Nanoribbons of graphene grown on electronics-grade silicon carbide conduct electrons much better than expected; at room temperature, the charge carriers travel through the nanoribbons without scattering for a surprisingly long distance, more than ten micrometres. Graphene — the one-atom-thick layered form of carbon — has exceptional properties that make it of great interest for new types of high-speed electronic applications. Here Walt de Heer and colleagues show that the thin ribbons of graphene grown on the steep edges of a silicon carbide wafer are extremely efficient electronic conductors. Charge carriers travel through these graphene nanoribbons without scattering for a surprisingly long distance, more than 10 micrometres at room temperature, a performance comparable with that of metallic carbon nanotubes. High conductivity is predicted for graphene but these measurements surpass previous observations and theoretical expectations. Furthermore, electronic transport in these graphene nanoribbons is driven in two ways, one ballistic and temperature-independent and one thermally activated, opening up new directions for fundamental research in graphene properties as nanoelectronic devices. Graphene nanoribbons will be essential components in future graphene nanoelectronics1. However, in typical nanoribbons produced from lithographically patterned exfoliated graphene, the charge carriers travel only about ten nanometres between scattering events, resulting in minimum sheet resistances of about one kilohm per square2,3,4,5. Here we show that 40-nanometre-wide graphene nanoribbons epitaxially grown on silicon carbide6,7 are single-channel room-temperature ballistic conductors on a length scale greater than ten micrometres, which is similar to the performance of metallic carbon nanotubes. This is equivalent to sheet resistances below 1 ohm per square, surpassing theoretical predictions for perfect graphene8 by at least an order of magnitude. In neutral graphene ribbons, we show that transport is dominated by two modes. One is ballistic and temperature independent; the other is thermally activated. Transport is protected from back-scattering, possibly reflecting ground-state properties of neutral graphene. At room temperature, the resistance of both modes is found to increase abruptly at a particular length—the ballistic mode at 16 micrometres and the other at 160 nanometres. Our epitaxial graphene nanoribbons will be important not only in fundamental science, but also—because they can be readily produced in thousands—in advanced nanoelectronics, which can make use of their room-temperature ballistic transport properties.

Under most conditions, resorbed bone is nearly precisely replaced in location and amount by new bone. Thus, it has long been recognized that bone loss through osteoclast-mediated bone resorption and bone replacement through osteoblast-mediated bone formation are tightly coupled processes. Abundant data conclusively demonstrate that osteoblasts direct osteoclast differentiation. Key questions remain, however, as to how osteoblasts are recruited to the resorption site and how the amount of bone produced is so precisely controlled. We hypothesized that osteoclasts play a crucial role in the promotion of bone formation. We found that osteoclast conditioned medium stimulates human mesenchymal stem (hMS) cell migration and differentiation toward the osteoblast lineage as measured by mineralized nodule formation in vitro. We identified candidate osteoclast-derived coupling factors using the Affymetrix microarray. We observed significant induction of sphingosine kinase 1 (SPHK1), which catalyzes the phosphorylation of sphingosine to form sphingosine 1-phosphate (S1P), in mature multinucleated osteoclasts as compared with preosteoclasts. S1P induces osteoblast precursor recruitment and promotes mature cell survival. Wnt10b and BMP6 also were significantly increased in mature osteoclasts, whereas sclerostin levels decreased during differentiation. Stimulation of hMS cell nodule formation by osteoclast conditioned media was attenuated by the Wnt antagonist Dkk1, a BMP6-neutralizing antibody, and by a S1P antagonist. BMP6 antibodies and the S1P antagonist, but not Dkk1, reduced osteoclast conditioned media-induced hMS chemokinesis. In summary, our findings indicate that osteoclasts may recruit osteoprogenitors to the site of bone remodeling through SIP and BMP6 and stimulate bone formation through increased activation of Wnt/BMP pathways.

Resolving Landau Levels in Graphene The charge carriers in a two-dimensional conductor, when placed in a magnetic field, can develop an additional set of quantized energy levels. These Landau levels correspond to the carriers now moving in cyclotron orbits. In graphene, which consists of single-atom-thick sheets of graphite, an unusual set of Landau levels with nonequal energy spacing can develop in graphene layers that have undergone symmetry breaking caused by rotation between adjacent layers. Miller et al. (p. 924 ) used scanning tunneling microscopy at cryogenic temperatures to map out Landau levels in graphene grown on silicon carbide with high energy and momentum resolution, including the characteristic level in graphene that can occur at zero energy.

After the pioneering investigations into graphene-based electronics at Georgia Tech, great strides have been made developing epitaxial graphene on silicon carbide (EG) as a new electronic material. EG has not only demonstrated its potential for large scale applications, it also has become an important material for fundamental two-dimensional electron gas physics. It was long known that graphene mono and multilayers grow on SiC crystals at high temperatures in ultrahigh vacuum. At these temperatures, silicon sublimes from the surface and the carbon rich surface layer transforms to graphene. However the quality of the graphene produced in ultrahigh vacuum is poor due to the high sublimation rates at relatively low temperatures. The Georgia Tech team developed growth methods involving encapsulating the SiC crystals in graphite enclosures, thereby sequestering the evaporated silicon and bringing growth process closer to equilibrium. In this confinement controlled sublimation (CCS) process, very high-quality graphene is grown on both polar faces of the SiC crystals. Since 2003, over 50 publications used CCS grown graphene, where it is known as the "furnace grown" graphene. Graphene multilayers grown on the carbon-terminated face of SiC, using the CCS method, were shown to consist of decoupled high mobility graphene layers. The CCS method is now applied on structured silicon carbide surfaces to produce high mobility nano-patterned graphene structures thereby demonstrating that EG is a viable contender for next-generation electronics. Here we present for the first time the CCS method that outperforms other epitaxial graphene production methods.

Cells expressing features of senescence, including upregulation of p21 and p16, appear transiently following tissue injury, yet the properties of these cells or how they contrast with age-induced senescent cells remains unclear. Here, we used skeletal injury as a model and identified the rapid appearance following fracture of p21+ cells expressing senescence markers, mainly as osteochondroprogenitors (OCHs) and neutrophils. Targeted genetic clearance of p21+ cells suppressed senescence-associated signatures within the fracture callus and accelerated fracture healing. By contrast, p21+ cell clearance did not alter bone loss due to aging; conversely, p16+ cell clearance, known to alleviate skeletal aging, did not affect fracture healing. Following fracture, p21+ neutrophils were enriched in signaling pathways known to induce paracrine stromal senescence, while p21+ OCHs were highly enriched in senescence-associated secretory phenotype factors known to impair bone formation. Further analysis revealed an injury-specific stem cell-like OCH subset that was p21+ and highly inflammatory, with a similar inflammatory mesenchymal population (fibro-adipogenic progenitors) evident following muscle injury. Thus, intercommunicating senescent-like neutrophils and mesenchymal progenitor cells are key regulators of tissue repair in bone and potentially across tissues. Moreover, our findings establish contextual roles of p21+

ABSTRACT There is an increasing need for biomarkers of senescent cell burden to facilitate the selection of participants for clinical trials. p16 Ink4a is encoded by the CDKN2A locus, which produces five variant transcripts in humans, two of which encode homologous p16 proteins: p16 Inka4a , encoded by p16_variant 1 , and p16ɣ, encoded by p16_variant 5. While distinct quantitative polymerase chain reaction primers can be designed for p16_variant 5, primers for p16_variant 1 also measure p16_variant 5 ( p16_variant 1 + 5 ). In a recent clinical trial evaluating the effects of the senolytic combination, dasatinib + quercetin (D + Q), on bone metabolism in postmenopausal women, we found that women in the highest tertile for T‐cell expression of p16_variant 5 had the most robust skeletal responses to D + Q. Importantly, the assessment of p16_variant 5 was more predictive of these responses than p16_variant 1 + 5 . Here, we demonstrate that in vitro, p16_variant 1 + 5 increased rapidly (Week 1) following the induction of DNA damage, whereas p16_variant 5 increased later (Week 4), suggesting that p16_variant 5 becomes detectable only when the abundance of senescent cells reaches some threshold. Further analysis identified a SASP panel in plasma that performed as well in identifying postmenopausal women with a positive skeletal response to D + Q. Collectively, our findings provide further support for the T‐cell p16_variant 5 assay as a biomarker for selecting participants in clinical trials of senolytic interventions. In addition, our data indicate that correlated plasma SASP markers could be used in lieu of the more technically challenging T‐cell p16 assay. Trial Registration: ClinicalTrials.gov identifier: NCT04313634.

ABSTRACT The supramammillary nucleus (SuM) in the hypothalamus, in conjunction with the hippocampus (HPC), has been implicated through theta oscillations in various brain functions ranging from locomotion to learning and memory. While the indispensable role of the SuM in HPC theta generation in anesthetized animals is well‐characterized, the SuM is not always necessary for HPC theta in awake animals. This raises questions on the precise behavioral relevance of SuM theta activity and its interaction with HPC theta activity. We used simultaneously recorded SuM and HPC local field potentials (LFPs) in a one‐day water maze (WM) learning paradigm in rats ( n = 8), to show that theta activities recorded from the SuM itself were not positively correlated with locomotor (swimming) speed nor acceleration, but the individual relationship between acceleration and SuM theta frequency is correlated with WM learning rates. In contrast, we found that SuM‐HPC theta phase coherence is strongly correlated with swimming speed and acceleration, but these do not relate to WM learning. SuM‐HPC‐directed coherence analysis demonstrated no swimming kinetics nor learning rate associations, but revealed that periods of high SuM‐HPC theta phase coherence are driven by the SuM at relatively low (~6.2 Hz) frequencies. Additionally, we demonstrate that the SuM and the HPC also engage in non‐random, non‐coherent phase coupling modes where either structure preferentially displays a ± 2 Hz difference with the other. Our data indicate SuM theta LFPs do not appear to be related to either speed coding or spatial learning in swimming rats and display non‐random out‐of‐phase theta frequency coupling with the HPC.

Theta oscillations in the hippocampus have many behavioural correlates, with the magnitude and vigour of ongoing movement being the most salient. Many consider correlates of locomotion with hippocampal theta to be a confound in delineating theta contributions to cognitive processes. But, theory and empirical experiments suggest theta-movement relationships are important if spatial navigation is to support higher cognitive processes. In the current study, we tested if variations in speed modulation of hippocampal theta can predict spatial learning rates in the water maze. Using multi-step regression, we find the magnitude and robustness of hippocampal theta frequency versus speed scaling can predict water maze learning rates. Using generalised linear models, we also demonstrate that speed and water maze learning are the best predictors of hippocampal theta frequency and power. Theta oscillations recorded from the supramammillary area showed much weaker, or non-existent, relationships supporting the idea that hippocampal theta has specific roles in speed representation and spatial learning. Our findings suggest movement-speed correlations with hippocampal theta frequency may be actively used in spatial learning.