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Towards the standardization of biochar analysis: the COST action TD1107 interlaboratory comparison
(2016)
Biochar produced by pyrolysis of organic residues is increasingly used for soil amendment and many other applications. However, analytical methods for its physical and chemical characterization are yet far from being specifically adapted, optimized, and standardized. Therefore, COST Action TD1107 conducted an interlaboratory comparison in which 22 laboratories from 12 countries analyzed three different types of biochar for 38 physical–chemical parameters (macro- and microelements, heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons, pH, electrical conductivity, and specific surface area) with their preferential methods. The data were evaluated in detail using professional interlaboratory testing software. Whereas intralaboratory repeatability was generally good or at least acceptable, interlaboratory reproducibility was mostly not (20% < mean reproducibility standard deviation < 460%). This paper contributes to better comparability of biochar data published already and provides recommendations to improve and harmonize specific methods for biochar analysis in the future.
An international intercomparison involving eight national metrology institutes (NMIs) was conducted to establish their current measurement capabilities for determining five selected congeners from the brominated flame retardant classes polybrominated diphenyl ethers and polybrominated biphenyls. A candidate reference material consisting of polypropylene fortified with technical mixtures of penta-, octa- and decabromo diphenyl ether and decabromo biphenyl, which was thoroughly assessed for material homogeneity and stability, was used as study material. The analytical procedures applied by the participants differed with regard to sample pre-treatment, extraction, clean-up, employed calibrants and type of calibration procedure as well as regarding analytical methods used for separation, identification and quantification of the flame retardant congeners (gas chromatography coupled to an electron capture detector (GC-ECD), gas chromatography-mass spectrometry in the electron ionisation mode (GC-EI-MS), gas chromatography-mass spectrometry in the electron capture negative ionisation mode (GC-ECNI-MS), and liquid chromatography-inductive coupled plasma-mass spectrometry (LC-ICP-MS)). The laboratory means agreed well with relative standard deviations of the mean of means of 1.9%, 4.8%, 5.5% and 5.4% for brominated diphenyl ether (BDE) 47, 183 and 209 and for the brominated biphenyl (BB) congener 209, respectively. For BDE 206, a relative standard deviation of 28.5% was obtained. For all five congeners, within-laboratory relative standard deviations of six measurements obtained under intermediate precision conditions were between 1% and 10%, and reported expanded measurements uncertainties typically ranged from 4% to 10% (8% to 14% for BDE 206). Furthermore, the results are in good agreement with those obtained in the characterization exercise for determining certified values for the flame retardant congeners in the same material. The results demonstrate the state-of-the-art measurement capabilities of NMIs for quantifying representative BDE congeners and BB 209 in a polymer. The outcome of this intercomparison (pilot study) in conjunction with possible improvements for employing exclusively calibrants with thoroughly assessed purity suggests that a key comparison aiming at underpinning calibration and measurement capability (CMC) claims of NMIs can be conducted.
This paper describes Food-MetNet, a coordinated preparatory initiative to establish the European Metrology Network on Food Safety (EMN-FS). Food-MetNet aims to establish a long-term ongoing dialogue between the metrology community and relevant stakeholders, in particular, European Union Reference Laboratories (EURLs), National Reference Laboratories (NRLs) and the Joint Research Centre (JRC). This dialogue is meant to support the collection of needs from stakeholders, the take-up of metrological research output and the development of the roadmaps needed to navigate future research.
Die Verwendung offener Standards bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, gerade im Bereich des Datenaustausches, Datenlagerung, aber auch der Interoperabilität. GML und CityGML sind hervorragende Beispiele für die Beschreibung von Realweltobjekten mittels eines offenen Standards wohingegen SensorML dazu dient, Messungen, Sensoren und Messplattformen zu beschreiben. Die Verwendung solcher Standards eröffnet dem Nutzer nicht nur die Möglichkeiten der Verwendung einer gemeinsamen standardisierten Sprache, sondern auch die Nutzung von offenen Servicestandards, wie Web Feature Service (WFS), Web Map Service (WMS) oder von Sensor Observation Services (SOS).
Die Kombination von Geodaten- und Sensorstandards in einer Dienste- und Servicearchitektur geht über bisherige am Markt existierende Lösungen hinaus und schafft eine neuartige Plattform für die Bauwerksüberwachung, die weit mehr als ein simples Datenhaltungsmodell darstellt. Die in diesem Beitrag vorgestellte Plattform ermöglicht eine direkte Integration von Sensordaten sowie deren Bereitstellung durch eine offene Standardsprache. Dabei sind alle Zwischenschritte jederzeit über eine offene Diensteschnittstelle adressierbar und können so verschiedenen Akteuren zur Verfügung gestellt werden. Das große Potential und der Mehrwert eines derartigen Informationssystems liegt vor allem in der permanenten Verfüg-barkeit von Mess- und Objektdaten und einer damit verbundenen integrierten Analyse der Sensormessdaten in Kombination mit einem Finite-Elemente-Modell (FEM), basierend auf den Objektdaten. Die automatische Ableitung eines FE-Modells aus dem 3D-Bauwerks-modell, die Visualisierung der FEM-Simulationsergebnisse anhand des Bauwerksmodells, die Bereitstellung von Messrohdaten und Sensorinformationen zu jedem Messzeitpunkt machen die Plattform zu einem universell einsetzbaren Werkzeug im Bereich der Bauwerksüberwachung. In diesem Beitrag werden die einzelnen Bausteine, die verwendeten Standards und die Interaktion der einzelnen Komponenten zu einem Gesamtsystem vorgestellt.
Der Frequenzbereich der Terahertzwellen liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und dem infraroten Licht – also etwa im Bereich von 0,1 bis 10 Terahertz (THz). Der VDI-Statusreport „Terahertzsysteme und Anwendungen“ stellt die unterschiedlichen Konzepte für Terahertzsysteme vor und zeigt Anwendungsbeispiele, bei denen die Terahertztechnik erfolgreich eingesetzt wird. Umfangreiche Literaturangaben ermöglichen eine intensivere Beschäftigung mit allen Themen des VDI-Statusreports.
Diaminodicyanoquinones: Fluorescent dyes with high dipole moments and electron-acceptor properties
(2019)
Fluorescent dyes are applied in various fields of research,includingsolarcellsandlight-emittingdevices,andas reporters for assays and bioimaging studies.Fluorescent dyes with an added high dipole moment pave the way to nonlinear optics and polarity sensitivity.Redox activity makes it possible to switch the moleculeQsphotophysical properties.Diaminodicyanoquinone derivatives possess high dipole moments,yet only lowfluorescence quantum yields,and have therefore been neglected as fluorescent dyes.Here we investigate the fluorescencepropertiesofdiaminodicyanoquinonesusingacombined theoretical and experimental approach and derive molecules with afluorescence quantum yield exceeding 90%. The diaminodicyanoquinone core moiety provides chemical versatility and can be integrated into novel molecular architectures with unique photophysical features.
Die nicht ionisierende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Terahertz-Frequenzen ermöglicht berührungslose und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik in zahlreichen Bereichen. Nach ersten Anwendungen in der Astronomie und der Atmosphärenforschung wurden in letzter Zeit Anwendungsfelder in der Sicherheitstechnik, der Medizintechnik, der Nachrichtentechnik und der zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle erschlossen. Dielektrische Materialien wie Kunststoffe und Keramiken können von Terahertz-Wellen durchdrungen werden. Das ermöglicht Untersuchungen des Objektinneren ohne spezielle Schutzmaßnahmen, wie sie z.B. beim Röntgen notwendig sind. Die Richtlinie erleichtert die Verständigung zwischen Nutzern, Herstellern und dem Vertrieb von Terahertz-Systemen. In der Richtlinie werden bekannte Einsatzgebiete sowie die eingesetzten Verfahren und Funktionsprinzipien aufgeführt, um den Leser bei der Auswahlentscheidung zu unterstützen. Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen und Hinweisen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zum Strahlenschutz und zur regulierten Frequenzvergabe werden die verschiedenen Geräteklassen von Terahertz-Systemen ausführlich vorgestellt. Die Richtlinie gibt Hinweise zur messtechnischen Charakterisierung von Terahertz-Wellen. Einsatzgebiete von Terahertz-Systemen, wie die zerstörungsfreie Prüfung, die Dicken- und Abstandsmessung, die Tomografie und die chemische Analytik, werden mit ihren spezifischen Eigenschaften im Detail beschrieben. Umfangreiche Literaturverweise vereinfachen eine vertiefte Beschäftigung mit den Themen der Richtlinie. Eine tabellarische Übersicht mit einer Zusammenfassung, welche Terahertz-Systeme für welche Anwendungsfelder eingesetzt werden können, vervollständigt die Richtlinie.
Diese Richtlinie definiert Kenngrößen und Messverfahren, um Terahertzsysteme für die Zeitbereichsspektroskopie (TDS)zu spezifizieren. So können Hersteller ihre Systeme übereinstimmend beschreiben und Anwender einfach Systeme vergleichen. Systeme für die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie sind aktive Systeme und nutzen verschiedene Techniken sowohl zur Erzeugung als auch zur zeitaufgelösten Messung von breitbandigen Terahertzimpulsen. Die dazugehörigen Terahertzspektren und -Phasen werden nach einer zeitlichen Abtastung über eine Fourier-Transformation berechnet. In dieser Richtlinie wird ein Überblick über die Funktionsweisen von Zeitbereichsspektrometern gegeben, die eingesetzten Messverfahren näher erläutert sowie die benötigten Begriffe und Kenngrößen definiert. Die Richtlinie konzentriert sich dabei auf Systeme, die auf sogenannten Abtastmessverfahren (Sampling-Messverfahren) basieren.
The use of open GIS standards offers a broad variety of potential, particularly in the field of data exchange, data storage, and interoperability. GML and CityGML are excellent examples for the ontological description of real world objects by means of an open standard whereas SensorML serves to describe measurements, sensors and measuring platforms. The use of such standards offers not only the possibility of using a common standardised language, but also the use of open service standards. The combination of spatial data and sensor standards in services and service-oriented architectures goes far beyond previous existing solutions on the market and provides a novel platform for monitoring structures. That in fact is far more than a simple data storage model. The methods and models presented in this contribution allow a direct integration of sensor data and its provision through an open standard language. In this case, all the intermediate steps at any time through an open service interface are addressed and may be made available and provided to different actors and stakeholders participating in a construction scenario. The great potential and the added value of such an information system is the permanent availability of measurement and object data and an associated integrated analysis of sensor data in combination with a finite element model (FEM). The automatic derivation of a finite element model from the 3D structure model, the visualisation of FEM, the provision of raw (measurement) data and sensor information for each time of measurement transform the platform into a universal tool in the field of structural monitoring. This contribution introduces the individual components, the standards used and the interaction between the components to an overall system.
The coherent exchange of optical near fields between two neighbouring dipoles plays an essential role in the optical properties, quantum dynamics and thus the function of many naturally occurring and artificial nanosystems. These interactions are challenging to quantify experimentally. They extend over only a few nanometres and depend sensitively on the detuning, dephasing and relative orientation (that is, the vectorial properties) of the coupled dipoles. Here, we introduce plasmonic nanofocusing spectroscopy to record coherent light scattering spectra with 5 nm spatial resolution from the apex of a conical gold nanotaper.
The apex is excited solely by evanescent fields and coupled to plasmon resonances in a single gold nanorod. We resolve resonance energy shifts and line broadenings as a function of dipole distance and relative orientation. We demonstrate how These phenomena arise from mode couplings between different vectorial components of the interacting optical near fields, specifically from the coupling of the nanorod to both transverse and longitudinal polarizabilities of the taper apex.