Hemispherical total emissivity and specific heat capacity of deeply undercooled Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5 melts

High-temperature high-vacuum electrostatic levitation (HTHVESL) and differential scanning calorimetry (DSC) were combined to determine the hemispherical total emissivity epsilon T, and the specific heat capacity cp, of the undercooled liquid and throughout the glass transition of the Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5 bulk metallic glass forming alloy. The ratio of cp/epsilon T as a function of undercooling was determining from radiative cooling curves measured in the HTHVESL. Using specific heat capacity data obtained by DSC investigations close to the glass transition and above the melting point, epsilon T and cp were separated and the specific heat capacity of the whole undercooled liquid region was determined. Furthermore, the hemispherical total emissivity of the liquid was found to be about 0.22 at 980 K. On undercooling the liquid, the emissivity decreases to approximately 0.18 at about 670 K, where the undercooled liquid starts to freeze to a glass. No significant changes of the emissivity are observed as the alloy undergoes the glass transition

Direct Measurement of 2D and 3D Interprecipitate Distance Distributions from Atom-Probe Tomographic Reconstructions

Edge-to-edge interprecipitate distance distributions are critical for predicting precipitation strengthening of alloys and other physical phenomena. A method to calculate this 3D distance and the 2D interplanar distance from atom-probe tomographic data is presented. It is applied to nanometer-sized Cu-rich precipitates in an Fe-1.7 at.% Cu alloy. Experimental interprecipitate distance distributions are discussed

Best-Fit Ellipsoids of Atom-Probe Tomographic Data to Study Coalescence of Gamma Prime (L1_2) Precipitates in Ni-Al-Cr

An algorithm is presented to fit precipitates in atom probe tomographic data sets as equivalent ellipsoids. Unlike previous techniques, which measure only the radius of gyration, these ellipsoids retain the moments of inertia and principle axes of the original precipitate, preserving crystallographic orientational information. The algorithm is applied to study interconnected gamma prime precipitates (L1_2) in the Gamma-matrix (FCC) of a Ni-Al-Cr alloy. The precipitates are found to coagulate along -type directions.Comment: Accepted for publication in Scripta Materialia, added information about local magnification effect

Paramagnetic, near-infrared fluorescent Mn-doped PbS colloidal nanocrystals

Mn-doped PbS colloidal nanocrystals in aqueous solution are paramagnetic and optically active in the technologically important biological window between 1.2 and 0.8 μm. Cytoxicity studies show that exposure of human cell lines to the nanoparticles at concentrations up to 0.2 mg mL−1 does not induce any adverse effect

Cholinergic and GABAergic modulations of frequency selectivity and timing in primary auditory cortex of the gerbil (Meriones unguiculatus)

In der vorliegenden Studie wurde der modulierende Einfluss von Acetylcholin auf die Frequenzabstimmung der Neurone im primären Hörkortex untersucht. Im primären Hörkortex von betäubten Wüstenrennmäusen (Meriones unguiculatus) wurden Einzel- und Mehrzellableitungen in Elektrodenpenetrationen senkrecht zur Kortexoberfläche durchgeführt und die Antworteigenschaften der Neurone vor und während der iontophoretischen Applikation von Acetylcholin, dem Agonisten Carbachol bzw. dem muskarinischen Antagonisten Atropin gemessen. Bei rund der Hälfte der gemessenen Neurone konnte ein cholinerger Einfluss auf die Frequenz-Antwortbereiche gemessen werden. Dabei können sich die Frequenz-Antwortbereiche unter dem Einfluss von Acetylcholin sowohl vergrößern als auch verkleinern, so dass für die gesamte Neuronenpopulation keine signifikante gerichtete Veränderung auftrat. Bereits bei den niedrigsten verwendeten Dosen von Acetylcholin waren maximale Effekte zu beobachten. Cholinerge Einflüsse in Form von Veränderungen der Frequenz-Abstimmkurven von Neuronen konnten in allen kortikalen Schichten gemessen werden. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit werden die neuronalen Antworten auf repetitive Schallereignisse, d.h. einfache zeitliche Muster, beschrieben. Für die Versuche wurden drei unterschiedlich zeitlich strukturierte Reize ausgewählt. Es handelte sich um sinusamplituden-modulierte (SAM) Reize, sowie repetitive Ton- und Rauschpulse. SAM Reize und repetitive Tonpulse ähnelten sich in ihrem Frequenzgehalt. Die repetitiven Ton- und Rauschpulse wiesen ein identisches zeitliches Muster auf, das sich von SAM Reizen unterschied. Es wurden sowohl die Wiederholfrequenzen, als auch an der besten Wiederholfrequenz die Schalldruckpegel systematisch verändert. Zusätzlich erfolgte die iontophoretische Applikation von Bicucullin (BIC), um den möglichen Einfluss schneller GABAerger Inhibition zu ermitteln. Während die neuronale Aktivitätsrate mit höheren Wiederholfrequenzen annähernd konstant blieb, war die Stärke der zeitlichen Synchronisation der neuronalen Aktivität von der jeweiligen Wiederholfrequenz des repetitiven Reizes abhängig. Die zeitliche Synchronisation der neuronalen Aktivität sank in der Mehrheit der Neurone mit steigender Wiederholfrequenz drastisch ab (Tiefpasscharakteristik) und nur in einem Bruchteil der Neurone fanden sich einzelne Wiederholfrequenzen, die eine maximale Synchronisation auslösten (Bandpasscharakteristik). Die kortikalen Neurone zeigten unabhängig vom benutzten Reiztyp ein gutes neuronales Folgeverhalten auf repetitive Schallreize bis zu Wiederholfrequenzen von 15 – 30 Hz, mit besten Wiederholfrequenzen von 5 -10 Hz. Unter dem Einfluss von BIC war eine deutliche Veränderung der neuronalen Aktivitätsrate zu erkennen. Diese hatte jedoch weder einen Effekt auf die Synchronizität, noch auf die Repräsentation der Reiztypen. Eine einfache Inhibition im auditorischen Kortex fällt damit als Erklärung für die gemessenen neuronalen Aktivitätsmuster aus. In der realen Umwelt können komplexe akustische Reize in sehr unterschiedlichen Schallintensitäten auftreten. Die reizsynchronisierte neuronale Aktivität erlaubt, ein zeitliches Muster innerhalb eines komplexen Reizes zu kodieren. Es wurde untersucht, inwieweit diese zeitliche Kodierung von der Schallintensität abhängt und inwieweit schnelle GABAerge Inhibition darauf einwirkt. Es fand sich kein Zusammenhang zwischen der allgemeinen neuronalen Aktivitätsrate oder der neuronalen Synchronizität in Abhängigkeit vom Schalldruckpegel. Allerdings konnte bei verschiedenen Neuronenpopulationen ein unterschiedliches Verhalten in der Synchronisation mit höheren Schalldruckpegeln bei Stimulation der Neurone mit SAM Reizen und repetitiven Tonpulsen festgestellt werden, das im Hinblick auf die sich verändernde Flankensteilheit bei höheren Schalldruckpegeln und den daraus resultierenden veränderten Interstimulusintervallen diskutiert wird. Die Ergebnisse aus den Experimenten mit BIC und variierenden Schalldruckpegeln zeigten im Mittel keinen Einfluss der kortikalen Inhibition auf die Abhängigkeit der neuronalen Aktivitätsrate und der Synchronisation vom Schalldruckpegel. Allerdings fanden sich im Einzelfall Änderungen in der Synchronisation auf SAM Reize unter BIC. Insgesamt scheint der Einfluss der kortikalen Inhibition auf Veränderungen der neuronalen Antwort im Zusammenhang mit variierenden Schalldruckpegeln gering bzw. nicht vorhanden zu sein.In this PhD thesis cholinergic and GABAergic influences on neurons of the primary auditory cortex of the gerbil were investigated. Extracellular recordings in the gerbil primary auditory cortex were performed under anaesthesia and acoustic stimuli were presented under free field conditions. In a first approach the tuning curves of cortical neurons were electrophysiologically monitored during iontophoretic application of pharmacological substances, namely acetylcholine, carbachol and atropin, and compared to the tuning curves before iontophoresis. Tuning curves could change in size, mainly in the frequency range. Smaller as well as increased tuning curves were found in half of the number of measurements, independently of the cortical layer. Additionally the neuronal firing in cortical neurons synchronized to temporal features of acoustic stimuli were investigated. As temporally structured stimuli sinusoidally amplitude-modulated signals, repetitive tone pips and click stimuli were used. In general slow repetitions rates up to 30 Hz were well represented in the temporal firing pattern of primary auditory cortical neurons. No strong differences were found between the different stimulus types when sound intensity was set to a specific value and only the repetition rate changed. However synchronisation of neuronal activity was strongly influenced by varying sound intensity in a range well inside the tuning curve for a fixed best repetition rate. Four distinct classes of neurons could be classfied according to their firing pattern in response to stimuli type and sound intensity. Bicucullin, a GABA antagonist, changed overall neuronal activity tremendously, but had no influence on synchronisation of neuronal activity. So the underlying mechanismen for the observed changes in synchronisation of neuronal activity are not based on a simple inhibitory filter mechanism, but must be more complex

Influence of the initial cooling rate from γ′ supersolvus temperatures on microstructure and phase compositions in a nickel superalloy

Different cooling paths from a supersolvus temperature have been applied to FGH96, a polycrystalline nickel base superalloy for turbine disc applications, in order to simulate the different microstructures that exist through the thickness of a disc following an industrial heat treatment. Secondary and tertiary γ′ precipitate size distributions and morphology have been analysed and compared for the different heat treatments using SEM and atom probe tomography (APT). Detailed compositional data for both γ′ precipitate and γ matrix are presented, and compared to equilibrium compositions calculated by Thermo-Calc. For the heat-treatments studied, the secondary γ′ composition indicates a shell of differing composition to that towards the precipitate core. From sequential equilibria compositional calculations, it is suggested that the ‘shell’ forms at a lower temperature than the precipitate core. The fine tertiary precipitates do not show the core-shell compositional differences on continuous cooling. W peaks are noted at the γ/γ′ interfacial region, which is of significance for retarding coarsening. A γ′ depletion zone surrounds the secondary precipitates, within which the γ matrix composition differs significantly to the γ far-field values, Finally, a precipitate nucleation and growth mechanistic model is suggested based on the experimental data and Thermo-Calc calculations

Developments in the Ni–Nb–Zr amorphous alloy membranes

Most of the global H2 production is derived from hydrocarbon-based fuels, and efficient H2/CO2 separation is necessary to deliver a high-purity H2 product. Hydrogen-selective alloy membranes are emerging as a viable alternative to traditional pressure swing adsorption processes as a means for H2/CO2 separation. These membranes can be formed from a wide range of alloys, and those based on Pd are the closest to commercial deployment. The high cost of Pd (USD *31,000 kg-1) is driving the development of less-expensive alternatives, including inexpensive amorphous (Ni60Nb40)100-xZrx alloys. Amorphous alloy membranes can be fabricated directly from the molten state into continuous ribbons via melt spinning and depending on the composition can exhibit relatively high hydrogen permeability between 473 and 673 K. Here we review recent developments in these low-cost membrane materials, especially with respect to permeation behavior, electrical transport properties, and understanding of local atomic order. To further understand the nature of these solids, atom probe tomography has been performed, revealing amorphous Nb-rich and Zr-rich clusters embedded in majority Ni matrix whose compositions deviated from the nominal overall composition of the membrane