kleinere Punkte blaueres (energiereicheres) Licht. Aktuelle Artikel in Nanotechnologie und in anderen Zeitschriften haben begonnen, darauf hinzuweisen, dass die Form des Quantenpunktes ebenfalls ein Faktor bei der Färbung sein könnte, aber es liegen noch nicht genügend Informationen vor. Weiterhin wurde gezeigt [54], dass die Lebensdauer der Fluoreszenz durch die Größe des Quantenpunktes bestimmt wird. Größere Punkte haben enger beieinander liegende Energieniveaus, in denen das Elektron-Loch-Paar gefangen werden kann. Daher leben Elektron-Loch-Paare in größeren Punkten länger, wodurch größere Punkte eine längere Lebensdauer aufweisen.

    Um die Fluoreszenzquantenausbeute zu verbessern, können Quantenpunkte mit Muscheln eines Halbleitermaterials mit größerer Bandlücke um sie herum. Es wird vermutet, dass die Verbesserung in einigen Fällen auf den verringerten Zugang von Elektronen und Löchern zu nichtstrahlenden Oberflächenrekombinationswegen zurückzuführen ist, aber auch auf eine verringerte Auger-Rekombination in anderen Fällen.

    Quantenpunkte sind aufgrund ihres hohen Extinktionskoeffizienten für optische Anwendungen besonders vielversprechend. [55] Sie arbeiten wie ein Ein-Elektronen-Transistor und zeigen den Coulomb-Blockade-Effekt. Quantenpunkte wurden auch als Implementierungen von Qubits für die Quanteninformationsverarbeitung [56] und als aktive Elemente für die Thermoelektrik vorgeschlagen. [57] [58] [59]

    Die Einstellung der Größe von Quantenpunkten ist für viele potenzielle Anwendungen attraktiv. Beispielsweise haben größere Quantenpunkte eine größere Spektrumsverschiebung nach Rot im Vergleich zu kleineren Punkten und zeigen weniger ausgeprägte Quanteneigenschaften. Umgekehrt ermöglichen die kleineren Teilchen, subtilere Quanteneffekte zu nutzen.

    Da Quantenpunkte nulldimensional sind, haben sie eine schärfere Zustandsdichte als höherdimensionale Strukturen. Als Ergebnis haben sie überlegene Transport- und optische Eigenschaften. Sie haben potenzielle Anwendungen in Diodenlasern, Verstärkern und biologischen Sensoren. Quantenpunkte können in einem lokal verstärkten elektromagnetischen Feld angeregt werden, das von Goldnanopartikeln erzeugt wird, das dann anhand der Oberflächenplasmonenresonanz im photolumineszenten Anregungsspektrum von (CdSe)ZnS-Nanokristallen beobachtet werden kann. Hochwertige Quantenpunkte eignen sich aufgrund ihrer breiten Anregungsprofile und schmalen/symmetrischen Emissionsspektren gut für optische Codierungs- und Multiplexing-Anwendungen. Die neuen Generationen von Quantenpunkten haben ein weitreichendes Potenzial für die Untersuchung intrazellulärer Prozesse auf Einzelmolekülebene, hochauflösende zelluläre Bildgebung, langfristige In-vivo-Beobachtung des Zelltransports, Tumor-Targeting und Diagnostik.

    CdSe-Nanokristalle sind effiziente Triplett-Photosensibilisatoren. [61] Die Laseranregung kleiner CdSe-Nanopartikel ermöglicht die Extraktion der Energie des angeregten Zustands aus den Quantenpunkten in eine Volumenlösung und öffnet damit die Tür zu einem breiten Spektrum potenzieller Anwendungen wie photodynamische Therapie, Photovoltaik, molekulare Elektronik und Katalyse.

    Subkutane Aufzeichnungen Bearbeiten

    Im Dezember 2019 entwickelten und patentierten Robert S. Langer und sein Team eine Technik, mit der transdermale Pflaster verwendet werden können, um Menschen mit unsichtbarer Tinte zu kennzeichnen, um medizinische und andere Informationen subkutan zu speichern. Dies wurde als Segen für "Entwicklungsländer" präsentiert, in denen fehlende Infrastruktur das Fehlen von Krankenakten bedeutet. [62] [63] Die Technologie, die dem Massachusetts Institute of Technology zugeordnet ist, [63] verwendet einen "Quantenpunktfarbstoff, der in diesem Fall zusammen mit einem Impfstoff durch ein Mikronadelpflaster verabreicht wird". Die Forschung "wurde von der Bill and Melinda Gates Foundation und dem Koch-Institut für integrative Krebsforschung finanziert." [62]

    Biologie Bearbeiten

    In der modernen biologischen Analytik werden verschiedene Arten von organischen Farbstoffen verwendet. Mit fortschreitender Technologie wird jedoch eine größere Flexibilität bei diesen Farbstoffen angestrebt. [64] Zu diesem Zweck haben Quantenpunkte schnell diese Rolle übernommen, die sich in mehrfacher Hinsicht gegenüber herkömmlichen organischen Farbstoffen als überlegen erwiesen haben gegenüber Fluoreszenzfarbstoffen [13] ) sowie deren Stabilität (was viel weniger Photobleichen ermöglicht). [65] Es wurde geschätzt, dass Quantenpunkte 20-mal heller und 100-mal stabiler sind als herkömmliche fluoreszierende Reporter. [64] Bei der Einzelpartikelverfolgung ist das unregelmäßige Blinken von Quantenpunkten ein kleiner Nachteil. Es gab jedoch Gruppen, die Quantenpunkte entwickelt haben, die im Wesentlichen nicht blinken, und ihre Nützlichkeit in Einzelmolekül-Tracking-Experimenten demonstriert haben. [66] [67]

    Die Verwendung von Quantenpunkten für die hochempfindliche zelluläre Bildgebung hat große Fortschritte gemacht. [68] Die verbesserte Photostabilität von Quantenpunkten ermöglicht beispielsweise die Aufnahme vieler aufeinanderfolgender Brennebenenbilder, die in ein hochauflösendes dreidimensionales Bild rekonstruiert werden können. [69] Eine weitere Anwendung, die sich die außerordentliche Photostabilität von Quantenpunktsonden zunutze macht, ist die Echtzeitverfolgung von Molekülen und Zellen über längere Zeiträume. [70] Antikörper, Streptavidin, [71] Peptide, [72] DNA, [73] Nukleinsäureaptamere [74] oder niedermolekulare Liganden [75] können verwendet werden, um Quantenpunkte auf spezifische Proteine ​​auf Zellen zu lenken. Forscher konnten Quantenpunkte in Lymphknoten von Mäusen mehr als 4 Monate lang beobachten. [76]

    Quantum Dots können ähnlich wie Nanopartikel antibakterielle Eigenschaften aufweisen und Bakterien dosisabhängig abtöten. [77] Ein Mechanismus, durch den Quantenpunkte Bakterien abtöten können, besteht darin, die Funktionen des antioxidativen Systems in den Zellen zu beeinträchtigen und die antioxidativen Gene herunterzuregulieren. Außerdem können Quantenpunkte die Zellwand direkt schädigen. Quantum Dots haben sich sowohl gegen grampositive als auch gegen gramnegative Bakterien als wirksam erwiesen. [78]

    Halbleiter-Quantenpunkte wurden auch für die In-vitro-Bildgebung von vormarkierten Zellen verwendet. Es wird erwartet, dass die Fähigkeit, die Einzelzellmigration in Echtzeit abzubilden, für mehrere Forschungsbereiche wie Embryogenese, Krebsmetastasen, Stammzelltherapeutika und Lymphozytenimmunologie von Bedeutung sein wird.

    Eine Anwendung von Quantenpunkten in der Biologie ist als Donor-Fluorophore beim Förster-Resonanzenergietransfer, wo der große Extinktionskoeffizient und die spektrale Reinheit dieser Fluorophore sie molekularen Fluorophoren überlegen machen [79] Es ist auch erwähnenswert, dass die breite Absorption von QDs selektive Anregung des QD-Donors und minimaler Anregung eines Farbstoffakzeptors in FRET-basierten Studien. [80] Die Anwendbarkeit des FRET-Modells, das davon ausgeht, dass der Quantenpunkt als Punktdipol angenähert werden kann, wurde kürzlich demonstriert [81]

    Die Verwendung von Quantenpunkten für das Tumor-Targeting unter in-vivo-Bedingungen verwendet zwei Targeting-Schemata: aktives Targeting und passives Targeting. Beim aktiven Targeting werden Quantenpunkte mit tumorspezifischen Bindungsstellen funktionalisiert, um selektiv an Tumorzellen zu binden. Passives Targeting nutzt die verbesserte Permeation und Retention von Tumorzellen für den Transport von Quantenpunktsonden. Schnell wachsende Tumorzellen haben typischerweise durchlässigere Membranen als gesunde Zellen, wodurch kleine Nanopartikel in den Zellkörper gelangen können. Darüber hinaus fehlt Tumorzellen ein effektives Lymphdrainagesystem, was zu einer anschließenden Ansammlung von Nanopartikeln führt.

    Quantenpunktsonden weisen in vivo-Toxizität auf. CdSe-Nanokristalle sind beispielsweise unter UV-Beleuchtung für kultivierte Zellen hochgiftig, da sich die Partikel in einem als Photolyse bekannten Prozess auflösen, um giftige Cadmiumionen in das Kulturmedium freizusetzen. In Abwesenheit von UV-Bestrahlung haben sich jedoch Quantenpunkte mit einer stabilen Polymerbeschichtung als im Wesentlichen ungiftig erwiesen. [76] [45] Die Hydrogel-Einkapselung von Quantenpunkten ermöglicht das Einbringen von Quantenpunkten in eine stabile wässrige Lösung, wodurch die Möglichkeit eines Cadmiumaustritts verringert wird. Andererseits ist nur wenig über den Ausscheidungsprozess von Quantenpunkten aus lebenden Organismen bekannt. [82]

    In einer weiteren potentiellen Anwendung werden Quantenpunkte als anorganischer Fluorophor zur intraoperativen Detektion von Tumoren mittels Fluoreszenzspektroskopie untersucht.

    Die Abgabe von unbeschädigten Quantenpunkten an das Zellzytoplasma war bei bestehenden Techniken eine Herausforderung. Vektorbasierte Verfahren haben zur Aggregation und endosomalen Sequestrierung von Quantenpunkten geführt, während Elektroporation die halbleitenden Partikel beschädigen und abgegebene Punkte im Zytosol aggregieren kann. Via cell squeezing, quantum dots can be efficiently delivered without inducing aggregation, trapping material in endosomes, or significant loss of cell viability. Moreover, it has shown that individual quantum dots delivered by this approach are detectable in the cell cytosol, thus illustrating the potential of this technique for single molecule tracking studies. [83]

    Photovoltaic devices Edit

    The tunable absorption spectrum and high extinction coefficients of quantum dots make them attractive for light harvesting technologies such as photovoltaics. Quantum dots may be able to increase the efficiency and reduce the cost of today's typical silicon photovoltaic cells. According to an experimental report from 2004, [84] quantum dots of lead selenide can produce more than one exciton from one high energy photon via the process of carrier multiplication or multiple exciton generation (MEG). This compares favorably to today's photovoltaic cells which can only manage one exciton per high-energy photon, with high kinetic energy carriers losing their energy as heat. Quantum dot photovoltaics would theoretically be cheaper to manufacture, as they can be made using simple chemical reactions.

    Quantum dot only solar cells Edit

    Aromatic self-assembled monolayers (SAMs) (e.g. 4-nitrobenzoic acid) can be used to improve the band alignment at electrodes for better efficiencies. This technique has provided a record power conversion efficiency (PCE) of 10.7%. [85] The SAM is positioned between ZnO-PbS colloidal quantum dot (CQD) film junction to modify band alignment via the dipole moment of the constituent SAM molecule, and the band tuning may be modified via the density, dipole and the orientation of the SAM molecule. [85]

    Quantum dot in hybrid solar cells Edit

    Colloidal quantum dots are also used in inorganic/organic hybrid solar cells. These solar cells are attractive because of the potential for low-cost fabrication and relatively high efficiency. [86] Incorporation of metal oxides, such as ZnO, TiO2, and Nb2O5 nanomaterials into organic photovoltaics have been commercialized using full roll-to-roll processing. [86] A 13.2% power conversion efficiency is claimed in Si nanowire/PEDOT:PSS hybrid solar cells. [87]

    Quantum dot with nanowire in solar cells Edit

    Another potential use involves capped single-crystal ZnO nanowires with CdSe quantum dots, immersed in mercaptopropionic acid as hole transport medium in order to obtain a QD-sensitized solar cell. The morphology of the nanowires allowed the electrons to have a direct pathway to the photoanode. This form of solar cell exhibits 50–60% internal quantum efficiencies. [88]

    Nanowires with quantum dot coatings on silicon nanowires (SiNW) and carbon quantum dots. The use of SiNWs instead of planar silicon enhances the antiflection properties of Si. [89] The SiNW exhibits a light-trapping effect due to light trapping in the SiNW. This use of SiNWs in conjunction with carbon quantum dots resulted in a solar cell that reached 9.10% PCE. [89]

    Graphene quantum dots have also been blended with organic electronic materials to improve efficiency and lower cost in photovoltaic devices and organic light emitting diodes (OLEDs) in compared to graphene sheets. These graphene quantum dots were functionalized with organic ligands that experience photoluminescence from UV-Vis absorption. [90]

    Light emitting diodes Edit

    Several methods are proposed for using quantum dots to improve existing light-emitting diode (LED) design, including quantum dot light-emitting diode (QD-LED or QLED) displays, and quantum dot white-light-emitting diode (QD-WLED) displays. Because quantum dots naturally produce monochromatic light, they can be more efficient than light sources which must be color filtered. QD-LEDs can be fabricated on a silicon substrate, which allows them to be integrated onto standard silicon-based integrated circuits or microelectromechanical systems. [91]

    Quantum dot displays Edit

    Quantum dots are valued for displays because they emit light in very specific gaussian distributions. This can result in a display with visibly more accurate colors.

    A conventional color liquid crystal display (LCD) is usually backlit by fluorescent lamps (CCFLs) or conventional white LEDs that are color filtered to produce red, green, and blue pixels. Quantum dot displays use blue-emitting LEDs rather than white LEDs as the light sources. The converting part of the emitted light is converted into pure green and red light by the corresponding color quantum dots placed in front of the blue LED or using a quantum dot infused diffuser sheet in the backlight optical stack. Blank pixels are also used to allow the blue LED light to still generate blue hues. This type of white light as the backlight of an LCD panel allows for the best color gamut at lower cost than an RGB LED combination using three LEDs. [92]

    Another method by which quantum dot displays can be achieved is the electroluminescent (EL) or electro-emissive method. This involves embedding quantum dots in each individual pixel. These are then activated and controlled via an electric current application. [93] Since this is often light emitting itself, the achievable colors may be limited in this method. [94] Electro-emissive QD-LED TVs exist in laboratories only.

    The ability of QDs to precisely convert and tune a spectrum makes them attractive for LCD displays. Previous LCD displays can waste energy converting red-green poor, blue-yellow rich white light into a more balanced lighting. By using QDs, only the necessary colors for ideal images are contained in the screen. The result is a screen that is brighter, clearer, and more energy-efficient. The first commercial application of quantum dots was the Sony XBR X900A series of flat panel televisions released in 2013. [95]

    In June 2006, QD Vision announced technical success in making a proof-of-concept quantum dot display and show a bright emission in the visible and near infrared region of the spectrum. A QD-LED integrated at a scanning microscopy tip was used to demonstrate fluorescence near-field scanning optical microscopy (NSOM) imaging. [96]

    Photodetector devices Edit

    Quantum dot photodetectors (QDPs) can be fabricated either via solution-processing, [97] or from conventional single-crystalline semiconductors. [98] Conventional single-crystalline semiconductor QDPs are precluded from integration with flexible organic electronics due to the incompatibility of their growth conditions with the process windows required by organic semiconductors. On the other hand, solution-processed QDPs can be readily integrated with an almost infinite variety of substrates, and also postprocessed atop other integrated circuits. Such colloidal QDPs have potential applications in visible- and infrared-light cameras, [99] machine vision, industrial inspection, spectroscopy, and fluorescent biomedical imaging.

    Photocatalysts Edit

    Quantum dots also function as photocatalysts for the light driven chemical conversion of water into hydrogen as a pathway to solar fuel. In photocatalysis, electron hole pairs formed in the dot under band gap excitation drive redox reactions in the surrounding liquid. Generally, the photocatalytic activity of the dots is related to the particle size and its degree of quantum confinement. [100] This is because the band gap determines the chemical energy that is stored in the dot in the excited state. An obstacle for the use of quantum dots in photocatalysis is the presence of surfactants on the surface of the dots. These surfactants (or ligands) interfere with the chemical reactivity of the dots by slowing down mass transfer and electron transfer processes. Also, quantum dots made of metal chalcogenides are chemically unstable under oxidizing conditions and undergo photo corrosion reactions.

    Quantum dots are theoretically described as a point like, or a zero dimensional (0D) entity. Most of their properties depend on the dimensions, shape and materials of which QDs are made. Generally QDs present different thermodynamic properties from the bulk materials of which they are made. One of these effects is the Melting-point depression. Optical properties of spherical metallic QDs are well described by the Mie scattering theory.

    In a semiconductor crystallite whose size is smaller than twice the size of its exciton Bohr radius, the excitons are squeezed, leading to quantum confinement. The energy levels can then be predicted using the particle in a box model in which the energies of states depend on the length of the box. Comparing the quantum dot's size to the Bohr radius of the electron and hole wave functions, 3 regimes can be defined. A 'strong confinement regime' is defined as the quantum dots radius being smaller than both electron and hole Bohr radius, 'weak confinement' is given when the quantum dot is larger than both. For semiconductors in which electron and hole radii are markedly different, an 'intermediate confinement regime' exists, where the quantum dot's radius is larger than the Bohr radius of one charge carrier (typically the hole), but not the other charge carrier. [101]

    Therefore, the sum of these energies can be represented as:

    wo μ is the reduced mass, ein is the radius of the quantum dot, me is the free electron mass, mh is the hole mass, and εR is the size-dependent dielectric constant.

    Although the above equations were derived using simplifying assumptions, they imply that the electronic transitions of the quantum dots will depend on their size. These quantum confinement effects are apparent only below the critical size. Larger particles do not exhibit this effect. This effect of quantum confinement on the quantum dots has been repeatedly verified experimentally [103] and is a key feature of many emerging electronic structures. [104]

    The Coulomb interaction between confined carriers can also be studied by numerical means when results unconstrained by asymptotic approximations are pursued. [105]

    Besides confinement in all three dimensions (i.e., a quantum dot), other quantum confined semiconductors include:

      , which confine electrons or holes in two spatial dimensions and allow free propagation in the third. , which confine electrons or holes in one dimension and allow free propagation in two dimensions.

    Models Edit

    A variety of theoretical frameworks exist to model optical, electronic, and structural properties of quantum dots. These may be broadly divided into quantum mechanical, semiclassical, and classical.

    Quantum mechanics Edit

    Quantum mechanical models and simulations of quantum dots often involve the interaction of electrons with a pseudopotential or random matrix. [106]

    Semiclassical Edit

    Semiclassical models of quantum dots frequently incorporate a chemical potential. For example, the thermodynamic chemical potential of an n-particle system is given by

    whose energy terms may be obtained as solutions of the Schrödinger equation. The definition of capacitance,

    with the potential difference

    may be applied to a quantum dot with the addition or removal of individual electrons,

    ist der quantum capacitance of a quantum dot, where we denoted by I(N) the ionization potential and by A(N) the electron affinity of the n-particle system. [107]

    Classical mechanics Edit

    Classical models of electrostatic properties of electrons in quantum dots are similar in nature to the Thomson problem of optimally distributing electrons on a unit sphere.

    The classical electrostatic treatment of electrons confined to spherical quantum dots is similar to their treatment in the Thomson, [108] or plum pudding model, of the atom. [109]

    The classical treatment of both two-dimensional and three-dimensional quantum dots exhibit electron shell-filling behavior. A "periodic table of classical artificial atoms" has been described for two-dimensional quantum dots. [110] As well, several connections have been reported between the three-dimensional Thomson problem and electron shell-filling patterns found in naturally-occurring atoms found throughout the periodic table. [111] This latter work originated in classical electrostatic modeling of electrons in a spherical quantum dot represented by an ideal dielectric sphere. [112]

    Der Begriff quantum dot was coined in 1986. [113] They were first synthesized in a glass matrix by Alexey Ekimov in 1981 [114] [115] [116] [117] and in colloidal suspension [118] by Louis Brus in 1983. [119] [120] They were first theorized by Alexander Efros in 1982. [121]


    Punctuation: Not Separated at Birth: The Dash and the Hyphen (and Let's Add the Ellipsis for Fun)

    Punctuation

    The dash and the hyphen are like Arnold Schwarzenegger and Danny DeVito: confused so often they are taken for each other. But like these two fine actors, the dash and the hyphen are not the same, no sireee.

    • EIN Bindestrich is one click on the keyboard: -
    • EIN Bindestrich is two clicks on the keyboard: ?
    • An ellipsis is three spaced periods: ?

    Therefore, the dash is twice as long as the hyphen. That's not all the dash and hyphen have totally different uses. Not to mention the ellipsis.

    The Dash: Long and Lean

    Basically, the dash is used to show emphasis. Hier ist wie:

    • Use a dash to show a sudden change of thought.
    • Beispiel: An archaeologist?of course I don't mean you?is a person whose career lies in ruins.
    • Use a dash before a summary of what is stated in the sentence.
    • Beispiel: Avoiding work, getting liposuction, becoming a finalist in the George Hamilton Cocoa Butter Open?everything depends on that trust fund.

    The Hyphen: Short and Sweet

    The hyphen, in contrast, is used to show a break in words.

    • Use a hyphen to show a word break at the end of a line.
    • Beispiel: When you finish The Complete Idiot's Guide to Grammar and Style, Sec-
    • ond Edition, your written work will be as sharp as your appearance.
    Strictly Speaking

    You could make it through life fine and dandy without a dash, but you'd be the poorer for it. Like argyle socks, the dash shows flair and style. It creates rhythm and emphasis in your writing.

    • Use a hyphen in certain compound nouns.
    • Beispiel: great-grandmother
    • Use hyphens in fractions and in compound numbers from twenty-one to ninety-nine.
    • Beispiele: one-half, sixty-six

    The Ellipsis: Dot, Dot, Dot

    The ellipsis, in contrast, indicates a break in continuity.

    Danger, Will Robinson

    Don't use an ellipsis to show that words have been omitted from the beginning of a sentence. Just omit the words and keep right on going.


    Cal Newport

    The Fast and the Curious

    I’m currently taking a graduate seminar that assigns demanding articles of demanding length. Being somewhat busy, as I’ve mentioned before, I’ve recently been working to squeeze every last ounce of speed out of my note-taking habits. This has led me to a new note-taking approach I call the Morse Code Method. It’s engineered to be fast. Blazingly fast yet still be able to support the type of detailed comprehension needed to survive a three-hour, 10-person discussion-based seminar.

    Forget time for a moment. Your worst enemy when tackling a reading assignment is that weighty, sleep-inducing brain-drag that starts to grow over time, making concentration increasingly difficult. What brings this on? A big factor is halting your reading momentum. If you cease forward movement with your eyes so you can, for example, underline a few lines, or draw a bracket next to paragraph, or, dare I say it, highlight a sentence, it will require a large energy burst to get started once again. Too many such stops and starts and your brain will be fried.

    The Morse Code Method is based on the following idea: you should never stop reading until you’re done with the entire article.

    One continuous pass is the fastest, most energy-efficient possible way to get through a reading. It’s also the least painful.

    The Dot-Dash Notation

    This begs an obvious question: if you don’t stop your reading momentum, how do you make note of the important points? The answer is to deploy the following notation:

    1. If you come across a sentence that seems to be laying out a big, interesting idea: draw a quick dot next to it in the margin.
    2. If you come across an example or explanation that supports the previous big idea: draw a quick dash next to it in the margin.

    From experimentation, I’ve learned that these dots and dashes are small enough that you can record them without breaking your reading momentum. In the end, your article will be a sequence of dots and dashes (like a Morse Code message!), effectively breaking down the reading into a useful sequence: big idea!, support, support, big idea!, support, support, support…

    Once you’ve finished reading the gesamte article, it’s time to take notes. Review the sentences that you dotted and dashed. For the dots that still strike you as important, paraphrase the main idea in your notes, in your own words. (The paraphrase is key: it forces you to processes the idea in your brain, not just reproduce it like a photocopier). For each of the following dashes that still strikes you as important, paraphrase the example or explanation in a bullet point.

    Go quick. Don’t worry about typos. Ignore fancy formatting. Just get the ideas down. As fast as possible.

    Now for the final step. This will only take you an extra couple minutes, but it’s the crucial boost that will transform you from “reasonably familiar with the readings” to “class star”:

    • Reviewing what you just recorded in your notes, think for a moment about the following: What is the main question being asked in the article and what’s the conclusion the authors point toward? Record the question and conclusion in your notes.

    Now you’re done. Don’t skip this last step! It is here that you pull out the big picture ideas that will form the core of class discussions, papers, and exam essay questions.

    How This Compares to Classic Q/E/C Note-Taking

    Fans of Straight-A might wonder how the Morse Code Method compares to the classical Question/Evidence/Conclusion approach. The answer: it’s a variation. By having you read the article before identifying a question and conclusion, the Morse Code Method better handles complicated articles with subtle arguments. Also, by having you actually read — not just skim — every sentence, you’re better prepared for more detailed discussions. When deciding what tactic to deploy, choose based on the needs of the class.


    The dot-slash, ./ , is a relative path to something in the current directory.

    The dot is the current directory and the slash is a path delimiter.

    When you give the command touch ./a you say "run the touch utility with the argument ./a ", and touch will create (or update the timestamp for) the file a in the current directory.

    There is no difference between touch a and touch ./a as both commands will act on the thing called a in the current directory.

    In a similar way, touch ../a will act on the a in the directory above the current directory as .. refers to "one directory further up in the hierarchy".

    . and .. are two special directory names that are present in every directory on Unix systems.

    It's useful to be able to put ./ in front of a filename sometimes, as when you're trying to create or delete, or just work with, a file with a dash as the first character in its filename.


    Punctuation

    Punctuation can either clarify the written message or confuse its meaning. It pays to know how to use these small but powerful marks. Resist the temptation to punctuate according to guesswork. While careful use of punctuation enhances the meaning of what you write, idiosyncratic punctuation has the opposite effect.

    Akzent

    Ampersand

    Commonly known as the and sign, the ampersand shouldn't be used as a replacement for und in reference to UO offices or policies. The ampersand may be used in the name of a nonuniversity business, such as an architecture, accounting, advertising, or law firm, if that is the standard procedure for that business.

    arts and sciences
    School of Journalism and Communication
    Department of Computer and Information Science
    aber
    AT&T
    the law offices of Morgan, Lewis & Bockius
    Wieden & Kennedy

    Apostrophe

    Of all punctuation marks, the apostrophe is the most abused. The most common misuses are inserting an apostrophe before the final s in a plural noun—where it doesn't belong—and omitting it from a possessive noun, where it does.

    Prizes are awarded. (nicht Prize's are awarded.)
    Have you seen the book's cover? (nicht Have you seen the books cover?)

    Plural Nouns

    Don't use apostrophes in plural nouns. This includes dates such as 1870s und 1990er Jahre. The only time you need to use an apostrophe in forming a plural is to avoid ambiguity. For instance, if you're writing about letter grades, you may need the apostrophe to distinguish A's from the word Wie.

    ifs, ands, or buts
    dos and don'ts
    aber
    Make sure you dot your I's and cross your T's.

    Possessive Nouns

    Things as well as people can be possessive.

    a master's degree
    a month's pay
    heute New York Times

    Plural Possessive Nouns

    In most cases, the possessive of plural nouns is formed by adding an apostrophe only (except for a few irregular plurals that do not end in s).

    the puppies' paws
    the Williamses' new house
    aber
    children's literature

    Possessive Pronouns

    His, its, hers, theirs, yours, ours, und deren are possessive pronouns they don't contain apostrophes. Es ist is not a possessive pronoun it's a contraction of es ist.

    The book's end is better than its beginning.
    aber
    It's kind of you to ask.

    Names Ending in S

    The possessive is formed with an additional s.

    Dylan Thomas's poetry
    the Ganges's source

    Colon

    The colon is often used to introduce a list or series. However, it's redundant to use a colon directly after such verbs as sind und enthalten.

    Three types of examinations are offered: oral, take‑home, and in-class.
    aber
    The course offerings include Spanish, marine biology, and medieval history.

    Comma

    Use commas to separate all the items in a series of three or more ending in und oder oder.

    The university awards bachelor's, master's, and doctoral degrees.
    The Department of German and Scandinavian offers courses in Danish, Finnish, Norwegian, and Swedish as well as in German.

    The following example may appear to be an exception, but it isn't because there are only two items in the series: (1) planning, (2) public policy and (public) management.

    Department of Planning, Public Policy and Management

    Dashes—Em and En

    Dashes aren't hyphens. The em dash (—) is longer than a hyphen and indicates a break in the syntax of a sentence.

    Of the three grading options—graded only, pass/no pass only, either graded or pass/no pass—the last option is the default.

    The en dash (–) is half as long as an em dash. Use an en dash to indicate continuing or inclusive numbers in dates, times, or reference numbers.

    2002–3
    50 BC–AD 45
    10:00 a.m.–5:00 p.m.
    pp. 12–28

    The en dash sometimes replaces a hyphen for clarification.

    post–Civil War
    a hospital–nursing home connection

    Use an em dash when attributing a quote.

    "You can never be overdressed or overeducated." —Oscar Wilde

    Diacritical Marks

    Words in other languages, and even a few adopted into English, sometimes have special marks above or beneath certain letters that provide help in pronunciation or meaning. Following are six of the most common diacritical marks used in Romance and Germanic languages when they are written in the same Latin alphabet we use in English. All except the cedilla can be used with letters besides the ones in the examples. When in doubt, use English.

    Name Markierung Beispiel Bedeutung
    acute accent é Renée a name (French)
    grave accent è après 'after'
    dieresis or umlaut ü München 'Munich' (German)
    circumflex ê fête 'festival' (French)
    Tilde ñ año 'year' (Spanish)
    cedilla ç reçu 'received' (French)

    Ditto Marks

    Ellipses

    Use ellipses (using three spaced periods, not a single-glyph three-dot ellipsis character) sparingly and only as specified below—not as a substitution for "etc." or as a design cliché. In the following examples, ellipses replace words in the original sentences without distorting their meaning.

    original sentence:
    The newspaper reporter, known worldwide for her frontline reporting, has received many awards for her war correspondence.

    with ellipsis:
    The newspaper reporter . . . has received many awards for her war correspondence.

    original sentences:
    The photojournalist barely escaped a falling timber as he stood under a tree, trying to show the forest fire from a fighter's perspective. His injuries left him shaken, though he was elated to capture the dangers of firefighting on film.

    with ellipsis:
    The photojournalist barely escaped a falling timber . . . though he was elated to capture the dangers of firefighting on film.

    In quoted speech or conversation, faltering speech may be indicated by an ellipsis.

    Exclamation Point

    Overuse of the exclamation point imparts an adolescent quality to most writing. Use it sparingly to express surprise, disbelief, or other strong emotion. To quote F. Scott Fitzgerald, "An exclamation mark is like laughing at your own joke." For additional guidance, consult this handy chart from Hubspot.

    Hyphen

    Compound adjectives should be hyphenated to eliminate ambiguity of meaning. Otherwise, leave open.

    first class mail
    $2 million grant
    aber
    study-abroad programs
    fast-sailing ship
    work-study student

    Adverbs ending in -ly followed by an adjective aren't hyphenated.

    Use a hyphen to distinguish confusing pairs of words.

    recreation (but re-creation)
    refund (but re-fund)

    Use a hyphen after voll oder Gut when it's used in a compound modifier immediately before a noun, unless the word itself is modified.

    a full-page advertisement
    a well-known professor
    aber
    a very well known professor

    Don't use a hyphen when the modifier is in other positions in the sentence.

    She works full time.
    Although well known, the landmark is rarely visited.

    The prefixes anti, co, post, pre, non, multi, und betreffend generally don't require a hyphen unless followed by a proper noun. See also Dashes—Em and En.

    antinuclear
    codirector
    postdoctoral
    premajor
    nonmajor
    multidisciplinary
    überdenken
    aber
    post-Renaissance
    non-English

    Use a hyphen when using pro- to coin a word indicating support (e.g., pro-feminist).

    Nach requires a hyphen when used to form a compound adjective but not when it's part of a compound noun.

    after-dinner speech
    aber
    afterglow and afternoon

    Hyphenate an age when used as an adjective, even if the noun the adjective modifies is only implied rather than stated.

    the five-year-old program
    The five-year-old [child] attended kindergarten.

    Hyphenate adjectives used to define measures.

    the seven-foot-one center of the Los Angeles Lakers

    Hyphenate the noun kooperativ when abbreviating Kooperative, but don't hyphenate cooperate, coordinate, oder coeducational.

    Don't use a hyphen in a compound noun with vice:

    vice chancellor
    Vizepräsident
    vice provost

    Hyphenate the construction student-athlete.

    For further examples, refer to The Chicago Manual of Style's hyphenation guide.

    Italics

    Italics are used for titles of books, genera and species, long plays, periodicals, movies, newspapers, operas and other long musical compositions, ships, and works of art. Titles of television and radio series are italicized, but titles of individual episodes are placed in quotation marks.

    Woolf's Zum Leuchtturm
    Bizet's Carmen
    O'Keeffe's Cow's Skull, Red, White, and Blue
    Shaw's Major Barbara
    Wertmuller's Seven Beauties
    National Public Radio's All Things Considered
    aber
    "Eye of the Beholder," Rod Serling's classic episode of The Twilight Zone, is regarded by many fans as a high point for the series.

    Some musical compositions are known by their generic titles—symphony, quartet, nocturne—and often a number or key or both. Such names are capitalized but not italicized. For example, Beethoven's Piano Sonata No. 14 in C-sharp minor, Op. 25, would not be italicized however, its nongeneric subtitle, Mondscheinsonate, would.

    The titles of university courses follow the standard rules for capitalization of the titles of works they are neither italicized nor placed in quotation marks.

    Introduction to Biological Anthropology (ANTH 270) has no prerequisite.

    Italics are also used for unfamiliar foreign words. Words that were originally borrowed from another language but have been permanently added to the English lexicon (i.e., if they're in an English dictionary) should not be italicized.

    samizdat ‘underground'
    asperge ‘asparagus'
    aber
    glasnost
    hors d'oeuvres (no ligature between Ö und e)

    Use specific, concrete language rather than italics, capitals, or quotation marks for emphasis.

    This committee consists of two, not three, people.
    nicht
    This committee is composed of zwei (2) people.

    Klammern

    Use parentheses for enumeration within the text as follows:

    (1) carbohydrates, (2) fat, (3) protein, (4) vitamins

    For enumeration with periods, see also Numbers.

    Parentheses sometimes enclose brief explanatory abbreviations.

    McKenzie Hall (formerly the Law Center) houses offices for the College of Arts and Sciences.
    The writing requirement for a bachelor's degree is College Composition I (WR 121) and either College Composition II or III (WR 122 or 123).

    Punctuation in Lists

    When the items in a list are sentence fragments, no ending punctuation is necessary. When the items form complete sentences, a punctuation mark, usually a period or semicolon, may be used at their terminus.

    Eingangsdatum
    oder
    Placement is dependent on the date the application is received.

    The style chosen for the list should be consistent. Do not mix and match sentence fragments and complete sentences within a list.

    Quotation Marks

    Use double quotation marks before and after direct quotations as well as titles of interviews, personal correspondence, short poems and plays, short musical compositions, speeches, individual television or radio programs, and other unpublished writing.

    The poem is titled "If."
    "Freedom of the Free Press" was the title of her lecture.

    Use single quotation marks for quotations within quotations.

    I said, "You must know who shouted, ‘Eureka! I've found it!'"

    Put a period or comma inside the ending quotation mark.

    Professor Ogard's newly published article is "China in Transition."
    Caldwell's lecture, "Death and Life in American Law," is at 7:30 p.m. in 129 McKenzie Hall.

    Put an exclamation point, question mark, or semicolon inside the ending quotation mark only if it's part of the quotation.

    "Who's on First?" is one of Abbott and Costello's classic comedy routines.

    Put an exclamation point, question mark, or semicolon outside the ending quotation mark if it isn't part of the quotation.

    Are you going to read "China in Transition"?

    Don't use quotation marks after the word so-called. It's redundant.

    The so-called transient (not "transient") was a college student.

    Use quotation marks around unusual, technical, ironic, or slang words or phrases not accompanied by a word calling attention to them. Use this device sparingly, and on first use only.

    The "transient" was a college student.
    Thousands of dollars were raised in support of the Interior Architecture Program's "daylighting" research.

    Solidus (Slash)

    The solidus (also known as the Schrägstrich oder virgule) is overused and frequently ambiguous. Too often, the relationship between the items joined by a solidus is unclear. Does it mean and, either . oder, or does it simply link two closely related words?

    As defined by The American Heritage Dictionary of the English Language, the solidus is used to separate alternatives, such as und/oder. It is appropriate, then, to use the solidus in pass/no pass oder in P/N. In most other cases, try to use words instead of the solidus.

    faculty or staff member (not faculty/staff)

    Use a hyphen instead of a solidus to link two words.

    middle-secondary education (not middle/secondary)

    If space limitations make it necessary to use a solidus, explain clearly what it means.

    Courses numbered 4XX/5XX are for seniors and graduate students, respectively. Although undergraduates and graduates share the same classroom, graduate students are required to do more work, are evaluated according to a tougher grading standard, or both.

    Use the solidus with a space on either side to separate two lines of poetry quoted in the text.

    In "Song of the Open Road," Ogden Nash wrote, "I think that I shall never see / A billboard lovely as a tree."


    Molecular Analysis of the Growth Hormone Secretagogue Receptor

    Andrew D. Howard , . Scott D. Feighner , in Growth Hormone Secretagogues , 1999

    Database Mining

    Genbank databases were monitored daily using the Tblastn program ( 27 ) with amino acid sequence from the human GHS-R TM domains 6-7 (residues 265-366). Two significant “hits” were detected. A mouse EST derived from a T-cell library was identified with a significant homology score (63% DNA, 36% amino acid sequence identity) to the 3’ end of the gene for the human GHS-R. Full length cDNA were then obtained for both the mouse and human forms ( 28 ). The human and murine FM-3 exhibit strong protein sequence identity (73%). In addition, a cosmid clone (K10B4) from the worm C. elegans contains an open reading frame encoding a full-length GPC-R with strongest protein sequence identity to the human GHS-R (

    29%). The open reading frame is contained on five exons.


    Introduction to Phylogeny:How to Interpret Cladograms

    W elcome to the online Cladogram Exercise 1 Web site. This online assignment will help you get more comfortable with cladograms. They are not as confusing as you probably thought they were. After completing the following steps, you will be on your way. Your feedback is valuable and encouraged.

    C ladogram Terminology: Start with some basic definitions of terms such as Knoten und Zweig.

    S ister Taxa: Learn what a sister taxon is and why recognizing them will help you with all of the following steps.

    C ladogram Styles: Examples of the same cladogram drawn in different styles and orientation.

    R otate at a Node: Are the two cladograms identical, merely rotated at nodes, or are they different topologies?

    P olytomies: Are they "hard" or "soft" and how do they relate to strict consensus estimates?

    ASSIGNMENT PRINTING INSTRUCTIONS (OPTIONAL)

    1. If you want to conserve paper you can first reduce the scale after selecting Page Setup von dem Datei Speisekarte.
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    3. Saving the assignment to disk will not help because the resulting ASCII (text only) file will lack the tree graphics.
    4. Printing this assignment will not automatically print other Web pages of on-line interactive help for provided sample questions. If you have limited time, first complete the sample questions and you can separately print the (correct) answer pages if you want.
    5. E-mail to Prof. Eernisse at deernisse at fullerton dot edu if you find problems with these instructions or the links (remember to include your name and email address).

    BASIC CLADOGRAM TERMINOLOGY:
    Use the following labeled Cladogram Example to illustrate the following cladogram terminology, and then use both to answer the questions below.

    EIN Knoten corresponds to a hypothetical ancestor. EIN terminal node is the hypothetical last common ancestral interbreeding population of the taxon labeled at a tip of the cladogram. Ein internal node is the hypothetical last common ancestral population that speciated (i.e., split) to give rise to two or more daughter taxa, which are thus sister taxon to each other.

    Each internal node is also at the base of a Klade, which includes the common ancestral population (node) plus all its descendents. For example, the clade that includes both Taxon 2 und Taxon 3 is hypothesized, in this cladogram, to include their shared ancestor (actually, an interbreeding population of organisms) at internal node C and everything it gave rise to (in this case, Taxon 2 und Taxon 3). Likewise, the clade that includes all four terminal nodes and their most recently shared common ancestor originates at node A and includes all its descendents (i.e., everything to the right of node A).

    Node A is termed the Wurzel of the cladogram because it is at the base of the cladogram. As in this case, the root is normally drawn with a dangling branch extending earlier (to the left in this case) of the root to indicate that this clade also is part of other more inclusive clades of living organisms, originating from even earlier ancestral populations. Eventually, this dangling connection would lead clear back to the ancestor of all of life. You can think about this cladogram as the hypothesis of what branching events happened since the moment in time when the ancestral population at node A first speciated, that is, split from one into two (in this case) species. Later in time, there were further splits, resulting in new clades that are hierarchically nested within the original clade. In particular, the clade arising from the ancestral population at node B originated later than the one arising from the original ancestral population at node A. The clade arising from the ancestral population at node B ist hierarchically nested within the clade arising from node A. To use an example, mammals are nested hierarchically within the clade of all vertebrate animals. The common ancestor of all vertebrates lived before the common ancestor for all mammals. There are vertebrates that are not mammals, but all mammals are vertebrates. Mammals are a particular subgroup or part of the whole vertebrate clade.

    There are four terminal nodes in this example. These include members of the ingroup: Taxon 1, Taxon 2, und Taxon 3, und eine einzelne outgroup taxon. The clade arising from node B includes all three ingroup taxa. The purpose of a cladogram is to express a particular hypothesis for the relative branching order of the ingroup taxa. This cladogram example suggests that Taxon 2 und Taxon 3 more recently shared a common ancestor than either does with Taxon 1. While this hypothesis implies that the ancestral population at node B lived before the ancestral population at node C, it does not stipulate how much earlier it lived. In other words, the cladogram is only a hypothesis of the relative order of branching it does not indicate how much absolute time past between branching events.

    You should be able to find a clade originating from each internal node in this particular cladogram example. A helpful way to think about which groupings of terminal nodes are clades, in a particular cladogram, is the snip rule. Whenever you "snip" a branch directly beneath an internal node, a clade falls off. The three such clades here are:
    Taxon 2 + Taxon 3
    Taxon 1 + (Taxon 2 + Taxon 3)
    and Outgroup + (Taxon 1 + (Taxon 2 + Taxon 3)).
    In contrast, a grouping of Taxon 1 und Taxon 2 ohne Taxon 3 ist nicht a clade, according to this cladogram hypothesis, because there is no way to snip off the first two without Taxon 3 also falling off.

    The use of parentheses above helped to more concisely indicate sister taxon associations within a clade. This reflects an accepted standard to specify a cladogram hypothesis with nested parentheses. Using this convention, the example cladogram can be unambiguously stated as:
    (outgroup (Taxon 1 (Taxon 2, Taxon 3)))
    Can you draw the following alternative cladogram hypotheses?:
    (outgroup (Taxon 3 (Taxon 1, Taxon 2)))
    (outgroup (Taxon 2 (Taxon 1, Taxon 3)))

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    Schau das Video: Multiple Sequence Alignment (Dezember 2022).