Opin visindi
Not a member yet
2982 research outputs found
Sort by
Saddle Point Search Methods for Calculations of Excited Electronic States
Get PDFVariational density functional calculations provide an improved description
of electronic excitations with large change of the electron density
compared to the frequently used adiabatic linear-response time-dependent
density functional theory (TDDFT), as the orbitals are variationally optimized
for the excited states. However, the fact that excited states are
typically saddle points on the surface describing the variation of the
energy of the system as a function of the electronic degrees of freedom
requires identification of the directions along which the energy has to
be maximized. A novel direct optimization generalized mode following
approach (DO-GMF) is introduced that converges on an nth-order saddle
point by inverting the components of the gradient in the direction
of the eigenvectors corresponding to the n lowest eigenvalues of the
electronic Hessian matrix. This approach has the distinct advantages
of inherently avoiding variational collapse to the ground state without
additional methods and following a chosen excited state by its saddle
point order through molecular configurations where the symmetry of the
single determinant wave function is broken. It thereby makes it possible
to calculate challenging charge transfer excitations, avoided crossings
and conical intersections where other state-specific methods tend to fail.
Additional implementation challenges introduced by Perdew-Zunger selfinteraction
correction are overcome by extending the DO-GMF method.
The method is demonstrated in calculations of potential energy curves
for the ethene and dihydrogen molecules. Results of calculations are
presented for challenging charge transfer excitations in organic molecules
and the negatively charged nitrogen-vacancy defect in diamond.Hnikareglureikningar með þéttnifellum gefa betri lýsingu á rafeindaörvunum
þegar rafeindaþéttnin breytist verulega heldur en sú aðferð sem
nú er oftast notuð og byggist á tímaháðum þéttnifellareikningum með
adíabatnálgun og línulegri svörun (TDDFT). Lögun orkuyfirborða sem
nálgast hvort annað, so sem við skörunarforðun og keilusniðsmót, er
einnig betur lýst því svigrúmin eru bestuð fyrir örvuðu ástöndin. En, örvuð
ástönd eru yfirleitt söðulpunktar á orkuyfirborðinu sem sýnir hvernig
orka kerfisins er háð frelsisgráðum rafeindanna og því er nauðsynlegt að
finna þær stefnur þar sem hámarka þarf orkuna. Nýstárleg aðferð sem
byggist á beinni bestun og útvíkkaðri háttafylgni (DO-GMF) er sett fram
til að ná samleitni á n-tu gráðu söðulpunkta með því að snúa við þeim
þáttum stigilsins sem eru í stefnu eiginvigra lægstu n eigingilda Hessian
fylkisins. Þessi aðferð hefur þá kosti að engin viðbótarskilyrði þarf til að
forða reikningunum frá því að hrapa niður á grunnástandið vegna þess
að söðulpunkti af tiltekinni gráðu er fylgt í gegnum atóm uppraðanir þar
sem samhverfa einákveðu bylgjufallsins brotnar. Þar með getur aðferðin
lýst erfiðum hleðslufærslu örvunum, skörunarforðun og keilusniðsmótum
þar sem aðrar ástandsmiðaðar aðferðir eiga það til að bregðast. Viðbótar
áskoranir sem koma fram þegar Perdew-Zunger sjálfvíxlverkunarleiðrétting
er gerð hafa verið leystar með því að útvíkka beinu bestunaraðferðina.
Sýnt er fram á kosti aðferðinnar í reikningum á eþen og vetnissameindum.
Niðurstöðum úr reikningum á vandasömum hleðslufærsluörvunum í
lífrænum sameindum sem og neikvætt hlaðinni köfnunarefnis-eyðuveilu
í demanti er lýst.Icelandic Research Fund grant agreement number 21775
Rethinking Truth and Method in Light of Gadamer’s Later Interpretation of Plato
Get PDFAs is well known, Plato was a significant influence on Gadamer’s thought. Nevertheless, Gadamer’s interpretation of Plato changed through the years, and he became increasing sympathetic towards Plato in his later works after 1960’s Truth and Method. This article will examine how Gadamer’s writings on Plato after Truth and Method may inform our interpretation of his magnum opus. I will present the case that this not only leads to rethinking Gadamer’s relation to Plato, but also has wider implications for his hermeneutics and for potential reconsiderations of key aspects of the text. I point to the possibility that if we do not sufficiently appreciate these changes in Gadamer’s interpretation of Plato, this may not only distort our understanding of Gadamer’s reading of Plato, but perhaps more importantly neglect how Platonic conceptions may inform his own hermeneutic project as it is outlined in Truth and Method.Icelandic Research Fund, grant number 207185-051Post-prin
Electrochemical Ammonia Synthesis on Transition Metal Carbides and Carbonitrides
Get PDFThe world population is rising dramatically over the next 80 years, potentially reached to 11 billion people before stabilizing at the end of the century. This population growth will need higher food production, which can be accomplished more efficiently by using synthetic fertilizers instead of conventional manure. The large-scale catalytic Haber-Bosch process is currently used in the commercial production of synthetic fertilizers, notably ammonia. This method uses hydrogen gas (produced from natural gas or coal) and nitrogen as reagents to create ammonia over an iron-based catalyst, yielding carbon dioxide as a byproduct. Unfortunately, this strategy generates about 1% of world CO2 emissions, increasing climate change. Furthermore, due to the enormous energy requirements required to break the stable dinitrogen molecule, the process occurs at high pressures and temperatures, necessitating massive, centralized ammonia production plants.
This thesis explores the electrochemical nitrogen reduction process, which has the potential to directly create ammonia from nitrogen and water using electricity as an energy source. This method could potentially result in a carbon-neutral process if the electricity is generated by renewable sources such as wind or solar power. Furthermore, the process may operate at (near) ambient conditions, allowing for localized production without the need for shipping or storage.
We present the computational design of potential new, cost-efficient electrocatalysts composed of transition metal carbides and carbonitrides in this thesis. These materials are predicted to facilitate the electrochemical reduction of molecular nitrogen to ammonia in aqueous media under ambient conditions with only a small applied bias. Electronic structure calculations at the density functional theory level are utilized to evaluate the performance of this new class of materials for electrochemical ammonia formation. The predominant reaction mechanism enabling this process is identified as the Mars-van Krevelen mechanism, rather than the conventional associative or dissociative mechanisms.
Among a range of transition metal carbides and carbonitrides explored in this thesis, WC, TaC, VCN, and NbCN emerge as the most promising electrocatalysts, based on a comprehensive density functional theory analysis. These four materials exhibit greater activity toward nitrogen reduction compared to the competing hydrogen evolution reaction, unlike pure metal catalysts, which predominantly evolve hydrogen. We also investigate its stability against possible decomposition under operating conditions and poisoning. It is shown that extremely effective ammonia creation depends on particular single-crystal surfaces since polycrystalline surfaces can cause catalyst decomposition.
This work represents a significant step toward the development of a reasonably affordable process for synthesizing ammonia, therefore allowing the synthesis of high-value nitrogenous compounds directly from air, water, and renewable electricity under ambient conditions.Á næstu 80 árum er spáð dramatísk fólksfjölgun í heiminum sem gæti leitt til þess að
íbúafjöldi jarðarinnar muni ná 11 miljörðum áður en hann staðnar fyrir lok aldarinnar.
Þessi fólksfjöldi mun krefjast aukinnar matvælaframleiðslu, sem hægt er að ná á skilvirkari
hátt með tilbúnum áburði. Fjöldaframleiðsla á tilbúnum áburði, sér í lagi á ammóníaki, er
framkvæmd með aðferð Haber-Bosch. Þessi aðferð notar vetni (búið til frá jarðgasi eða
kolum) og köfnunarefni sem hvarfefni til að mynda ammóníak með járn-hvata, sem
myndar koltvíoxíð sem aukaafurð. Þessi aðferð er því miður ástæðan fyrir um 1% af CO2
losun mannkyns, sem eykur áhrif gróðurhúsaáhrifa á jörðinni. Þar að auki, vegna
stögugleika niturs sameindarinnar þarf mikla orku til að brjóta efnatengi hennar, þess
vegna þarf aðferðin háan þrýsting og hátt hitastig. Til þess að geta búið til þær aðstæður
fyrir ferlið þarf risastórar miðlægar ammóníakframleiðslustöðvar.
Þessi ritgerð kannar rafefnaafoxun köfnunarefnis, sem hefur möguleika á að framleiða
ammóníak úr köfnunarefni, vatni og rafmagni. Þessi aðferð gæti hugsanlega leitt til
kolefnislauss ferlis ef rafmagnið er framleitt með endurnýjanlegum orkugjöfum eins og
vind- eða sólarorku. Enn fremur getur ferlið gengið við (nánast) umhverfisaðstæður, sem
gerir staðbundna framleiðslu mögulega án þess að þurfa flutning eða geymslu.
Í ritgerðinni kynnum við reikniefnafræðilega hönnun á mögulegum nýjum, hagkvæmum
rafefnahvötum sem samanstanda af málmkarbíðum og málmkarbónítríðum. Við spáum
fyrir að tilteknir efnahvatar geti rafafoxað köfnunarefnissameindinni í ammóníak, í
vatnslausn við umhverfishita og -þrýsting með aðeins lítilli spennu. Þéttnifellafræðilegir
reikningar á rafeindabyggingu eru notaðir til að meta frammistöðu þessara nýju
rafhvataflokka fyrir ammóníakmyndun. Megin rafefnahvarfið sem gerir þetta ferli
mögulegt eru svokallað Mars-van Krevelen hvarfið, frekar en hefðbundin
samtengingarhvörf eða sundrunarhvarf.
Á meðal fjölmargra málmkarbíða og málmkarbónítríða efnahvata sem rannsakaðir eru í
þessari ritgerð eru WC, TaC, VCN og NbCN spáð fyrir um að vera efnilegir rafefnahvatar,
út frá yfirgripsmikilli greiningu með tölvureikningunum. Þessi fjögur efni sýna meiri virkni
fyrir ammóníaksmyndun en fyrir vetnismyndun sem er samkeppnishvarfið í þessu ferli.
Það er ólíkt hreinum málmhvötum sem framleiða aðalega vetni. Við rannsökum einnig
stöðugleika þeirra gegn mögulegu niðurbroti þeirra við notkunaraðstæður sem og að þeir
mengist. Sýnt er að mjög áhrifarík ammóníakmyndun byggist á sérstökum
einkristallayfirborðum þar sem fjölkristallayfirborð geta valdið niðurbroti hvatanna.
Þessi vinna er stórt skref í átt að þróun á sjálfbæru ferli fyrir ammóníakframleiðslu, sem
myndar verðmæt köfnunarefnissambönd beint úr lofti, vatni og endurnýjanlegu rafmagni
við umhverfisaðstæður.RANNÍS, Project Grant No. 20705
Design of Experiments Optimization of N-acyl and N-alkyl Chitosan Synthesis and Application Investigations
Get PDFKítósan er náttúruleg fjölliða með víðtækt notagildi. Hún er örveruhemjandi, óeitruð og
hefur lífsamrýmanleika auk þess að vera niðurbrjótanleg. Þessir eiginleikar gera
fjölliðuna áhugaverða til notkunar í lyfja- og læknisfræðilegum tilgangi. Rannsóknir á
kítósani snúa að þróun afleiða með betri leysni sem og aðra betrumbætta eiginleika.
Doktorsverkefnið fjallar um að þróa skilvirkar, hagkvæmar og uppskalanlegar aðferðir til
að framleiða N-alkýl og N-asýl kítósan afleiður, með svokölluðum "Design of
Experiments" (DoE) tilraunahönnnaraðferðum, og hámarka setni (e. degree of
substitution; DS) fjölliðunnar ásamt því að betrumbæta líffræðilega eiginleika hennar
með tilliti til notkunar í lyfja- og læknisfræði.
Fyrir efnasmíðar á N,N,N-trímetýlkítósan (TMC) voru framkvæmdar alls átta DOE
tilraunir, annað hvort runubundnar, þrepaskiptar og fullþáttaðar hannanir. Lykilbreytur
eins og alkýlerandi efni, basar, mólhlutföll, leysar, hitastig, aðferðir við bætingu basa,
sem og hvarftímar voru hámarkaðar. Efnasmíð í einu skrefi fyrir TMC var þróuð með
hárri setni af trímetýlhópum (e. Degree of trimethylation; DTM) án O-metýleringar. Til að
bregðast við seigju vanda í hvörfum var notast við nýjan basa, N,N-díísóprópýletýlamín
(DIPEA), með þrepaskiptri viðbætingu. Þessi nýja aðferð áætluð fyrir notkun á stærri
iðnaðarskala gaf háar heimtur á DTM án O-metýleringar. Fjöljónanlegar fléttu
nanóagnir(NPs) voru myndaðar á grunni TCM og kondríótín súlfats. In vitro prófanir á
lífsamrýmandleika og frumudrepandi eituráhrifum voru framkvæmdar á mennskum
þekjufrumum og krabbameinsfrumulínum með uppruna úr legi. Rannsökuð voru áhrif
DTM, mólþyngdar og myndun NPs.
DoE greining fyrir röð áður framkvæmdra tilrauna á efnasmíðaferlum fyrir samtengdar
kítósan-hýdroxýsinnamínsýru fjölliður var gerð. Borið var kennsl á lykilþætti ferlanna og
líffræðilegir eiginleikar samtengdra fjölliða, þar á meðal andoxunar- og örveruhemjandi
áhrif, voru rannsakaðir. Samböndin sýndu aukin andoxunaráhrif í samræmi við aukna
setni þegar notast var við ferrulínsýru og kaffínsýru sethópa. Í samanburði minnkuðu
örveruhemjandi áhrifin á þeim stofnum sem prófað var gegn með aukinni setni
samanborið við óbreytt kítósan.
Einnig var framkvæmd efnasmíð á N-betaín kítósani með HATU miðluðu kúplunarhvarfi
þar sem einfalt efnasmíðaferli var þróað með hárri setni í einu skrefi, án aðkomu
verndarhópa. Fullþátta (e. Full factorial) hönnun var notuð til að rannsaka mólhlutföll
HATU og þess basa sem notast var við í hvarfinu.
Í verkefninu var þróuð efnasmíð í einu skrefi fyrir TMC með allt að 72% DTM, sértæk
efnasmíð á kítósan-hýdroxýsinnamínfjölliðum með allt að 60% DS sem og hagkvæm
aðferð til efnasmíða á N-betaín kítósani með allt að 100% DS. DoE tilraunahönnun
reyndist mjög árangursrík þar sem notast var við kerfisbundna leið til hámörkunar á
smíði kítósan-afleiða með betrumbætta eiginleika fyrir notkun í lyfja- og læknisfræði.Chitosan, a biopolymer with broad applications, is valued for its antimicrobial, non-toxic, biocompatible, and biodegradable properties, making it particularly useful in healthcare. Chitosan derivatives, which have better solubility and enhanced properties, have been a key area of research. This thesis focuses on developing scalable and efficient processes for synthesizing N-alkyl and N-acyl chitosan derivatives and conjugates, using a Design of Experiments (DoE) approach to optimize the degree of substitution (DS) and improve biological properties for pharmaceutical and other medical applications. For the synthesis of N,N,N-trimethyl chitosan (TMC), eight experimental designs were conducted, including sequential, fractional, and full factorial designs. Key parameters, such as alkylating agents, bases, molar ratios, solvents, temperature, base addition (BA) techniques, and reaction times were optimized. A one-step method for TMC synthesis was developed, achieving high degrees of trimethylation (DTM) without O-methylation. To manage viscosity issues, incremental BA and the introduction of a new base, N,N-diisopropylethylamine (DIPEA) were implemented. A new, low-viscosity method scalable for industrial production was established, yielding high DTM without O-methylation. Polyelectrolyte complex nanoparticles (NPs) were created using TMC and chondroitin sulfate. In vitro biocompatibility and cytotoxicity tests were conducted using human endothelial cells and ovarian cancer cell lines. The effects of DTM, molecular weight, and NP formation were studied. The synthesis process of chitosan-hydroxycinnamic acid conjugates was investigated by performing analysis by DoE to a series of previously conducted experiments, that were analyzed manually at the time. Key factors were identified, and the biological properties of the conjugates, including antibacterial and antioxidant activities, were explored. The conjugates exhibited increasing antioxidant activity with increasing DS when using ferulic and caffeic acid. In contrast, the antibacterial activity against the tested pathogens decreased with increasing DS compared to unmodified chitosan. Additionally, the synthesis of N-betaine chitosan was explored using HATU coupling, creating a simple, one-step process with high DS, avoiding the need for multistep synthesis. A full factorial design investigated the molar ratios of HATU and the base used in the reaction. Overall, the work reported in this thesis developed a one-step synthesis method for TMC with up to 72% DTM, a selective synthesis of chitosan-hydroxycinnamic conjugates with DS up to 60%, and an efficient N-betaine chitosan synthesis method achieving up to 100% substitution. The DoE approach proved highly effective, offering a systematic way to optimize chitosan derivative synthesis for improved pharmaceutical and medical applications.RANNÍS Grant No. 185188-053
RANNÍS Grant No. 2112860-0611
Scandinavia-Japan Sasakawa Fund
Watanabe Trust Fun
Evolution of the Late Miocene Torfufell Central Volcano, North Iceland: Geology, magnetostratigraphy, geochemistry, age and geochronology
No full textJöklar ísaldar og vatnsföll hafa grafið sig inn í fjölda megineldstöðva sem mynduðust á Íslandi á Míósen og Plíósen og því má nú með góðu móti kanna innviði margra þeirra og rannsaka um leið gerð og þróun slíkra eldfjalla. Ritgerð þessi fjallar um megineldstöð innst í Eyjafirði sem myndaðist á Síð-Míósen og kennd er við Torfufell. Markmið verkefnisins er að lýsa þróun Torfufellseldstöðvarinnar og nánasta umhverfis hennar með nákvæmri jarðfræðikortlagningu, segulmælingum, jarðefnafræði, lýsingum á lykiljarðmyndunum og samþættingu við bæði gamlar og nýjar aldursákvarðanir. Þessar athuganir benda til að megineldstöðin hafi byrjað að hlaðast upp fyrir ~7,8-8,0 milljón árum og að fyrri stig upphleðslunnar hafi einkennst af basískum apalhraunum en seinni stig af fjölbreyttari bergtegundum, að meðtöldum ísúrum og súrum (þ.e. kísilríkum) myndunum. Í nokkrum opnum sést að þessar tvær lotur eru aðskildar af sérstæðu setlagi sem inniheldur gjósku, smektítleir og steingervinga, þ.e. viðarstein. Rýólítvirkni - sem hófst í eldstöðinni fyrir u.þ.b. 7,12 milljón árum og stóð yfir í um 400.000 ár - einkenndist bæði af innskotum og sprengiog hraungosum og myndaði margbrotna heild á miðsvæði eldvirkninnar. Þessi virkni í Torfufellseldstöðinni hófst á þýðingarmikilli stund í jarðsögu landsins, þ.e.a.s. á sama tíma og rekbeltaflutningur var að eiga sér stað, og gæti markað upphaf rekbeltisins sem nú er virkt á Norðurlandi. Torfufellseldstöðin var ekki í hópi hinna stóru megineldstöðva míósentímans. Kortlagningin bendir þó til að hún hafi risið nokkur hundruð metra yfir umhverfi sitt. Eldvirknin hélt áfram þar í grennd og smátt og smátt grófst hún í yngri jarðmyndanir og ummerki hennar hurfu af yfirborði jarðar. Löngu síðar grófu veðrunaröflin, einkum jöklar ísaldar, hana upp á ný og afhjúpuðu innviði hennar.Iceland features numerous Miocene and Pliocene central volcanoes that have been excavated
by rivers and glaciers, thereby providing excellent windows into their volcanic interiors and
opportunities to explore the construction and histories of volcanic edifices. At the same time,
addressing the timing of silicic volcanism and magmatism of ancient volcanic centres
provides spatio-temporal constraints that can significantly improve our understanding of the
geodynamic evolution of Iceland. This thesis aims at detailing the evolution of the Late
Miocene Torfufell central volcano and the surrounding area in central North Iceland through
detailed geological mapping, paleomagnetic measurements, geochemistry, descriptions of
key geological features, and integration with new and existing age data. These observations
indicate that the edifice construction commenced at ~7.8-8.0 Ma, with the early stages
featuring mafic effusive volcanism producing series of basaltic ā´a lavas and latter stages
typified by a broader compositional range, including intermediate and silicic volcanic
products. This volcanism was associated with intrusive activity on the form of mafic dykes
and silicic plugs. The two volcanic sequences are separated by a peculiar tephra-, smectiteand fossil-bearing sediment horizon in several outcrops. Silicic activity, which commenced
at approximately 7.12 Ma and lasted ~400.000 years, was characterized by both intrusions
and effusive and explosive volcanism and formed a complex in the central zone of the
volcano. The silicic magmatism at the Torfufell volcano took place at a crucial time in the
region’s geological history, in a period when a major reorganization of rift segments is
inferred and may mark the onset of the presently active rift in North Iceland. The Torfufell
central volcano was not among the large Miocene volcanos. However, the mapping indicates
a mountain that may have risen some hundred meters above its surroundings. The volcanic
activity continued in the vicinity and little by little it was covered by younger geological
formations. Finally its traces disappeared from the surface. Much later, the forces of erosion,
especially the Ice Age glaciers, uncovered it again and exposed its interiors.Rannís (174395-052)
NordSIM (737)
ÍSOR
Norðurork
Economic Assessment of Catfish Farming in Nigeria
Get PDFThis dissertation provides an economic assessment of catfish farming in Nigeria and offers actionable recommendations for revitalization. Data collection was conducted in two phases: a preliminary study involving 30 farms took place from July to August 2019 and in January 2020, followed by a national survey from May 2021 to February 2022, which included 609 farms. The dataset consists of variables such as production costs, quantities, socioeconomic information, farm types, pond types, feed types and market types. The data collection was carried out using a multi-stage sampling technique and electronic questionnaires. The research covered ten purposively selected states, with farmers randomly chosen within each state. The collected data was validated and cleaned to ensure accuracy. The study integrated both quantitative and qualitative approaches, employing profitability analyses, technical efficiency assessments, and policy evaluations. Key analytical techniques included budgetary analysis, stochastic frontier production functions, and regression models. The research also explored the impact of scale, experience, and the COVID-19 pandemic on profitability and efficiency.
While catfish farming in Nigeria is on the whole profitable, the profitability differs across scales with farms producing less than 5 tons per year being mostly unprofitable. The sector also faces significant challenges, including poor management practices, high operational costs, and the adverse effects of economic crises. The implications of this study are multifaceted, highlighting the need for targeted policy interventions to enhance the sustainability and profitability of catfish farming in Nigeria. Key recommendations include strengthening technical and financial support for small-scale farmers, improving access to high-quality inputs, and investing in comprehensive training programs to build farmer capacity and resilience. The research underscores the importance of developing contingency plans and support systems to navigate economic crises, such as the COVID-19 pandemic. Strategic policy interventions, improved training, better input management, and enhanced market strategies are essential for addressing these challenges. By implementing these recommendations, the catfish farming sector can overcome major current challenges, leading to increased production and profitability, enhanced sustainability, and improved livelihoods for farmers.Þessi ritgerð inniheldur greiningu á arðsemi eldis á grana í Nígeríu, ástæður
samdráttar í framleiðslu og mögulegum leiðum til þess að auka arðsemi og styðja vöxt
þess í framtíðinni. Gagnasöfnun fór fram í tveimur áföngum: Forrannsókn meðal 30
framleiðenda fór fram frá júlí til ágúst 2019 og í janúar 2020. Henni var svo fylgt eftir
með rannsókn á landsvísu frá maí 2021 til febrúar 2022, sem náði til 609
framleiðenda. Gögnum var safnað um aðfanganotkun, framleiðslukostnað, framleitt
magn, tekjur, eldisaðferðir, uppruna og gerð fóðurs, markaði fyrir afurðir og
félagshagfræðilegar upplýsingar. Gagnasöfnunin fór fram með fjölþrepa úrtöku og
rafrænum spurningalistum. Rannsóknin náði yfir tíu svæði í Nígeríu sem voru valin
vegna umfangs eldis, meðan framleiðendur innan hvers svæðis voru valdir af
handahófi. Gögnin voru sannreynd og hreinsuð jafnóðum og þeim var safnað til að
tryggja áreiðanleika. Rannsóknin er að mestu megindleg, en eigindlegum upplýsingum
var einnig safnað um mat framleiðenda á áskorunum í rekstri og reynslu af aðstoð.
Helstu greiningaraðferðir voru meðal annars arðsemismat, mat á framleiðni, mat á
skilvirkni og greining á orsakaþáttum mismunandi árangurs í rekstri, m.a. áhrif reynslu,
umfangs rekstrar og COVID-19 heimsfaraldursins á arðsemi og skilvirkni.
Niðurstöðurnar sýna að eldi á grana í Nígeríu er í heild ábatasamt en arðsemin er
mjög mismunandi eftir umfangi framleiðslu og þekkingu og reynslu stjórnenda. Margir
framleiðendur standa þannig frammi fyrir verulegum áskorunum, s.s. lélegri nýtingu
aðfanga, háum rekstrarkostnaði og lítilli getu til að takast á við efnahagsleg áföll.
Niðurstöður rannsóknarinnar gefa vísbendingar um þörf fyrir markvissa stefnumótun
sem aukið gæti sjálfbærni og arðsemi eldis á grana í Nígeríu. Helstu tillögur eru meðal
annars að styrkja þekkingu smærri og óreyndari framleiðenda á eldi og rekstri
fyrirtækja, bæta aðgengi að hágæða aðföngum og fjárfesta í alhliða þjálfun til að
byggja upp þekkingu og seiglu bænda. Rannsóknin undirstrikar mikilvægi þess að þróa
viðbragðsáætlanir og stuðningskerfi til takast á við áföll, svo sem COVID-19
heimsfaraldurinn. Niðurstaða ritgerðarinnar er að stefnumótandi inngrip, bætt þjálfun,
betri aðfangastjórnun og bættur skilningur smærri bænda á markaðssetningu séu
nauðsynleg til að takast á við þessar áskoranir. Slíkar aðgerðir myndu hjálpa
frameiðendum á grana að sigrast á núverandi áskorunum, leiða til aukinnar framleiðslu
og arðsemi, bættrar sjálfbærni og bæta afkomu framleiðenda.UNESCO GRO-Fisheries Training Programme, Doctoral Grants of the University of Iceland’s Research Fund [grant number: 10301033314]
Molecular dynamics and sensing with low-cost organic-inorganic nanostructures
No full textThe organic-inorganic methylammonium lead iodide (MAPI) perovskite has
become a prominent research topic as a low-cost solution for solar cell technol-
ogy. However, this material has yet to be commercialized due to its limiting factor
of a high degradation rate. One major cause of this degradation is ionic migration.
In the first part of this thesis, the migration process is simulated using molecular
dynamics. We find that the dominant diffusion corresponds to the migration of io-
dide vacancies. Our simulations indicate two ways to reduce the degradation rate
of the MAPI perovskite due to this migration. The first is adding a compressive
strain, which we prove causes the diffusion coefficient to decrease significantly.
The second is adding a hydroxyl group (OH-) into the crystal structure, which re-
places the iodide vacancy and stops the migration. Each mediating factor is tested
on a perfect crystal structure and a grain boundary-infused structure.
Combining the MAPI material with silicon nanowires (SiNWs) prepared at our
Nanophysics Center at Reykjavik University is an attempt to stabilize the MAPI
material and boost the photovoltaic effect experimentally. This thesis demon-
strates an excellent physical matching of such a hybrid structure. However, during
this research, we found that the behavior of the silicon nanowires is more complex
than expected. The second part of the thesis is dedicated to that, specifically to the
detection of organic molecules with silicon nanowires.
SiNWs contain unique and versatile capabilities mainly due to their large surface-
to-volume ratio and high sensitivity of current-voltage characteristics. These wires
can enhance performance and miniaturization in various fields, ranging from only
a few tens of nanometers in diameter. Using a form of wet chemistry, so-called
metal-assisted chemical etching (MACE) process, allows for low-cost and highly
repeatable fabrication of SiNWs. In the utilization of this structure, we were able to
create an ultra-sensitive NO2 gas sensor. Unlike many commercially available gas
sensors, our SiNW-based sensors can operate under high relative humidity con-
centrations and can experimentally detect 20 parts per billion of NO2 gas through
chemisorption
Fracturing and tectonic stress drive ultrarapid magma flow into dikes
Get PDFMany examples of exposed giant dike swarms can be found where lateral magma flow exceeded hundreds of kilometers. We show that massive magma flow into dikes can be established with only modest overpressure in a magma body, if a large enough pathway opens at its boundary, and gradual build-up of high tensile stress has occurred along the dike pathway prior to onset of diking. This explains rapid initial magma flow rates, modeled up to about 7400 m3/s into a dike approximately 15-km-long, propagating under the town of Grindavík, SW-Iceland, in November 2023. Such high flow rates provide insight into the formation of major dikes and imply a serious hazard potential for high flow-rate intrusions that propagate to the surface and transition into eruptions.This research was supported by the Icelandic Research Fund (grant numbers
228933-051 and 239615-051), the University of Iceland Research Fund, and the
H2020 DEEPVOLC project funded by the European Research Council (grant number
866085), and the ChEESE-2P Horizon 2021 EuroHPC JU-RIA project (GA No.
101093038)..Post-print (lokagerð höfundar
AsymPol-TEKs as efficient polarizing agents for MAS-DNP in glass matrices of non-aqueous solvents
Get PDFTwo polarizing agents from the AsymPol family, AsymPol-TEK and cAsymPol-TEK (methyl-free version) are introduced for MAS-DNP applications in non-aqueous solvents. The performance of these new biradicals is rationalized in detail using a combination of Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy, Density Functional Theory, Molecular Dynamics and quantitative MAS-DNP spin dynamics simulations. By slightly modifying the experimental protocol to keep the sample temperature low at insertion, we are able to obtain reproducable DNP-NMR data with 1,1,2,2-tetrachloroethane (TCE) at 100 K, which facilitates optimization and comparison of different polarizing agents. At intermediate magnetic fields, AsymPol-TEK and cAsymPol-TEK provide 1.5 to 3-fold improvement in sensitivity compared to TEKPol, one of the most widely used polarizing agents for organic solvents, with significantly shorter DNP build-up times of ~ 1 s and ~ 2 s at 9.4 and 14.1 T respectively. In the course of the work, we also isolated and characterized two diastereoisomers that can form during the synthesis of AsymPol-TEK; their difference in performance is described and discussed. Finally, the advantages of the AsymPol-TEKs are demonstrated by recording 2D 13C-13C correlation experiments at natural 13C-abundance of proton-dense microcrystals and by polarizing the surface of ZnO nanocrystals (NCs) coated with diphenyl phosphate ligands. For those experiments, cAsymPol-TEK yielded a three-fold increase in sensitivity compared to TEKPol, corresponding to a nine-fold time saving.Post-print (lokagerð höfundar
Successes and failures following long-distance dispersal: Dynamics of mountain birch (Betula pubescens ssp. tortuosa) on a glacial outwash plain
Get PDFThe colonisation of a forest-forming tree species into an early successional environment, following long-distance dispersal, presents a unique opportunity to study the dynamics of a founder population in a setting that differs from its origin. This thesis takes advantage of one such rare event and seeks to identify factors and processes determining the population’s successes and failures. Around 1990, mountain birch (Betula pubescens ssp. tortuosa) established on Skeiðarársandur outwash plain in southeast Iceland. Nearest populations, and sources of origin, are ~10 km away. At the time of study, the first generation had recently reached reproductive maturity. Seed densities were high but when all losses were accounted for, only 2.7% of the crop remained viable and germinated. Most externally intact seeds did not contain developed embryos, despite being visually indistinguishable from filled seeds. Externally evident losses amounted to ~45%, mostly due to predation by gall midge larvae (Semudobia betulae). Even so, germinable seeds/m2 ranged from 0.5–75.9. Birch establishment is strongly shaped by microsite quality and extreme early mortality is common. On Skeiðarársandur, seeds were most likely to germinate in thin moss and survivorship was exceptionally high in the first 1–2 years, mostly >50%. Despite Skeiðarársandur’s apparent homogeneity, a comparison to 2008 population data revealed that a decade later, most measured variables (e.g. tree size, plant growth form, and seedling density) showed site-specific divergence. The mountain birch is predicted to act as an ecosystem engineer in this sparsely vegetated environment, leaving a transforming but spatially heterogeneous imprint on the ecosystem.Ilmbjörk (Betula pubescens ssp. tortuosa) nam skyndilega land á Skeiðarársandi um 1990,
eftir að fræ hafði dreifst um 10 km leið frá Bæjarstaðarskógi og finnst nú á >35 km2
svæði.
Markmið verkefnisins var að nýta þetta einstaka tækifæri til að greina afdrif, viðgang og
þróun fyrstu kynslóða einangraðs stofns í nýju umhverfi og bera saman við stofna í
Skaftafelli og Morsárdal. Í upphafi rannsóknarinnar hafði stofninn nýlega náð kynþroska.
Aðeins 2,7% fræja voru lífvænleg, einna helst vegna þess að þrátt fyrir að vera oftast
ógreinanleg frá fylltum fræjum var þorri þeirra án kímplöntu. Fræ úr Morsárdal/Skaftafelli
höfðu lægra hlutfall tómra fræja. Þroskunarferli þessara tómu fræja virðist endurspegla
sóun auðlinda af hálfu móðurplöntunnar en mögulegar þroskunarfræðilegar, vistfræðilegar
og þróunarfræðilegar skýringar eru settar fram og metnar. Fræskemmdir sáust á um 45%
fræja, oftast af völdum birkihnúðmýs (Semudobia betulae). Fræframleiðsla á
Skeiðarársandi var þó nægileg til að skila 0,5–75,9 spírunarhæfum fræjum á fermetra.
Spírun var hlutfallslega mest í þunnum mosa. Lifun kímplantna var mjög há, oftast >50%
fyrstu 1–2 árin, en ekki var marktækur munur á lifun milli yfirborðsgerða. Samanburður
gagna frá árunum 2008 og 2018 sýndi verulegan framgang birkistofnsins á Skeiðarársandi
en á óvart komu sterkar vísbendingar um að svæðisbundinn breytileiki væri að þróast, m.a.
í vaxtarformi, stærðardreifingu og nýliðun. Tvær tilgátur eru ræddar til útskýringar, annars
vegar að þrátt fyrir að Skeiðarársandur sýnist einsleitur, búi hann yfir svæðisbundnum
breytileika og því ólíkum skilyrðum fyrir vöxt birkis og hins vegar að breytileikann megi
rekja til svæðisbundins munar í arfleifð landnemakynslóðarinnaThe Icelandic Research Fund, grant number 173688