Nanoparticle transport across the blood brain barrier

ABSTRACT: While the role of the blood-brain barrier (BBB) is increasingly recognized in the (development of treatments targeting neurodegenerative disorders, to date, few strategies exist that enable drug delivery of non-BBB crossing molecules directly to their site of action, the brain. However, the recent advent of Nanomedicines may provide a potent tool to implement CNS targeted delivery of active compounds. Approaches for BBB crossing are deeply investigated in relation to the pathology: among the main important diseases of the CNS, this review focuses on the application of nanomedicines to neurodegenerative disorders (Alzheimer, Parkinson and Huntington's Disease) and to other brain pathologies as epilepsy, infectious diseases, multiple sclerosis, lysosomal storage disorders, strokes

GNAM and OHP: Monitoring Tools for ATLAS experiment at LHC.

ATLAS is one of the four experiments under construction along the Large Hadron Collider (LHC) ring at CERN. The LHC will produce interactions at a center-of-mass energy equal to âs = 14 TeV at 40 MHz rate. The detector consists of more than 140 million electronic channels. The challenging experimental environment and the extreme detector complexity impose the necessity of a common scalable distributed monitoring framework, which can be tuned for the optimal use by different ATLAS sub-detectors at the various levels of the ATLAS data flow. This note presents two monitoring tools that have been developed for this aim within the architecture ATLAS Monitoring Framework and the Data Acquisition System: GNAM and OHP. The first one is a framework for online histogram production; the second one is graphical application for histogram presentation. This tools are now widely used during the ATLAS commissioning and their performances are reported in this not

New development: Directly elected mayors in Italy: creating a strong leader doesn’t mean creating strong leadership

More than 20 years after their introduction, directly elected mayors are key players in Italian urban governance. This article explains the main effects of this reform on local government systems and provides lessons for other countries considering directly elected mayors

Quantum embedding methods in dual space for strongly interacting electronic systems

Derzeit besteht eine große methodische Lücke zwischen den numerischen Instrumenten, die in den ab-initio rechnergestützten Materialwissenschaften verwendet werden, und den Methoden, welche eingesetzt werden, um die Auswirkungen starker Korrelationen zu untersuchen.Erstere sind in der Lage, realistische große Systeme zu behandeln, während letztere sich auf Modelle mit geringerer Anzahl an Freiheitsgraden konzentrieren, die sehr akkurat gelöst werden können.Das Ziel vorliegender Arbeit besteht darin, Instrumente zu entwickeln, die eine Brücke zwischen diesen beiden Ansätzen bilden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde der Pfad der dualen Theorien starker Korrelationen (Theorie dualer Fermionen und Bosonen) gewählt, welche diagrammatische Erweiterungen der dynamischen Molekularfeldtheorie sind. Die dualen Theorien beruhen auf der Aufteilung eines großen Systems in zwei Teile, d.h. in eine lokale Störstelle und einen nichtlokalen Teil. Dadurch wird das Anfangsproblem auf ein effektives Referenzproblem reduziert, welches exakt gelöst werden kann. In dieser Hinsicht gehören die dualen Theorien zur Klasse der quantenmechanischen Einbettungsmethoden.Das erste wichtige Resultat vorliegender Arbeit ist die Erweiterung einer Approximation der Theorie dualer Bosonen, die als D-TRILEX-Theorie bezeichnet wird. Die D-TRILEX-Theorie ist aus numerischer Sicht besonders attraktiv, da sie die Komplexität der Berechnung nichtlokaler, starker Korrelationen auf die Komplexität einer GW-Theorie reduziert und gleichzeitig exakte lokale Vertexkorrekturen nicht-störungstheoretisch berücksichtigt. Ein weiterer Großteil vorliegender Arbeit wurde der Implementierung eines effizienten Codes gewidmet, welcher die Berechnung von Multi-Band-Systeme mit mehreren Orbitalen mittels der D-TRILEX-Theorie ermöglicht. Obwohl physikalische Argumente zugunsten der D-TRILEX-Näherung vorgebracht werden können, ist ihr Gültigkeitsbereich nicht a-priori bekannt. Folglich wird ein Benchmark benötigt, um die Genauigkeit und die Grenzen des Anwendungsbereiches bewerten zu können.Des Weiteren stellt ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Dissertation die Implementierung eines diagrammatischen Monte-Carlo-Schemas für die Theorie dualer Bosonen (DiagMC@DB) dar, die es erlaubt, alle Feynman-Diagramme der Theorie zusammenzufassen. In einer detaillierten Diskussion betrachten wir, wie die Analyse dieser Methode Ordnung-für-Ordnung es ermöglicht, Informationen über Phasenübergänge zu extrahieren. Insbesondere fassen wir die Instabilität der Ladungsdichtewellen des erweiterten Hubbard-Modells ins Auge. Später wurde DiagMC@DB verwendet, um die Genauigkeit der D-TRILEX Methode für das Hubbard-Modell mit einem Orbital (dotiert und bei halber Füllung), sowie für das erweiterte Hubbard-Modell mit nichtlokalen Wechselwirkungen zu untersuchen. Dabei wurden Bereiche ermittelt, in denen die D-TRILEX-Theorie die Ergebnisse der Theorie dualer Bosonen in guter Genauigkeit reproduziert.Ein weiterer wichtiger Teil dieser Arbeit besteht darin, die Gültigkeit dieser Näherung an einem System mit mehreren Orbitalen zu untersuchen. Der Grund dafür ist, dass leider nur wenige exakte Lösungen für solche Systeme bestehen. Deswegen haben wir die D-TRILEX-Methode mit der exakten Diagonalisierung für ein System mit mehreren Orbitalen bestehend aus einem Dimer verglichen. Dabei haben wir sehr genaue Übereinstimmungen in den Ergebnissen festgestellt, obwohl für solch einniederdimensionales System erwartet wird, dass DMFT kein gutes Referenzsystem ist. Außerdem haben wir sie mit der dynamischen Vertex-Approximation DΓA) für ein Modell mit zwei Orbitalen auf einem Gitter verglichen.Im letzten Teil diskutieren wir zwei Anwendungen der D-TRILEX-Methode. Die erste Anwendung besteht darin, Bleiadatomen auf einer Siliziumoberfläche zu untersuchen, wobei langreichweitige Wechselwirkungen und Fluktuationen entscheidend für die Beschreibung der Eigenschaften des Systems sind. Als zweite Anwendung untersuchen wir eine hoch interessante Situation, in der die Einbeziehung von nichtlokalen Fluktuationen das Bild einer rein lokalen Beschreibung der Korrelationen erheblich verändert und zu einer ausgedehnten Region mit koexistierenden metastabilen metallischen und isolierenden Phasen führt.There is currently a large methodological gap between the numerical tools used in ab-initio computational materials science and the methods used to investigate the effects of strong correlations.The former can treat realistic large-scale systems, while the latter focus on models with few degrees of freedom that can be solved very accurately.The purpose of this thesis is to develop tools that act as a bridge between these two approaches.The route chosen in this thesis is the dual theories of strong correlations (dual fermion and dual boson theories), that are diagrammatic extensions of the dynamical mean field theory.The dual theories rely on dividing a large system into two parts, an impurity and a non-local part, reducing the initial problem into an effective reference problem that can be solved exactly. From this perspective, the dual theories effectively belong to the class of quantum embedding methods.As first major result of this thesis, we extend an approximation of the dual boson theory, named D-TRILEX theory, to the multi-band framework. D-TRILEX is particularly attractive from a computational point of view, because it reduces the complexity of the calculation of non-local strong correlations to that of a GW calculation, while including exact local vertex corrections non-perturbatively. The development of this theory allowed us to implement an efficient code for multi-orbital and multi-site D-TRILEX calculations. Even though physical arguments can be made in favor of the D-TRILEX approximation, its regime of validity is not \emph{a-priori} known. As a consequence, a benchmark is needed to assess its accuracy and limitations.To this aim, an important portion of this work consisted in the implementation of a diagrammatic Monte Carlo scheme for the dual boson theory (DiagMC@DB), that allows to sum up all the Feynman diagrams of the theory in an unbiased way.We show that the order-by-order analysis of this method allows to extract information about phase transitions, in particular a charge density wave instability in the extended Hubbard model.We use the DiagMC@DB at later stages to assess the accuracy of the D-TRILEX method for the single-orbital Hubbard model at half-filling and in the doped regime, as well as for the extended Hubbard model with non-local interactions. Based on this analysis, we identify the regimes where it accurately reproduces the dual boson results.Moreover, we investigate the validity of the approximations in a multi-orbital framework, where exact results are rare. Specifically, we compare the D-TRILEX method with exact diagonalization for a multi-orbital dimer system, finding very accurate results even for this low-dimensional system, where the impurity problem is not a good reference system. we also present an additional comparison with the dynamical vertex approximation (DΓA) for a two-orbital model on a lattice.In the last part, we discuss two applications of the D-TRILEX method. The first consists in the study of lead adatoms (Pb) on a silicon surface, where long-range interactions and fluctuations are crucial to describe the properties of the system.As a second application, we investigate an intriguing situation where the inclusion of non-local fluctuations significantly changes the picture provided by a purely local description of the correlations and leads to an extended region of coexisting metastable metallic and insulating phases

Quantum embedding methods in dual space for strongly interacting electronic systems

Derzeit besteht eine große methodische Lücke zwischen den numerischen Instrumenten, die in den ab-initio rechnergestützten Materialwissenschaften verwendet werden, und den Methoden, welche eingesetzt werden, um die Auswirkungen starker Korrelationen zu untersuchen.Erstere sind in der Lage, realistische große Systeme zu behandeln, während letztere sich auf Modelle mit geringerer Anzahl an Freiheitsgraden konzentrieren, die sehr akkurat gelöst werden können.Das Ziel vorliegender Arbeit besteht darin, Instrumente zu entwickeln, die eine Brücke zwischen diesen beiden Ansätzen bilden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde der Pfad der dualen Theorien starker Korrelationen (Theorie dualer Fermionen und Bosonen) gewählt, welche diagrammatische Erweiterungen der dynamischen Molekularfeldtheorie sind. Die dualen Theorien beruhen auf der Aufteilung eines großen Systems in zwei Teile, d.h. in eine lokale Störstelle und einen nichtlokalen Teil. Dadurch wird das Anfangsproblem auf ein effektives Referenzproblem reduziert, welches exakt gelöst werden kann. In dieser Hinsicht gehören die dualen Theorien zur Klasse der quantenmechanischen Einbettungsmethoden.Das erste wichtige Resultat vorliegender Arbeit ist die Erweiterung einer Approximation der Theorie dualer Bosonen, die als D-TRILEX-Theorie bezeichnet wird. Die D-TRILEX-Theorie ist aus numerischer Sicht besonders attraktiv, da sie die Komplexität der Berechnung nichtlokaler, starker Korrelationen auf die Komplexität einer GW-Theorie reduziert und gleichzeitig exakte lokale Vertexkorrekturen nicht-störungstheoretisch berücksichtigt. Ein weiterer Großteil vorliegender Arbeit wurde der Implementierung eines effizienten Codes gewidmet, welcher die Berechnung von Multi-Band-Systeme mit mehreren Orbitalen mittels der D-TRILEX-Theorie ermöglicht. Obwohl physikalische Argumente zugunsten der D-TRILEX-Näherung vorgebracht werden können, ist ihr Gültigkeitsbereich nicht a-priori bekannt. Folglich wird ein Benchmark benötigt, um die Genauigkeit und die Grenzen des Anwendungsbereiches bewerten zu können.Des Weiteren stellt ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Dissertation die Implementierung eines diagrammatischen Monte-Carlo-Schemas für die Theorie dualer Bosonen (DiagMC@DB) dar, die es erlaubt, alle Feynman-Diagramme der Theorie zusammenzufassen. In einer detaillierten Diskussion betrachten wir, wie die Analyse dieser Methode Ordnung-für-Ordnung es ermöglicht, Informationen über Phasenübergänge zu extrahieren. Insbesondere fassen wir die Instabilität der Ladungsdichtewellen des erweiterten Hubbard-Modells ins Auge. Später wurde DiagMC@DB verwendet, um die Genauigkeit der D-TRILEX Methode für das Hubbard-Modell mit einem Orbital (dotiert und bei halber Füllung), sowie für das erweiterte Hubbard-Modell mit nichtlokalen Wechselwirkungen zu untersuchen. Dabei wurden Bereiche ermittelt, in denen die D-TRILEX-Theorie die Ergebnisse der Theorie dualer Bosonen in guter Genauigkeit reproduziert.Ein weiterer wichtiger Teil dieser Arbeit besteht darin, die Gültigkeit dieser Näherung an einem System mit mehreren Orbitalen zu untersuchen. Der Grund dafür ist, dass leider nur wenige exakte Lösungen für solche Systeme bestehen. Deswegen haben wir die D-TRILEX-Methode mit der exakten Diagonalisierung für ein System mit mehreren Orbitalen bestehend aus einem Dimer verglichen. Dabei haben wir sehr genaue Übereinstimmungen in den Ergebnissen festgestellt, obwohl für solch einniederdimensionales System erwartet wird, dass DMFT kein gutes Referenzsystem ist. Außerdem haben wir sie mit der dynamischen Vertex-Approximation DΓA) für ein Modell mit zwei Orbitalen auf einem Gitter verglichen.Im letzten Teil diskutieren wir zwei Anwendungen der D-TRILEX-Methode. Die erste Anwendung besteht darin, Bleiadatomen auf einer Siliziumoberfläche zu untersuchen, wobei langreichweitige Wechselwirkungen und Fluktuationen entscheidend für die Beschreibung der Eigenschaften des Systems sind. Als zweite Anwendung untersuchen wir eine hoch interessante Situation, in der die Einbeziehung von nichtlokalen Fluktuationen das Bild einer rein lokalen Beschreibung der Korrelationen erheblich verändert und zu einer ausgedehnten Region mit koexistierenden metastabilen metallischen und isolierenden Phasen führt.There is currently a large methodological gap between the numerical tools used in ab-initio computational materials science and the methods used to investigate the effects of strong correlations.The former can treat realistic large-scale systems, while the latter focus on models with few degrees of freedom that can be solved very accurately.The purpose of this thesis is to develop tools that act as a bridge between these two approaches.The route chosen in this thesis is the dual theories of strong correlations (dual fermion and dual boson theories), that are diagrammatic extensions of the dynamical mean field theory.The dual theories rely on dividing a large system into two parts, an impurity and a non-local part, reducing the initial problem into an effective reference problem that can be solved exactly. From this perspective, the dual theories effectively belong to the class of quantum embedding methods.As first major result of this thesis, we extend an approximation of the dual boson theory, named D-TRILEX theory, to the multi-band framework. D-TRILEX is particularly attractive from a computational point of view, because it reduces the complexity of the calculation of non-local strong correlations to that of a GW calculation, while including exact local vertex corrections non-perturbatively. The development of this theory allowed us to implement an efficient code for multi-orbital and multi-site D-TRILEX calculations. Even though physical arguments can be made in favor of the D-TRILEX approximation, its regime of validity is not \emph{a-priori} known. As a consequence, a benchmark is needed to assess its accuracy and limitations.To this aim, an important portion of this work consisted in the implementation of a diagrammatic Monte Carlo scheme for the dual boson theory (DiagMC@DB), that allows to sum up all the Feynman diagrams of the theory in an unbiased way.We show that the order-by-order analysis of this method allows to extract information about phase transitions, in particular a charge density wave instability in the extended Hubbard model.We use the DiagMC@DB at later stages to assess the accuracy of the D-TRILEX method for the single-orbital Hubbard model at half-filling and in the doped regime, as well as for the extended Hubbard model with non-local interactions. Based on this analysis, we identify the regimes where it accurately reproduces the dual boson results.Moreover, we investigate the validity of the approximations in a multi-orbital framework, where exact results are rare. Specifically, we compare the D-TRILEX method with exact diagonalization for a multi-orbital dimer system, finding very accurate results even for this low-dimensional system, where the impurity problem is not a good reference system. we also present an additional comparison with the dynamical vertex approximation (DΓA) for a two-orbital model on a lattice.In the last part, we discuss two applications of the D-TRILEX method. The first consists in the study of lead adatoms (Pb) on a silicon surface, where long-range interactions and fluctuations are crucial to describe the properties of the system.As a second application, we investigate an intriguing situation where the inclusion of non-local fluctuations significantly changes the picture provided by a purely local description of the correlations and leads to an extended region of coexisting metastable metallic and insulating phases

The ROD crate DAQ software framework of the ATLAS data acquisition system

In the ATLAS experiment at the LHC, the ROD Crate DAQ provides a complete software framework to implement data acquisition functionality at the boundary between the detector specific electronics and the common part of the data acquisition system. Based on a plugin mechanism, it allows selecting and using common services (like data output and data monitoring channels) and developing software to control and acquire data from detector specific modules providing the infrastructure for control, monitoring and calibration. Including also event building functionality, the ROD Crate DAQ is intended to be the main data acquisition tool for the first phase of detector commissioning. This paper presents the design, functionality and performance of the ROD Crate DAQ and its usage in the ATLAS data acquisition system and during detector tests

Measurement of the cross-section and charge asymmetry of WW bosons produced in proton-proton collisions at s=8\sqrt{s}=8 TeV with the ATLAS detector

This paper presents measurements of the $W^+ \rightarrow \mu^+\nu$ and $W^- \rightarrow \mu^-\nu$ cross-sections and the associated charge asymmetry as a function of the absolute pseudorapidity of the decay muon. The data were collected in proton--proton collisions at a centre-of-mass energy of 8 TeV with the ATLAS experiment at the LHC and correspond to a total integrated luminosity of 20.2~\mbox{fb^{-1}}. The precision of the cross-section measurements varies between 0.8% to 1.5% as a function of the pseudorapidity, excluding the 1.9% uncertainty on the integrated luminosity. The charge asymmetry is measured with an uncertainty between 0.002 and 0.003. The results are compared with predictions based on next-to-next-to-leading-order calculations with various parton distribution functions and have the sensitivity to discriminate between them.Comment: 38 pages in total, author list starting page 22, 5 figures, 4 tables, submitted to EPJC. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/STDM-2017-13

Search for squarks and gluinos with the ATLAS detector in final states with jets and missing transverse momentum using √s=8 TeV proton-proton collision data

A search for squarks and gluinos in final states containing high-p T jets, missing transverse momentum and no electrons or muons is presented. The data were recorded in 2012 by the ATLAS experiment in s√=8 TeV proton-proton collisions at the Large Hadron Collider, with a total integrated luminosity of 20.3 fb−1. Results are interpreted in a variety of simplified and specific supersymmetry-breaking models assuming that R-parity is conserved and that the lightest neutralino is the lightest supersymmetric particle. An exclusion limit at the 95% confidence level on the mass of the gluino is set at 1330 GeV for a simplified model incorporating only a gluino and the lightest neutralino. For a simplified model involving the strong production of first- and second-generation squarks, squark masses below 850 GeV (440 GeV) are excluded for a massless lightest neutralino, assuming mass degenerate (single light-flavour) squarks. In mSUGRA/CMSSM models with tan β = 30, A 0 = −2m 0 and μ > 0, squarks and gluinos of equal mass are excluded for masses below 1700 GeV. Additional limits are set for non-universal Higgs mass models with gaugino mediation and for simplified models involving the pair production of gluinos, each decaying to a top squark and a top quark, with the top squark decaying to a charm quark and a neutralino. These limits extend the region of supersymmetric parameter space excluded by previous searches with the ATLAS detector

Inclusive search for same-sign dilepton signatures in pp collisions at root s=7 TeV with the ATLAS detector

An inclusive search is presented for new physics in events with two isolated leptons (e or mu) having the same electric charge. The data are selected from events collected from p p collisions at root s = 7 TeV by the ATLAS detector and correspond to an integrated luminosity of 34 pb(-1). The spectra in dilepton invariant mass, missing transverse momentum and jet multiplicity are presented and compared to Standard Model predictions. In this event sample, no evidence is found for contributions beyond those of the Standard Model. Limits are set on the cross-section in a fiducial region for new sources of same-sign high-mass dilepton events in the ee, e mu and mu mu channels. Four models predicting same-sign dilepton signals are constrained: two descriptions of Majorana neutrinos, a cascade topology similar to supersymmetry or universal extra dimensions, and fourth generation d-type quarks. Assuming a new physics scale of 1 TeV, Majorana neutrinos produced by an effective operator V with masses below 460 GeV are excluded at 95% confidence level. A lower limit of 290 GeV is set at 95% confidence level on the mass of fourth generation d-type quarks

Measurement of the top quark-pair production cross section with ATLAS in pp collisions at \sqrt{s}=7\TeV

A measurement of the production cross-section for top quark pairs(\ttbar) in $pp$ collisions at \sqrt{s}=7 \TeV is presented using data recorded with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. Events are selected in two different topologies: single lepton (electron $e$ or muon $\mu$) with large missing transverse energy and at least four jets, and dilepton ($ee$, $\mu\mu$ or $e\mu$) with large missing transverse energy and at least two jets. In a data sample of 2.9 pb-1, 37 candidate events are observed in the single-lepton topology and 9 events in the dilepton topology. The corresponding expected backgrounds from non-\ttbar Standard Model processes are estimated using data-driven methods and determined to be $12.2 \pm 3.9$ events and $2.5 \pm 0.6$ events, respectively. The kinematic properties of the selected events are consistent with SM \ttbar production. The inclusive top quark pair production cross-section is measured to be \sigmattbar=145 \pm 31 ^{+42}_{-27} pb where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The measurement agrees with perturbative QCD calculations.Comment: 30 pages plus author list (50 pages total), 9 figures, 11 tables, CERN-PH number and final journal adde