Bipolar pulsed excitation of erbium-doped nanosilicon light emitting diodes

High quantum efficiency erbium doped silicon nanocluster (Si-NC:Er) light emitting diodes (LEDs) were grown by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) in a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) line. Erbium (Er) excitation mechanisms under direct current (DC) and bipolar pulsed electrical injection were studied in a broad range of excitation voltages and frequencies. Under DC excitation, Fowler-Nordheim tunneling of electrons is mediated by Er-related trap states and electroluminescence originates from impact excitation of Er ions. When the bipolar pulsed electrical injection is used, the electron transport and Er excitation mechanism change. Sequential injection of electrons and holes into silicon nanoclusters takes place and nonradiative energy transfer to Er ions is observed. This mechanism occurs in a range of lower driving voltages than those observed in DC and injection frequencies higher than the Er emission rate.

Hydroxyapatite coatings grown by pulsed laser deposition with a beam of 355 nm wavelength

Calcium phosphate coatings, obtained at different deposition rates by pulsed laser deposition with a Nd:YAG laser beam of 355-nm wavelength, were studied. The deposition rate was changed from 0.043 to 1.16 /shot by modification of only the ablated area, maintaining the local fluence constant to perform the ablation process in similar local conditions. Characterization of the coatings was performed by scanning electron microscopy, x-ray diffractometry, and infrared, micro-Raman, and x-ray photoelectron spectroscopy. The coatings showed a compact surface morphology formed by glassy gains with some droplets on them. Only hydroxyapatite (HA) and alpha-tricalcium phosphate (alpha-TCP) peaks were found in the x-ray diffractograms. The relative content of alpha TCP diminished with decreasing deposition rates, and only HA peaks were found for the lowest rate. The origin of alpha TCP is discussed.

Epitaxial growth of Y-doped SrZrO3 films on MgO by pulsed laser deposition

Epitaxial thin films of Y¿doped SrZrO3 have been grown on MgO(001) by pulsed laser deposition. The deposition process has been performed at temperatures of 1000¿1200¿°C and at an oxygen pressure of 1.5×10¿1 mbar. The samples are characterized by Rutherford backscattering spectrometry/channeling (RBS/C) and x¿ray diffraction (XRD). We found an epitaxial relationship of SrZrO3 (0k0) [101]¿MgO (001) [100]. Good crystalline quality is confirmed by RBS/C minimum yield values of 9% and a FWHM of 0.35° of the XRD rocking curve.

Pulsed-field studies of the magnetization reversal in molecular nanomagnets

We report experimental studies of crystals of Mn12 molecular magnetic clusters in pulsed magnetic fields with sweep rates up to 410^3 T/s . The steps in the magnetization curve are observed at fields that are shifted with respect to the resonant field values. The shift systematically increases as the rate of the field sweep goes up. These data are consistent with the theory of the collective dipolar relaxation in molecular magnets.

Ni-Mn-Ga thin films produced by pulsed laser deposition

Polycrystalline Ni-Mn-Ga thin films have been deposited by the pulsed laser deposition (PLD) technique, using slices of a Ni-Mn-Ga single crystal as targets and onto Si (100) substrates at temperatures ranging from 673 K up to 973 K. Off-stoichiometry thin films were deposited at a base pressure of 1×10-6-Torr or in a 5 mTorr Ar atmosphere. Samples deposited in vacuum and temperatures above 823 K are magnetic at room temperature and show the austenitic {220} reflection in their x-ray diffraction patterns. The temperature dependences of both electrical resistance and magnetic susceptibility suggest that these samples exhibit a structural martensitic transition at around 260 K. The magnetoresistance ratio at low temperature can be as high as 1.3%, suggesting the existence of a granular structure in the films

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Sequentially aerated membrane biofilm reactors for autotrophic nitrogen removal: microbial community composition and dynamics

Membrane-aerated biofilm reactors performing autotrophic nitrogen removal can be successfully applied to treat concentrated nitrogen streams. However, their process performance is seriously hampered by the growth of nitrite oxidizing bacteria (NOB). In this work we document how sequential aeration can bring the rapid and long-term suppression of NOB and the onset of the activity of anaerobic ammonium oxidizing bacteria (AnAOB). Real-time quantitative polymerase chain reaction analyses confirmed that such shift in performance was mirrored by a change in population densities, with a very drastic reduction of the NOB Nitrospira and Nitrobacter and a 10-fold increase in AnAOB numbers. The study of biofilm sections with relevant 16S rRNA fluorescent probes revealed strongly stratified biofilm structures fostering aerobic ammonium oxidizing bacteria (AOB) in biofilm areas close to the membrane surface (rich in oxygen) and AnAOB in regions neighbouring the liquid phase. Both communities were separated by a transition region potentially populated by denitrifying heterotrophic bacteria. AOB and AnAOB bacterial groups were more abundant and diverse than NOB, and dominated by the r-strategists Nitrosomonas europaea and Ca. Brocadia anammoxidans, respectively. Taken together, the present work presents tools to better engineer, monitor and control the microbial communities that support robust, sustainable and efficient nitrogen removal

Avalanche-like vortex penetration driven by pulsed microwave fields in an epitaxial LaSrCuO thin film

Different vortex penetration regimes have been registered in the output voltage signal of a magnetometer when single microwave pulses are applied to an epitaxial overdoped La2− x Sr x CuO4 thin film in a perpendicular dc magnetic field. The onset of a significant variation in the sample magnetization which exists below threshold values of temperature, dc magnetic field, and pulse duration is interpreted as an avalanche-type flux penetration. The microwave contribution to the background electric field suggests that the nucleation of this fast vortex motion is of electric origin, which also guarantees the occurrence of vortex instabilities under adiabatic conditions via the enhancement of the flux flow resistivity. Flux creep phenomena and heat transfer effects act as stabilizing factors against the microwave-pulse-induced fast flux diffusion.

Domain matched epitaxial growth of Bi1.5Zn1Nb1.5O7 thin films by pulsed laser deposition

Bi1.5Zn1Nb1.5O7 (BZN) epitaxial thin films were grown by pulsed laser deposition on Al2O3 with a double ZnO buffer layer through domain matching epitaxy (DME) mechanism. The pole figure analysis and reciprocal space mapping revealed the single crystalline nature of the thin film. The pole figure analysis also shows a 60º twinning for the (222) oriented crystals. Sharp intense spots in the SAED pattern also indicate the high crystalline nature of BZN thin film. The Fourier filtered HRTEM images of the BZN-ZnO interface confirms the domain matched epitaxy of BZN with ZnO buffer. An electric field dependent dielectric tunability of 68% was obtained for the BZN thin films with inter digital capacitors patterned over the film.

Growth and magnetic characterization of Co nanoparticles obtained by femtosecond pulsed laser deposition.

We present a detailed study on the morphology and magnetic properties of Co nanostructures deposited onto oxidized Si substrates by femtosecond pulsed laser deposition. Generally, Co disks of nanometric dimensions are obtained just above the ablation threshold, with a size distribution characterized by an increasingly larger number of disks as their size diminishes, and with a maximum disk size that depends on the laser power density. In Au/Co/Au structures, in-plane magnetic anisotropy is observed in all cases, with no indication of superparamagnetism regardless of the amount of material or the laser power density. Magnetic force microscopy observations show coexistence of single-domain and vortex states for the magnetic domain structure of the disks. Superconducting quantum interference device magnetometry and x-ray magnetic circular dichroism measurements point to saturation magnetization values lower than the bulk, probably due to partial oxidation of the Co resulting from incomplete coverage by the Au capping layer.

Observation of Pulsed γ-Rays Above 25 GeV from the Crab Pulsar with MAGIC

One fundamental question about pulsars concerns the mechanism of their pulsed electromagnetic emission. Measuring the high-end region of a pulsar's spectrum would shed light on this question. By developing a new electronic trigger, we lowered the threshold of the Major Atmospheric γ-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) telescope to 25 giga-electron volts. In this configuration, we detected pulsed γ-rays from the Crab pulsar that were greater than 25 giga-electron volts, revealing a relatively high cutoff energy in the phase-averaged spectrum. This indicates that the emission occurs far out in the magnetosphere, hence excluding the polar-cap scenario as a possible explanation of our measurement. The high cutoff energy also challenges the slot-gap scenario.

Clonació del gen de l'envolta de vih en el plàsmid pnl Δenv-Ren per la obtenció de recombinants

Estudi elaborat a partir d’una estada al Laboratori de Inmunopatología del SIDA del Dr Alcamí a l’Instituto de Salud Carlos III-Centro Nacional de Microbiologia, entre finals de desembre de 2006 i març de 2007. L’objectiu ha estat millorar la caracterització de l’envolta del VIH-1 mitjançant l’obtenció de virus recombinants, ja que això permet estudiar l’envolta viral tant genètica com fenotípicament. En aquest cas, s’ha estudiat l'envolta viral dels pacients sotmesos a vacunació terapèutica amb cèl•lules dendrítiques polsades amb virus autòlegs. Durant aquesta estada es realitza un aprenentatge profund de les tècniques adequades per a l'amplificació i clonatge del gen complet de l'envolta del VIH-1 (env), així com de l’obtenció de virus recombinants amb l’envolta del pacient i els corresponents assaigs de tropisme viral i neutralització sèrica. Aquesta metodologia empra el virus quimèric pNL4.3 delta_env Renilla, construït a partir del virus de referència NL4.3 i que té dues característiques importants: la primera és que conté un gen marcador Renilla, que a l’interior de les cèl•lules infectades té activitat luciferasa. La utilització del virus pNL4.3 delta_env Renilla en assaigs de neutralització presenta diversos avantatges front altres assaigs més convencionals, tant a nivell de sensibilitat i especificitat com d’estalvi de temps.

Uranium reserve, nuclear fuel cycle delusion, CO2 emission from the sea, and electricity supply: reflections after the fuel meltdown of Fukushima nuclear power units

The Great Tohoku-Kanto earthquake and resulting tsunami has brought considerable attention to the issue of the construction of new power plants. We argue in this paper, nuclear power is not a sustainable solution to energy problems. First, we explore the stock of uranium-235 and the different schemes developed by the nuclear power industry to exploit this resource. Second, we show that these methods, fast breeder and MOX fuel reactors, are not feasible. Third, we show that the argument that nuclear energy can be used to reduce CO2 emissions is false: the emissions from the increased water evaporation from nuclear power generation must be accounted for. In the case of Japan, water from nuclear power plants is drained into the surrounding sea, raising the water temperature which has an adverse affect on the immediate ecosystem, as well as increasing CO2 emissions from increased water evaporation from the sea. Next, a short exercise is used to show that nuclear power is not even needed to meet consumer demand in Japan. Such an exercise should be performed for any country considering the construction of additional nuclear power plants. Lastly, the paper is concluded with a discussion of the implications of our findings.

Emissió ràdio a baixa freqüència en fenòmens eruptius i en fonts esteses de raigs gamma d'alta i molt alta energia

La tasca investigadora presentada en aquesta memòria s'ha centrat en les fonts galàctiques de raigs gamma de molt alta energia LS I +61 303, HESS J1708-410 i HESS J1858+020. La primera és una binària de raigs gamma molt estudiada, formada per una estrella massiva i un objecte compacte. S'ha proposat un escenari on l'objecte compacte seria un púlsar jove, i la interacció del seu vent amb el vent de l'estrella generaria els raigs gamma. De totes formes, no s'ha detectat polsos procedents d'aquest putatiu púlsar. L'investigador va realitzar observacions en fase a 1280 MHz amb el radiotelescopi GMRT, sense trobar-hi polsos, cosa que implica un estricte límit superior de 0,38 mJy a la densitat mitjana de flux polsat en un putatiu púlsar amb un període major que 2 mil•lisegons en el sistema binari LS I +61 303. Per altra banda, HESS J1708-410 i HESS J1858+020 són dues fonts esteses de raigs gamma de molt alta energia de les quals no es coneix cap contrapart a d'altres longituds d'ona. L'investigador les va observar amb el GMRT, quatre vegades HESS J1708-410 (dues a 610 MHz i dues a 1400 MHz) i dues vegades HESS J1858+020 (una a cada freqüència). En les imatges realitzades amb aquestes dades no hi ha emissió estesa coincident amb les regions d'emissió de raigs gamma. HESS J1858+020 se solapa parcialment amb una font estesa que podria ser un SNR. De confirmar-se la falta de contrapartida ràdio de HESS J1708-410, estaríem parlant d'un accelerador hadrònic extraordinàriament eficient, d'una classe desconeguda fins ara.