The high field transport characteristics of nanostructured transistors based on layered materials are not only important from a device physics perspective but also for possible applications in next generation electronics. With the growing promise of layered materials as replacements to conventional silicon technology, we study here the high current density properties of the layered material titanium trisulfide (TiS3). We observe high breakdown current densities up to 1.7 10^6 A/cm^2 in TiS3 nanoribbon-based field-effect transistors which are among the highest found in semiconducting nanomaterials. Investigating the mechanisms responsible for current breakdown, we perform a thermogravimetric analysis of bulk TiS3 and compare the results with density functional theory (DFT) and Kinetic Monte Carlo calculations. We conclude that oxidation of TiS3 and subsequent desorption of sulfur atoms plays an important role in the electrical breakdown of the material in ambient conditions. Our results show that TiS3 is an attractive material for high power applications and lend insight to the thermal and defect activated mechanisms responsible for electrical breakdown in nanostructured devices.

Abstract Intrinsically disordered proteins and protein regions (IDPs) are essential to cellular function in all proteomes. Unlike folded proteins, IDPs exist in an ensemble of rapidly interchanging conformations. IDP sequences encode interactions that create structural biases within the ensemble. Such structural biases determine the three-dimensional shape of IDP ensembles and can affect their activity. However, the plasticity and sensitivity of IDP ensembles means structural biases, often measured in vitro , may differ in the dynamic and heterogeneous intracellular environment. Here we reveal that structural biases found in vitro in well-studied IDPs persist inside human-derived cells. We further show that a subset of IDPs are able to sense changes in cellular physical-chemical composition and modulate their ensemble in response. We propose that IDP ensembles can evolve to sense and respond to intracellular physicochemical changes, or to resist them. This property can be leveraged for biological function, be the underlying cause of IDP-driven pathology, or be leveraged for the design of disorder-based biosensors and actuators.

ABSTRACT Many organisms evolved strategies to survive and thrive under extreme desiccation. Plant seeds protect dehydrated embryos from a variety of stressors and can even lay dormant for millennia. While hydration is the key trigger that reactivates metabolism and kick-starts germination, the exact mechanism by which the embryo senses water remains unresolved. We identified an uncharacterized Arabidopsis thaliana prion-like protein we named FLOE1, which phase separates upon hydration and allows the embryo to sense water stress. We demonstrate that the biophysical states of FLOE1 condensates modulate its biological function in vivo in suppressing seed germination under unfavorable environments. We also find intragenic, intraspecific, and interspecific natural variations in phase separation propensity of FLOE1 homologs. These findings demonstrate a physiological role of phase separation in a multicellular organism and have direct implications for plant ecology and agriculture, especially the design of drought resistant crops, in the face of climate change.

Summary YAP/TEAD signaling is essential for organismal development, cell proliferation, and cancer progression. As a transcriptional coactivator, how YAP activates its downstream target genes is incompletely understood. YAP forms biomolecular condensates in response to hyperosmotic stress, concentrating transcription-related factors to activate downstream target genes. However, whether YAP forms condensates under other signals, how YAP condensates organize and function, and how YAP condensates activate transcription in general are unknown. Here, we report that endogenous YAP forms sub-micron scale condensates in response to Hippo pathway regulation and actin cytoskeletal tension. The transcription factor TEAD1 actively stabilizes YAP condensates, which also recruit BRD4, a coactivator that is enriched at active enhancers. Using single molecule tracking, we found that YAP condensates slowed YAP diffusion within condensate boundaries, a possible mechanism for promoting YAP target search. These results reveal that YAP condensate formation is a highly regulated process that is critical for YAP/TEAD target gene expression.

Yes-associated Protein (YAP) is a transcriptional co-activator that regulates cell proliferation and survival by binding to a selective set of enhancers for potent target gene activation, but how YAP coordinates these transcriptional responses is unknown. Here, we demonstrate that YAP forms liquid-like condensates in the nucleus in response to macromolecular crowding. Formed within seconds of hyperosmotic stress, YAP condensates compartmentalized YAP’s DNA binding cofactor TEAD1 along with other YAP-related transcription co-activators, including TAZ, and subsequently induced transcription of YAP-specific proliferation genes. Super-resolution imaging using Assay for Transposase Accessible Chromatin with photoactivated localization microscopy (ATAC-PALM) revealed that YAP nuclear condensates were areas enriched in accessible chromatin domains organized as super-enhancers. Initially devoid of RNA Polymerase II (Pol II), the accessible chromatin domains later acquired Pol II, producing newly transcribed RNA. Removal of YAP’s intrinsically-disordered transcription activation domain (TAD) prevented YAP condensate formation and diminished downstream YAP signaling. Thus, dynamic changes in genome organization and gene activation during YAP reprogramming is mediated by liquid-liquid phase separation.

Vanadium (~450 nm) and V2O5 (~350 nm) were deposited by DC magnetron sputtering on an AM60 substrate to improve its degradation resistance in marine ambience. According to Raman and XPS analysis, the vanadium nanofilm mainly consists of amorphous V2O3, while V2O5 comprises two sheets of VO5 and VO4 units. After 30 days of immersion of the coated AM60 in a marine model solution (SME), the shift of the pH of the SME to more alkaline values was less pronounced for V2O5-AM60 because of the HCl acid formation during the partial dissolution of V2O5 in the presence of NaCl, and thus, a higher concentration of Mg2+ ions ~100 mg L-1 was released from the Mg (AM60) matrix. The lower concentration of ~40 mg L-1 from the V-AM60 surface was attributed to the possible intercalation of the released Mg ions (cations) into the conductive tunnels of V2O3 as the main component of the vanadium sputtered deposit. This oxide has been reported as a material for high-capacitive energy storage. In this way, the V-deposit provided longer partial protection for the AM60 surface (Mg matrix) from localized pitting attacks.