We report the rational synthesis of nitrogen-doped zinc oxide (ZnO:N) nanowire arrays, and their implementation as photoanodes in photoelectrochemical (PEC) cells for hydrogen generation from water splitting. Dense and vertically aligned ZnO nanowires were first prepared from a hydrothermal method, followed by annealing in ammonia to incorporate N as a dopant. Nanowires with a controlled N concentration (atomic ratio of N to Zn) up to ∼4% were prepared by varying the annealing time. X-ray photoelectron spectroscopy studies confirm N substitution at O sites in ZnO nanowires up to ∼4%. Incident-photon-to-current-efficiency measurements carried out on PEC cell with ZnO:N nanowire arrays as photoanodes demonstrate a significant increase of photoresponse in the visible region compared to undoped ZnO nanowires prepared at similar conditions. Mott−Schottky measurements on a representative 3.7% ZnO:N sample give a flat-band potential of −0.58 V, a carrier density of ∼4.6 × 1018 cm−3, and a space-charge layer of ∼22 nm. Upon illumination at a power density of 100 mW/cm2 (AM 1.5), water splitting is observed in both ZnO and ZnO:N nanowires. In comparison to ZnO nanowires without N-doping, ZnO:N nanowires show an order of magnitude increase in photocurrent density with photo-to-hydrogen conversion efficiency of 0.15% at an applied potential of +0.5 V (versus Ag/AgCl). These results suggest substantial potential of metal oxide nanowire arrays with controlled doping in PEC water splitting applications.

B cell homeostasis has been shown to critically depend on BAFF, the B cell activation factor from the tumor necrosis factor (TNF) family. Although BAFF is already known to bind two receptors, BCMA and TACI, we have identified a third receptor for BAFF that we have termed BAFF-R. BAFF-R binding appears to be highly specific for BAFF, suggesting a unique role for this ligand-receptor interaction. Consistent with this, the BAFF-R locus is disrupted in A/WySnJ mice, which display a B cell phenotype qualitatively similar to that of the BAFF-deficient mice. Thus, BAFF-R appears to be the principal receptor for BAFF-mediated mature B cell survival.

We report the growth and characterization of core/multishell nanowire radial heterostructures, and their implementation as efficient and synthetically tunable multicolor nanophotonic sources. Core/multishell nanowires were prepared by metal-organic chemical vapor deposition with an n-GaN core and InxGa1-xN/GaN/p-AlGaN/p-GaN shells, where variation of indium mole fraction is used to tune emission wavelength. Cross-sectional transmission electron microscopy studies reveal that the core/multishell nanowires are dislocation-free single crystals with a triangular morphology. Energy-dispersive X-ray spectroscopy clearly shows shells with distinct chemical compositions, and quantitatively confirms that the thickness and composition of individual shells can be well controlled during synthesis. Electrical measurements show that the p-AlGaN/p-GaN shell structure yields reproducible hole conduction, and electroluminescence measurements demonstrate that in forward bias the core/multishell nanowires function as light-emitting diodes, with tunable emission from 365 to 600 nm and high quantum efficiencies. The ability to synthesize rationally III-nitride core/multishell nanowire heterostructures opens up significant potential for integrated nanoscale photonic systems, including multicolor lasers.

B cell maturation is a very selective process that requires finely tuned differentiation and survival signals. B cell activation factor from the TNF family (BAFF) is a TNF family member that binds to B cells and potentiates B cell receptor (BCR)-mediated proliferation. A role for BAFF in B cell survival was suggested by the observation of reduced peripheral B cell numbers in mice treated with reagents blocking BAFF, and high Bcl-2 levels detected in B cells from BAFF transgenic (Tg) mice. We tested in vitro the survival effect of BAFF on lymphocytes derived from primary and secondary lymphoid organs. BAFF induced survival of a subset of splenic immature B cells, referred to as transitional type 2 (T2) B cells. BAFF treatment allowed T2 B cells to survive and differentiate into mature B cells in response to signals through the BCR. The T2 and the marginal zone (MZ) B cell compartments were particularly enlarged in BAFF Tg mice. Immature transitional B cells are targets for negative selection, a feature thought to promote self-tolerance. These findings support a model in which excessive BAFF-mediated survival of peripheral immature B cells contributes to the emergence and maturation of autoreactive B cells, skewed towards the MZ compartment. This work provides new clues on mechanisms regulating B cell maturation and tolerance.

Graphene is an atomically thin, two-dimensional (2D) carbon material that offers a unique combination of low density, exceptional mechanical properties, thermal stability, large surface area, and excellent electrical conductivity. Recent progress has resulted in macro-assemblies of graphene, such as bulk graphene aerogels for a variety of applications. However, these three-dimensional (3D) graphenes exhibit physicochemical property attenuation compared to their 2D building blocks because of one-fold composition and tortuous, stochastic porous networks. These limitations can be offset by developing a graphene composite material with an engineered porous architecture. Here, we report the fabrication of 3D periodic graphene composite aerogel microlattices for supercapacitor applications, via a 3D printing technique known as direct-ink writing. The key factor in developing these novel aerogels is creating an extrudable graphene oxide-based composite ink and modifying the 3D printing method to accommodate aerogel processing. The 3D-printed graphene composite aerogel (3D-GCA) electrodes are lightweight, highly conductive, and exhibit excellent electrochemical properties. In particular, the supercapacitors using these 3D-GCA electrodes with thicknesses on the order of millimeters display exceptional capacitive retention (ca. 90% from 0.5 to 10 A·g–1) and power densities (>4 kW·kg–1) that equal or exceed those of reported devices made with electrodes 10–100 times thinner. This work provides an example of how 3D-printed materials, such as graphene aerogels, can significantly expand the design space for fabricating high-performance and fully integrable energy storage devices optimized for a broad range of applications.

We report a new and general strategy for efficient injection of carriers in active nanophotonic devices involving the synthesis of well-defined doped core/shell/shell (CSS) nanowire heterostructures. n-GaN/InGaN/p-GaN CSS nanowire structures were grown by metal-organic chemical vapor deposition. Electron microscopy images reveal that the CSS nanowires are defect-free single crystalline structures, while energy-dispersive X-ray linescan profile studies confirm that shell thickness and composition can be well controlled during synthesis. Photoluminescence data further show that the optical properties are controlled by the CSS structure with strong emission from the InGaN shell centered at 448 nm. Importantly, electrical devices made by simultaneously contacting the n-type core and outer p-type shell of the CSS nanowires demonstrate that in forward bias these individual nanowires behave as light-emitting diodes (LEDs) with bright blue emission from the InGaN shell. The ability to rationally synthesize gallium nitride-based radial heterostructures should open up new opportunities for nanophotonics, including multicolor LEDs and lasers.

We report the design and characterization of a novel double-sided CdS and CdSe quantum dot cosensitized ZnO nanowire arrayed photoanode for photoelectrochemical (PEC) hydrogen generation. The double-sided design represents a simple analogue of tandem cell structure, in which the dense ZnO nanowire arrays were grown on an indium−tin oxide substrate followed by respective sensitization of CdS and CdSe quantum dots on each side. As-fabricated photoanode exhibited strong absorption in nearly the entire visible spectrum up to 650 nm, with a high incident-photon-to-current-conversion efficiency (IPCE) of ∼45% at 0 V vs Ag/AgCl. On the basis on a single white light illumination of 100 mW/cm2, the photoanode yielded a significant photocurrent density of ∼12 mA/cm2 at 0.4 V vs Ag/AgCl. The photocurrent and IPCE were enhanced compared to single quantum dot sensitized structures as a result of the band alignment of CdS and CdSe in electrolyte. Moreover, in comparison to single-sided cosensitized layered structures, this double-sided architecture that enables direct interaction between quantum dot and nanowire showed improved charge collection efficiency. Our result represents the first double-sided nanowire photoanode that integrates uniquely two semiconductor quantum dots of distinct band gaps for PEC hydrogen generation and can be possibly applied to other applications such as nanostructured tandem photovoltaic cells.

BAFF (B cell-activating factor belonging to the TNF family) is a cell survival and maturation factor for B cells, and overproduction of BAFF is associated with systemic autoimmune disease. BAFF binds to three receptors, BAFF-R, transmembrane activator and calcium modulator and cyclophilin ligand interactor (TACI), and B cell maturation Ag (BCMA). Using specific mAbs, BAFF-R was found to be the predominant BAFF receptor expressed on peripheral B cells, in both humans and mice, and antagonist mAbs to BAFF-R blocked BAFF-mediated costimulation of anti- micro responses. The other BAFF receptors showed a much more restricted expression pattern, suggestive of specialized roles. BCMA was expressed by germinal center B cells, while TACI was expressed predominantly by splenic transitional type 2 and marginal zone B cells, as well as activated B cells, but was notably absent from germinal center B cells. BAFF was also an effective costimulator for T cells, and this costimulation occurs entirely through BAFF-R. BAFF-R, but not TACI or BCMA, was expressed on activated/memory subsets of T cells, and T cells from BAFF-R mutant A/WySnJ mice failed to respond to BAFF costimulation. Thus, BAFF-R is important not only for splenic B cell maturation, but is the major mediator of BAFF-dependent costimulatory responses in peripheral B and T cells.