• Energy Research
• Open Access close
• JP close

Fullerene-based materials are widely used as acceptor and electron transport layer materials in organic and planar perovskite solar cells. Modeling of electronic properties such as band alignment and charge transport for these applications is typically done using optimized geometries. Here, we estimate the effects of nuclear motions on band structure, and electron and hole transport in two prototypical fullerenes, C60 and C70. We model the dynamics in solid fullerenes using Density Functional Tight Binding and we use the Density Functional Theory based Projection of Monomer Orbitals on Dimer Orbitals (DIPRO) approach to estimate the effects on the charge transfer integral in the Marcus approximation. We show that room-temperature molecular dynamics cause a shift and spread of frontier orbital energies on the order of 0.1 eV, which leads to an increase by more than a factor of two in the Marcus exponent, and can cause a decrease by up to orders of magnitude in the overlap integral, leading, in most cases, to an overall decrease in the charge transport rate.

Accelerators for heavy-ion inertial fusion energy (HIF) have an economic incentive to fit beam tubes tightly to beams, putting them at risk from electron clouds produced by emission of electrons and gas from walls. Theory and PIC simulations suggest that the electrons will be radially trapped in the /spl ges/1 kV ion-beam potential. We are beginning studies on the High-Current Experiment (HCX) with unique capabilities to characterize electron production and trapping, the effects on ion beams, and mitigation techniques. We are measuring the flux of electrons and gas evolved from a target, whose angle to the beam can be varied between 78/spl deg/ and 88/spl deg/ from normal incidence. Quadrupole magnets are operating with a variety of internal charged particle diagnostics to measure the beam halo loss, net charge, electron ionization rate, and gas density.

Dans les latitudes tempérées élevées, les ongulés donnent généralement naissance dans une fenêtre temporelle étroite lorsque les conditions sont optimales pour la survie de la progéniture au printemps ou au début de l'été, et utilisent une photopériode changeante pour les conceptions temporelles afin d'anticiper ces conditions. Cependant, dans les basses latitudes tropicales, la variation de la durée du jour est minime et la variation des précipitations rend le cycle saisonnier moins prévisible. Néanmoins, plusieurs espèces d'ongulés conservent des pics de naissance étroits dans de telles conditions, tandis que d'autres montrent que les naissances se propagent assez largement tout au long de l'année. Nous avons étudié comment la variation des précipitations d'une année à l'autre et d'une année à l'autre a influencé le moment de la reproduction de quatre espèces d'ongulés montrant ces modèles contrastés dans la région de Masai Mara au Kenya. Les quatre espèces présentaient des pics de naissance au cours de la période optimale putative au début de la saison humide. Pour le hartebeest et l'impala, le pic de naissance est diffus et la progéniture naît tout au long de l'année. En revanche, le topi et le phacochère ont montré une concentration saisonnière étroite de naissances, avec des conceptions supprimées une fois que les précipitations mensuelles sont tombées en dessous d'un seuil. Les fortes précipitations de la saison précédente et les fortes pluies précoces de l'année en cours ont amélioré la survie au stade juvénile de toutes les espèces, à l'exception de l'impala. Nos résultats révèlent comment la variation des précipitations affectant la croissance des graminées et donc la nutrition des herbivores peut régir la phénologie reproductive des ongulés dans les latitudes tropicales où la variation de la longueur du jour est minime. Le mécanisme sous-jacent semble être la suppression des conceptions une fois que les gains nutritionnels deviennent insuffisants. En réagissant de manière proximale à la variation des précipitations au cours de l'année, les ongulés de la savane tropicale sont moins susceptibles d'être affectés négativement par les conséquences du réchauffement climatique sur la phénologie de la végétation que les ongulés du Nord montrant un contrôle photopériodique plus rigide sur le moment de la reproduction. En latitudes templadas altas, los ungulados generalmente dan a luz dentro de una ventana de tiempo estrecha cuando las condiciones son óptimas para la supervivencia de la descendencia en primavera o principios del verano, y utilizan conceptos cambiantes de fotoperíodo a tiempo para anticipar estas condiciones. Sin embargo, en latitudes tropicales bajas, la variación de la duración del día es mínima, y la variación de las precipitaciones hace que el ciclo estacional sea menos predecible. Sin embargo, varias especies de ungulados conservan picos de nacimiento estrechos en tales condiciones, mientras que otras muestran nacimientos muy extendidos a lo largo del año. Investigamos cómo la variación interanual de las precipitaciones influyó en el tiempo reproductivo de cuatro especies de ungulados que muestran estos patrones contrastantes en la región de Masai Mara en Kenia. Las cuatro especies exhibieron picos de nacimiento durante el periodo óptimo putativo en la estación húmeda temprana. Para hartebeest e impala, el pico de nacimiento era difuso y las crías nacían durante todo el año. Por el contrario, topi y jabalí mostraron una estrecha concentración estacional de nacimientos, con concepciones suprimidas una vez que las precipitaciones mensuales cayeron por debajo de un nivel umbral. Las altas precipitaciones en la temporada anterior y las altas lluvias tempranas en el año en curso mejoraron la supervivencia en la etapa juvenil para todas las especies, excepto los impalas. Nuestros hallazgos revelan cómo la variación de la precipitación que afecta el crecimiento de la hierba y, por lo tanto, la nutrición de los herbívoros, puede gobernar la fenología reproductiva de los ungulados en latitudes tropicales donde la variación de la duración del día es mínima. El mecanismo subyacente parece ser la supresión de las concepciones una vez que las ganancias nutricionales se vuelven insuficientes. Al responder proximalmente a la variación de las precipitaciones dentro del año, es menos probable que los ungulados de la sabana tropical se vean afectados negativamente por las consecuencias del calentamiento global para la fenología de la vegetación que los ungulados del norte que muestran un control fotoperiódico más rígido sobre el tiempo reproductivo. In high temperate latitudes, ungulates generally give birth within a narrow time window when conditions are optimal for offspring survival in spring or early summer, and use changing photoperiod to time conceptions so as to anticipate these conditions. However, in low tropical latitudes day length variation is minimal, and rainfall variation makes the seasonal cycle less predictable. Nevertheless, several ungulate species retain narrow birth peaks under such conditions, while others show births spread quite widely through the year. We investigated how within-year and between-year variation in rainfall influenced the reproductive timing of four ungulate species showing these contrasting patterns in the Masai Mara region of Kenya. All four species exhibited birth peaks during the putative optimal period in the early wet season. For hartebeest and impala, the birth peak was diffuse and offspring were born throughout the year. In contrast, topi and warthog showed a narrow seasonal concentration of births, with conceptions suppressed once monthly rainfall fell below a threshold level. High rainfall in the previous season and high early rains in the current year enhanced survival into the juvenile stage for all the species except impala. Our findings reveal how rainfall variation affecting grass growth and hence herbivore nutrition can govern the reproductive phenology of ungulates in tropical latitudes where day length variation is minimal. The underlying mechanism seems to be the suppression of conceptions once nutritional gains become insufficient. Through responding proximally to within-year variation in rainfall, tropical savanna ungulates are less likely to be affected adversely by the consequences of global warming for vegetation phenology than northern ungulates showing more rigid photoperiodic control over reproductive timing. في خطوط العرض المعتدلة العالية، تلد ذوات الحوافر عمومًا في غضون فترة زمنية ضيقة عندما تكون الظروف مثالية لبقاء النسل في الربيع أو أوائل الصيف، وتستخدم تغيير الفترة الضوئية إلى مفاهيم زمنية لتوقع هذه الظروف. ومع ذلك، في خطوط العرض الاستوائية المنخفضة، يكون تباين طول اليوم ضئيلًا، ويجعل تباين هطول الأمطار الدورة الموسمية أقل قابلية للتنبؤ. ومع ذلك، فإن العديد من الأنواع ذوات الحوافر تحتفظ بقمم ولادة ضيقة في ظل هذه الظروف، في حين أن البعض الآخر يظهر أن الولادات تنتشر على نطاق واسع خلال العام. لقد حققنا في كيفية تأثير التباين في هطول الأمطار خلال العام وبين الأعوام على التوقيت التكاثري لأربعة أنواع من ذوات الحوافر تظهر هذه الأنماط المتناقضة في منطقة ماساي مارا في كينيا. أظهرت جميع الأنواع الأربعة قمم ولادة خلال الفترة المثلى المفترضة في موسم الأمطار المبكر. بالنسبة لحيوان النحل والامبالا، كانت ذروة الولادة منتشرة وولدت ذرية على مدار العام. على النقيض من ذلك، أظهر التوبي والخنزير الحربي تركيزًا موسميًا ضيقًا للولادات، مع قمع المفاهيم بمجرد انخفاض هطول الأمطار الشهري إلى ما دون مستوى العتبة. عزز ارتفاع هطول الأمطار في الموسم السابق وارتفاع الأمطار المبكرة في العام الحالي البقاء على قيد الحياة في مرحلة الشباب لجميع الأنواع باستثناء الإمبالا. تكشف النتائج التي توصلنا إليها كيف أن تباين هطول الأمطار الذي يؤثر على نمو العشب وبالتالي تغذية الحيوانات العاشبة يمكن أن يحكم الفينولوجيا الإنجابية لذوات الحوافر في خطوط العرض الاستوائية حيث يكون تباين طول اليوم ضئيلًا. يبدو أن الآلية الأساسية هي قمع المفاهيم بمجرد أن تصبح المكاسب الغذائية غير كافية. من خلال الاستجابة القريبة من التباين في هطول الأمطار خلال العام، فإن ذوات الحوافر في السافانا الاستوائية أقل عرضة للتأثر سلبًا بعواقب الاحترار العالمي على فينولوجيا الغطاء النباتي من ذوات الحوافر الشمالية التي تظهر تحكمًا دوريًا ضوئيًا أكثر صرامة في توقيت التكاثر.

We investigate the driving behavior differences at unsignalized intersections between expert and nonexpert drivers. By analyzing real-world driving data, significant differences were seen in pedal operations but not in steering operations. Easing accelerator behaviors before entering unsignalized intersections were especially seen more often in expert driving. We propose two prediction models for driving behaviors in terms of traffic conditions and driver types: one is based on multiple linear regression analysis, which predicts whether the driver will steer, ease up on the accelerator, or brake. The second predicts driver decelerating intentions using a Bayesian Network. The proposed models could predict the three driving actions with over 70% accuracy, and about 50% of decelerating intentions were predicted before entering unsignalized intersections.

Real-time pricing demand response programs (RTP-DRPs) are practical measures that ensure the end user's profitability from using electricity by adjusting the supply and demand equilibrium without activating costly solutions. This study explores the potential of RTP-DRPs by developing and applying a region-wise modeling approach based on maximizing the end user's social welfare in the wholesale electricity market in Japan. The regions of the wholesale market are classified based on their response into regions with excess supply, regions with high demand burden, and regular suppliers of inter-regional connections. The results revealed that the RTP-DRPs could potentially reduce the peak demand of the residential sector in Chubu, Chugoku, Kansai, Kyushu, Tokyo, and Tohoku by 1.91%-7.81%. Meanwhile, in Hokkaido, Hokuriku, and Shikoku, by 16.13%-22.9%. The avoided greenhouse emission (GHG) in Tokyo is estimated to be 82.6 and 192.2 tons in summer and winter, respectively.

Clustered DNA damage is a specific type of DNA damage induced by ionizing radiation. Any type of ionizing radiation traverses the target DNA molecule as a beam, inducing damage along its track. Our previous study showed that clustered DNA damage yields decreased with increased linear energy transfer (LET), leading us to investigate the importance of clustered DNA damage in the biological effects of heavy ion beam radiation. In this study, we analyzed the yield of clustered base damage (comprising multiple base lesions) in cultured cells irradiated with various heavy ion beams, and investigated isolated base damage and the repair process in post-irradiation cultured cells. Chinese hamster ovary (CHO) cells were irradiated by carbon, silicon, argon and iron ion beams with LETs of 13, 55, 90 and 200 keV µm(-1), respectively. Agarose gel electrophoresis of the cells with enzymatic treatments indicated that clustered base damage yields decreased as the LET increased. The aldehyde reactive probe procedure showed that isolated base damage yields in the irradiated cells followed the same pattern. To analyze the cellular base damage process, clustered DNA damage repair was investigated using DNA repair mutant cells. DNA double-strand breaks accumulated in CHO mutant cells lacking Xrcc1 after irradiation, and the cell viability decreased. On the other hand, mouse embryonic fibroblast (Mef) cells lacking both Nth1 and Ogg1 became more resistant than the wild type Mef. Thus, clustered base damage seems to be involved in the expression of heavy ion beam biological effects via the repair process.