As highly efficient organic sensitizers for dye-sensitized solar cells, a series of novel oligoene dyes which have different lengths of methine units, cyano groups and/or carboxylic groups as the electron acceptor units, and amino groups as the electron donor units was designed and synthesized. The bathochromic shift of the absorption spectrum was achieved by expansion of the π-conjugated system by increasing the number of methine units and by introduction of both electron-withdrawing and -accepting groups, which induced charge-transfer-type absorption character. Redox potential of the dyes was also controlled by the substitution of the functional groups. Dye-sensitized solar cells (DSCs) based on the oligoene dyes showed excellent response of incident photon to current conversion efficiency (>80%), leading to good photovoltaic performances up to 6.6% under 1 sun irradiation conditions. Femtosecond transient absorption spectroscopy in the mid-IR region revealed the very fast electron injection from the excited states of the oligoene dyes to the conduction band of TiO2. The molecular design of oligoene dye is reliable for developing novel organic sensitizers for use in dye-sensitized solar cells.

Phase-pure TiO2 nanocrystallites with narrow particle-size distributions were selectively prepared by hydrothermal processes starting from amorphous TiO2. Autoclaving amorphous TiO2 in the presence of HF and HCl as cooperative catalysts led to the formation of narrow-sized anatase TiO2 with a regular crystalline surface. Use of nitric acid as a cooperative catalyst with HF also gave the anatase TiO2 with a narrow size distribution but with a rather irregular crystalline surface. On the other hand, amorphous TiO2 was converted to phase-pure rutile TiO2 nanocrystallites by autoclaving in the presence of citric and nitric acids. Chelation of TiO6 octahedra with citric acid and acidification with nitric acid are critical for the phase transition from amorphous to rutile. The shape of all rutile nanocrystallites was rod-like. The crystal growth of TiO2 to phase-pure anatase or rutile was proposed to proceed via respective face-sharing and edge-sharing processes through dissolution–precipitation of the dissolved TiO6 octahedra from the amorphous phase. The photocatalytic activity in the redox reaction of 2-propanol with oxygen was quite comparable among the synthesized anatase and rutile nanocrystallites.

Idiopathic pulmonary alveolar proteinosis (I-PAP) is a rare disease of unknown etiology in which the alveoli fill with lipoproteinaceous material. We report here that I-PAP is an autoimmune disease with neutralizing antibody of immunoglobulin G isotype against granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF). The antibody was found to be present in all specimens of bronchoalveolar lavage fluid obtained from 11 I-PAP patients but not in samples from 2 secondary PAP patients, 53 normal subjects, and 14 patients with other lung diseases. It specifically bound GM-CSF and neutralized bioactivity of the cytokine in vitro. The antibody was also found in sera from all I-PAP patients examined but not in sera from a secondary PAP patient or normal subjects, indicating that it exists systemically in I-PAP patients. As lack of GM-CSF signaling causes PAP in congenital cases and PAP-like disease in murine models, our findings strongly suggest that neutralization of GM-CSF bioactivity by the antibody causes dysfunction of alveolar macrophages, which results in reduced surfactant clearance.

A dye-sensitized solar cell fabricated using the room temperature molten salt, 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, iodine and a low molecular weight gelator as a quasisolid-state electrolyte showed a 5.0% light-to-electricity conversion efficiency under AM 1.5 irradiation, and high-temperature stability.

Dye-sensitized solar cells (DSCs) using ionic liquids, 1-alkyl-3-methylimidazolium iodide (alkyl: C3−C9), were fabricated with and without a low molecular weight gelator. The highest energy conversion efficiency of 5.0% was obtained from a quasi-solid-state DSC using 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide (HMImI). Gelation of these ionic liquids demonstrated better high-temperature durability without decreasing the solar cell efficiency. However, the short-circuit currents (JSC) obtained from these DSCs were about 70% of that obtained from DSCs using organic liquid electrolyte (OLE). To explain the difference of the JSC values between the DSCs using ionic liquid electrolyte (ILE) and OLE, four primitive processes in DSCs, that is, charge transport in the electrolytes, light absorption by I3-, electron diffusion in a TiO2 electrode, and charge recombination, were examined. Viscosities of the ILE decreased with increasing I3- concentration and alkyl chain length. In ILE, measured JSC values increased with increasing I3- concentration up to 0.7−1.4 M, depending on the alkyl chain length. Measured JSC values showed the same tendency as that estimated using a calculation with a model in which the redox couple is transported by diffusion in electrolytes. These results suggest that the slower diffusion of I3- to the counter electrode (CE) limits the JSC values and requires a larger amount of I3- in ILE. However, increasing [I3-] to more than 0.7−1.4 M resulted in the decrease of JSC. At the optimized concentration of I3- in ILE, the influence of the absorption was estimated to be 13% of the decrease on photocurrent. To the estimate electron diffusion length in the TiO2 electrode, the electron diffusion coefficient (De) and electron recombination lifetime (τ) were measured, showing faster De and shorter τ in ILE than in OLE. The faster De was caused by the higher concentration of cation in ILE. However, the shorter τ was caused by the higher concentration of I3- and depended on the concentration. Thus, the electron diffusion lengths (L) in the DSC using ILE were shorter than that using OLE. Their shorter L also reduced the JSC in the ILE and with the increase of I3- concentration. Among the ILE, the increase of alkyl chain length increased τ. This result should explain the highest efficiency observed in HMImI. During the durability test of the DSC at high temperature, a decrease of the efficiency of the cell using ILE was observed in 1000 h. Time course change of I3- concentration measurements revealed that the gelation of the electrolyte depresses a decrease of I3- concentration caused by sublimation of I2. Depression of sublimation of I2 is important to improve the high-temperature durability in nonvolatile ionic liquid electrolyte.

Nanoporous electrode films are prepared from different sized anatase TiO2 nanoparticles, of which the average diameter is 14, 19, and 32 nm. Dye-sensitized solar cells are prepared from the films. Diffusion coefficients of electrons (D) in the solar cells are estimated by photocurrent transient measurements using a small-intensity laser pulse under continuous irradiation of bias light. Electron recombination lifetimes (τ) in the solar cells are measured by intensity-modulated photovoltage measurement (IMVS). It is found that the D increases and τ decreases with the increase of the particle size up to 32 nm. The increase of the D is interpreted with the decrease of the film surface area, where the charge trap sites are likely to exist, and the condition of grain boundary. The decrease of τ is discussed with the change of surface area and D with the particle size.

I−/I3− redox reaction behaviors on chemically polymerized p-toluenesulfonate doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT-TsO) and sputtered-Pt electrode were characterized to compare its performance as the counter electrode in dye sensitized solar cells (DSCs). Adsorption of iodide species at the PEDOT surface, as well as Pt surface was little affected the redox reaction at the low concentration of redox couple. The PEDOT-TsO film had porous structure and charge transfer resistance of the PEDOT-TsO electrode decreased with the thickness. Photovoltaic performance of DSCs with PEDOT-TsO counter electrode (CE) also improved with the thickness of PEDOT-TsO when ionic liquid was used for the electrolyte. The use of porous PEDOT-TsO counter electrode that has low cost, simplified fabrication process and sufficient catalytic activity could enhance the potential of the DSCs for practical use.

Abstract Objective With the expansion of indications of flow diverter (FD) for cerebral aneurysms, FD placement for posterior communicating artery (Pcom) aneurysms has been approved. However, it is controversial whether Pcom aneurysms should be treated with FD or not. In this study, we report the outcome of FD treatment for Pcom aneurysms in Japan. Materials and Methods We retrospectively analyzed 36 patients with 38 aneurysms treated with FD placement for Pcom aneurysms between 2015 and 2021 in our hospital. We divided our cases into complete occlusion (CO) and non-CO groups. And we extracted contributing factors to CO using multivariate analysis. We also compared the complications rate among the three types of FDs. Results CO was obtained in 29 cases (79.3%), and complications were observed in 3 cases (7.9%). Multivariate analysis revealed that the type of Pcom branch from the aneurysmal dome was a significant factor contributing to CO (odds ratio: 0.0052, 95% confidence interval 0.000048–0.584, p = 0.029). In terms of complications, complication rate was significantly higher in the Flow-Redirection Endoluminal Device (FRED) group (p = 0.0491). Conclusion The outcome for Pcom aneurysms treated by FD was acceptable. When treating, we must pay attention to where Pcom originates. Achieving CO with FD is difficult for aneurysms where the Pcom branches from the dome. Furthermore, when treating Pcom aneurysms with FRED, it is necessary to be careful about thromboembolic complications.

In order to clarify the fatigue process for a micro-sized copper (Cu) single crystal with a double-slip orientation, a tension-compression cyclic loading test was carried out with in situ FE-SEM observation. Although the primary slip system B4 finally brought about a crack from eminent intrusions, the process was complex due to characteristic interactions among multiple slip systems. The process was approximately divided into three stages; early slipping, cave-in and damaging. In the early stage, two slip systems with high Schmid factor (SF), B4 and C1, worked at first, however both immediately stopped working. Extrusions/intrusions were caused by the survived slip system B5 (third-highest SF). In the second stage, a triangular depression was brought about by the cross-slip from B5 to C5 and localized wavy undulation was formed by the continuous cross slips. In the final stage, though both of B4 and B5 worked, the slip system with the highest SF, B4, dominated to form the eminent extrusions/intrusions, resulting in the fatigue cracking. The applied resolved shear stress amplitude was a few megapascals, indicating significantly lower fatigue strength than that of the bulk counterpart while it was in same range for that of micro-sized Cu with a single slip orientation. The complex fatigue damage morphology of the specimen was explained by accounting for the interaction of dislocations between the slip systems.