Array de DNA per identificar espècies de Fusarium: ampliació d'un array existent per incloure espècies del Sud d'Europa

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department for Feed and Food Hygiene del National Veterinary Institute, Noruega, entre novembre i desembre del 2006. Els grans de cereal poden estar contaminats amb diferents espècies de Fusarium capaces de produir metabolits secundaris altament tòxics com trichotecenes, fumonisines o moniliformines. La correcta identificació d’aquestes espècies és de gran importància per l’assegurament del risc en l’àmbit de la salut humana i animal. La identificació de Fusarium en base a la seva morfologia requereix coneixements taxonòmics i temps; la majoria dels mètodes moleculars permeten la identificació d’una única espècie diana. Per contra, la tecnologia de microarray ofereix l’anàlisi paral•lel d’un alt nombre de DNA dianes. En aquest treball, s’ha desenvolupat un array per a la identificació de les principals espècies de Fusarium toxigèniques del Nord i Sud d’Europa. S’ha ampliat un array ja existent, per a la detecció de les espècies de Fusarium productores de trichothecene i moniliformina (predominants al Nord d’Europa), amb l’addició de 18 sondes de DNA que permeten identificar les espècies toxigèniques més abundants al Sud d’Europa, les qual produeixen majoritàriament fumonisines. Les sondes de captura han estat dissenyades en base al factor d’elongació translació- 1 alpha (TEF-1alpha). L’anàlisi de les mostres es realitza mitjançant una única PCR que permet amplificar part del TEF-1alpha seguida de la hibridació al xip de Fusarium. Els resultats es visualitzen mitjançant un mètode de detecció colorimètric. El xip de Fusarium desenvolupat pot esdevenir una eina útil i de gran interès per a l’anàlisi de cereals presents en la cadena alimentària.

GNSS array: diseño de una antena con polarización circular

Aquest projecte es centra en el disseny d’una antena microstrip per a GNSS. Una antena per a GNSS ha de tenir adaptació de impedància d’entrada i polarització circular a dretes, com a principals especificacions, en el rang de 1.15-1.6 GHz. El tipus d’alimentació d’una antena microstrip amb el major ample de banda d’adaptació és l’alimentació mitjançant acoblament per apertura. Si a l’antena s’introdueixen dos apertures de forma ortogonal, alimentades amb un desfasament de 90º entre elles, s’aconsegueix polarització circular. L’opció de separar les apertures redueix la transferència de potència entre elles, i disminueix el guany de polarització creuada. La xarxa d’alimentació dissenyada és un divisor de Wilkinson amb una línia de λ/4 a la freqüència central, encara que el desfasament als extrems de la banda no sigui de 90º. Com a xarxa d’alimentació es va provar un hibrid de 90º, però l’elevat valor del paràmetre S21 de l’antena impossibilita l’adaptació a l’entrada del hibrid.

Síntesi de nanopartícules de TiO2 fàcilment processables i el seu ús per a fabricar a baixa temperatura cel·les solars sensibilitzades

La gran demanda energètica i la problemàtica dels combustibles fòssils i d‟altres recursos per a obtenir energia posen de manifest la necessitat de desenvolupar tecnologies netes, sostenibles i econòmicament viables de generació d‟energia. En aquest àmbit, les cel·les solars sensibilitzades amb colorant (Dye Sensitized Solar Cells, DSSC), que transformen l‟energia solar a energia elèctrica, són una solució factible. A més, el desenvolupament de mètodes per a construir aquestes cel·les a baixa temperatura permetria fabricar-les sobre substrats plàstics, fet que els donaria un valor afegit i permetria una producció en continu, ràpida i amb baix cost tant, econòmic, com d‟impacte ambiental. Aquest treball presenta el desenvolupament d‟un mètode de producció a baixa temperatura (140 ºC) de DSSC, amb eficiència de 5,9 % sobre substrats FTO/vidre. Aquest valor és superior a la majoria de les eficiències reportades a la bibliografia de DSSC construïdes a baixa temperatura. Les capes mesoporoses que formen els elèctrodes de les DCCS es dipositen per doctor blade a partir d‟una pasta composta per nanopartícules de TiO2, de 4-8 nm, recobertes d‟àcid 3,6,9-trioxadecanoic, per nanopartícules de Degussa P25, de 20-25 nm, i com a dissolvents només s‟utilitza aigua i etanol. L‟aplicació d‟un tractament a 140 ºC permet eliminar la matèria orgànica de la superfície de les nanopartícules de 4-8 nm i unir-les a les de Degussa P25. Aquest fet permet obtenir capes mesoporoses sinteritzades de 6 μm de gruix. A més, l‟aplicació d‟un post-tractament, en el qual s‟utilitza l‟àcid hexafluoro titànic (IV), produeix un lleuger increment en l‟eficiència. Endemés, l‟obtenció de capes primes de TiO2 sobre substrats plàstics és un tema d‟actualitat a causa de la falta de mètodes de deposició a baixa temperatura. En aquest context, s‟ha sintetitzat, mitjançant processos respectuosos amb el medi ambient nanopartícules de TiO2 cristal·lí modificades superficialment amb lauril gal·lat i àcid 3,6,9-trioxodecanoic. Les nanopartícules poden ser dispersades en dissolvents orgànics i aigua respectivament, fet que permet obtenir suspensions estables i de fàcil manipulació. Aquestes poden ser utilitzades com a precursores per a obtenir capes primes a baixa temperatura de TiO2 cristal·lí. En concret, les capes primes formades per nanopartícules de TiO2 modificades amb àcid 3,6,9-trioxodecanoic s‟han utilitzat com a blocking layer en les DSSC construïdes a baixa temperatura.

Uso de TiO2 dopado con nitrógeno para la generación de hidrógeno bajo irradiación con luz visible

Se desarrollaron catalizadores de TiO2 dopados con nitrógeno para conseguir actividad fotocatalítica bajo irradiación visible. En este trabajo se reporta la síntesis de TiO2-N, usando urea y nitrato de amonio (NH4NO3) como precursores de nitrógeno, tanto a partir de un TiO2 generado in situ (método sol-gel) como mediante la modificación de un TiO2 comercial. Así mismo, se varió la concentración de urea para encontrar el valor óptimo de nitrógeno, lo cual se comprobó mediante la oxidación fotocatalítica de ácido oxálico bajo irradiación con luz visible. Los materiales sintetizados se caracterizaron por medio de análisis elemental, y por reflectancia difusa UV-visible, encontrándose nitrógeno en todas las muestras, y un valor del ancho de banda prohibida en el rango 2-2,8 eV. Lamentablemente, se detectó una pérdida de nitrógeno cuando los fotocatalizadores eran reutilizados, lo cual causó una disminución de su actividad después de cada reacción, ya sea en presencia de oxígeno, o en ausencia de éste mientras se generaba hidrógeno. Entre los dopantes investigados el NH4NO3 mostro una mejor eficiencia en la producción de hidrógeno. Además, los resultados experimentales revelaron claramente que la deposición de platino en la superficie de los catalizadores TiO2-N desempeña un papel fundamental en el aumento de la generación de hidrógeno. Sin embargo, esta mejora dependía claramente del método de preparación de las muestras, obteniéndose mejores resultados con el TiO2-p25.

Síntesis, caracterización y ensayos cinéticos del nanocomposite RuO2/TiO2/MWCNT/Pt en la producción fotocatalítica de combustibles solares bajo iluminación UV y VIS

Se prepararon partículas de nanocomposites basados en TiO2 y nanotubos de carbono multicapa platinizados para la obtención de combustibles solares. Se evaluó la actividad fotocatalítica del material en la producción de hidrógeno, en procesos de degradación de ácido fórmico, y en la obtención de hidrocarburos a partir de la reducción de CO2 en agua. Los nanocomposites fueron sintetizados por medio de la técnica sol-gel. Se estudió el efecto de la proporción y el diámetro de los nanotubos de carbono en la actividad del material bajo iluminación ultravioleta y visible. Se estudió el efecto de la adición de RuO2 (0,5% wt.) en la actividad bajo iluminación visible. Los materiales fueron caracterizados por ATR, XRD, BET, HRTEM y SEM. Se obtuvieron sólidos macroporosos, con contenido de fase anatasa superior al 99% y tamaño cristalino comprendido entre 15 y 21 nm. Los resultados cinéticos mostraron una producción óptima de hidrógeno para el composite TiO2/(5wt.%)MWCNT/Pt(60-80 nm), con eficiencia cuántica y eficiencia energética de 1,27% y 0,27%, respectivamente. En el caso de radiación visible, la producción de hidrógeno fue nula para los composites TiO2/MWCNT/Pt, mientras que para el sistema RuO2/TiO2/MWCNT/Pt se observó que la adicción de MWCNT inhibía la actividad fotocatalítica del composite RuO2/TiO2 en la región del visible. Por otra parte, en los ensayos de reducción de CO2 no se detectó ningún producto de reacción.

X-chromosome tiling path array detection of copy number variants in patients with chromosome X-linked mental retardation

Background: Aproximately 5–10% of cases of mental retardation in males are due to copy number variations (CNV) on the X chromosome. Novel technologies, such as array comparative genomic hybridization (aCGH), may help to uncover cryptic rearrangements in X-linked mental retardation (XLMR) patients. We have constructed an X-chromosome tiling path array using bacterial artificial chromosomes (BACs) and validated it using samples with cytogenetically defined copy number changes. We have studied 54 patients with idiopathic mental retardation and 20 controls subjects. Results: Known genomic aberrations were reliably detected on the array and eight novel submicroscopic imbalances, likely causative for the mental retardation (MR) phenotype, were detected. Putatively pathogenic rearrangements included three deletions and five duplications (ranging between 82 kb to one Mb), all but two affecting genes previously known to be responsible for XLMR. Additionally, we describe different CNV regions with significant different frequencies in XLMR and control subjects (44% vs. 20%). Conclusion:This tiling path array of the human X chromosome has proven successful for the detection and characterization of known rearrangements and novel CNVs in XLMR patients.

A systolic array for linear MIMO detection based on an all-swap lattice reduction algorithm

A systolic array to implement lattice-reduction-aided lineardetection is proposed for a MIMO receiver. The lattice reductionalgorithm and the ensuing linear detections are operated in the same array, which can be hardware-efficient. All-swap lattice reduction algorithm (ASLR) is considered for the systolic design.ASLR is a variant of the LLL algorithm, which processes all lattice basis vectors within one iteration. Lattice-reduction-aided linear detection based on ASLR and LLL algorithms have very similarbit-error-rate performance, while ASLR is more time efficient inthe systolic array, especially for systems with a large number ofantennas.

Optimum Redundant Array Configurations for Earth Observation Aperture Synthesis Microwave Radiometers

Two-dimensional aperture synthesis radiometry is the technologyselected for ESA's SMOS mission to provide high resolution L-bandradiometric imagery. The array topology is a Y-shaped structure. Theposition and number of redundant elements to minimise instrumentdegradation in case of element failure(s) are studied.

Array-CGH in patients with a clinical diagnosis of Kabuki syndrome: identification of two cases with terminal 2q37 deletion and no other recurrent rearrangement

Background: Kabuki syndrome (KS) is a multiple congenital anomaly syndrome characterized by specific facial features, mild to moderate mental retardation, postnatal growth delay, skeletal abnormalities, and unusual dermatoglyphic patterns with prominent fingertip pads. A 3.5 Mb duplication at 8p23.1-p22 was once reported as a specific alteration in KS but has not been confirmed in other patients. The molecular basis of KS remains unknown. Methods: We have studied 16 Spanish patients with a clinical diagnosis of KS or KS-like to search for genomic imbalances using genome-wide array technologies. All putative rearrangements were confirmed by FISH, microsatellite markers and/or MLPA assays, which also determined whether the imbalance was de novo or inherited. Results: No duplication at 8p23.1-p22 was observed in our patients. We detected complex rearrangements involving 2q in two patients with Kabuki-like features: 1) a de novo inverted duplication of 11 Mb with a 4.5 Mb terminal deletion, and 2) a de novo 7.2 Mb-terminal deletion in a patient with an additional de novo 0.5 Mb interstitial deletion in 16p. Additional copy number variations (CNV), either inherited or reported in normal controls, were identified and interpreted as polymorphic variants. No specific CNV was significantly increased in the KS group. Conclusion: Our results further confirmed that genomic duplications of 8p23 region are not a common cause of KS and failed to detect other recurrent rearrangement causing this disorder. The detection of two patients with 2q37 deletions suggests that there is a phenotypic overlap between the two conditions, and screening this region in the Kabuki-like patients should be considered.

Nanosized Nb-TiO2 gas sensors derived from alkoxides hydrolization

Nanocrystalline TiO2 modified with Nb has been produced through the sol-gel technique. Nanopowders have been obtained by means of the hydrolysis of pure alkoxides with deionized water and peptization of the resulting hydrolysate with diluted acid nitric at 100 C. The addition of Nb stabilizes the anatase phase to higher temperatures. XRD spectra of the undoped and the Nb-doped samples show that the undoped sample has been almost totally converted to rutile at 600 C, meanwhile the doped samples present still a low percentage of rutile phase. Nanocrystalline powders stabilized at 600 C with grain sizes of about 17 nm have successfully been synthesized by the addition of Nb with a concentration of 2% at., which appears to be an adequate additive concentration to improve the gas sensor performances, such as it is suggested by the catalytic conversion efficiency experiments performed from FTIR measurements. FTIR absorbance spectra show that catalytic conversion of CO occurs at lower temperatures when niobium is introduced. The electrical response of the films to different concentrations of CO and ethanol has been monitored in dry and wet environments in order to test the influence of humidity in the sensor response. The addition of Nb decreases the working temperature and increases the stability of the layers. Also, large enhancement of the response time is obtained even with lower working temperatures. Moreover, humidity effects on the gas sensor response toward CO and ethanol are less important in Nb-doped samples than in the undoped ones.

Structural and functional characterization of (110)-oriented epitaxial La2/3Ca1/3MnO3 electrodes and SrTiO3 tunnel barriers

La2/3Ca1/3MnO3 (LCMO) films have been deposited on (110)-oriented SrTiO3 (STO) substrates. X-ray diffraction and high-resolution electron microscopy reveal that the (110) LCMO films are epitaxial and anisotropically in-plane strained, with higher relaxation along the [1¿10] direction than along the [001] direction; x-ray absorption spectroscopy data signaled the existence of a single intermediate Mn3+/4+ 3d-state at the film surface. Their magnetic properties are compared to those of (001) LCMO films grown simultaneously on (001) STO substrates It is found that (110) LCMO films present a higher Curie temperature (TC) and a weaker decay of magnetization when approaching TC than their (001) LCMO counterparts. These improved films have been subsequently covered by nanometric STO layers. Conducting atomic-force experiments have shown that STO layers, as thin as 0.8 nm, grown on top of the (110) LCMO electrode, display good insulating properties. We will show that the electric conductance across (110) STO layers, exponentially depending on the barrier thickness, is tunnel-like. The barrier height in STO (110) is found to be similar to that of STO (001). These results show that the (110) LCMO electrodes can be better electrodes than (001) LCMO for magnetic tunnel junctions, and that (110) STO are suitable insulating barriers.

Effects of SrTiO3 capping in La2/3Ca1/3MnO3 electrodes of different orientations

We report on the study of the structural, magnetic, and electronic properties of SrTiO3 capped La2/3Ca1/3MnO3 electrodes grown on (001) and (110) SrTiO3 substrates. Magnetic properties of the (001) and (110) capped electrodes evolve differently when the capping layer thickness increases, revealing a reduction of the saturation magnetization for the (001) ones. Electronic properties are studied combining 55Mn nuclear magnetic resonance (NMR) and x-ray photoemission spectroscopy (XPS). NMR experiments highlight that electronic phase separation in the (001) electrodes is enhanced by the presence of the SrTiO3 capping layer and XPS measurements show that the electronic state of interfacial Mn ions from (001) electrode is more sensitive to the capping layer.

A gated single-photon avalanche diode array fabricated in a conventional CMOS process for triggered systems

A bidimensional array based on single-photon avalanche diodes for triggered imaging systems is presented. The diodes are operated in the gated mode of acquisition to reduce the probability to detect noise counts interfering with photon arrival events. In addition, low reverse bias overvoltages are used to lessen the dark count rate. Experimental results demonstrate that the prototype fabricated with a standard HV-CMOS process gets rid of afterpulses and offers a reduced dark count probability by applying the proposed modes of operation. The detector exhibits a dynamic range of 15 bits with short gated"on" periods of 10ns and a reverse bias overvoltage of 1.0V.

Epitaxial growth of biferroic YMnO3(0001) on platinum electrodes

Epitaxial films of the biferroic YMnO3 (YMO) oxide have been grown on platinum-coated SrTiO3(1 1 1) and Al2O3(0 0 0 1) substrates. The platinum electrodes, (1 1 1) oriented, are templates for the epitaxy of the hexagonal phase of YMO with a (0 0 0 1) out-of-plane orientation, which is of interest as this is the polarization direction of YMO. X-ray diffractometry indicates the presence of two crystal domains, 60° rotated in-plane, in the Pt(1 1 1) layers which subsequently are transferred on the upperlaying YMO. Cross-section analysis by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) of YMnO3/Pt/SrTiO3(1 1 1) shows high-quality epitaxy and sharp interfaces across the structure in the observed region. We present a detailed study of the epitaxial growth of the hexagonal YMO on the electrodes.

Nanosized Nb-TiO2 gas sensors derived from alkoxides hydrolization

Nanocrystalline TiO2 modified with Nb has been produced through the sol-gel technique. Nanopowders have been obtained by means of the hydrolysis of pure alkoxides with deionized water and peptization of the resulting hydrolysate with diluted acid nitric at 100 C. The addition of Nb stabilizes the anatase phase to higher temperatures. XRD spectra of the undoped and the Nb-doped samples show that the undoped sample has been almost totally converted to rutile at 600 C, meanwhile the doped samples present still a low percentage of rutile phase. Nanocrystalline powders stabilized at 600 C with grain sizes of about 17 nm have successfully been synthesized by the addition of Nb with a concentration of 2% at., which appears to be an adequate additive concentration to improve the gas sensor performances, such as it is suggested by the catalytic conversion efficiency experiments performed from FTIR measurements. FTIR absorbance spectra show that catalytic conversion of CO occurs at lower temperatures when niobium is introduced. The electrical response of the films to different concentrations of CO and ethanol has been monitored in dry and wet environments in order to test the influence of humidity in the sensor response. The addition of Nb decreases the working temperature and increases the stability of the layers. Also, large enhancement of the response time is obtained even with lower working temperatures. Moreover, humidity effects on the gas sensor response toward CO and ethanol are less important in Nb-doped samples than in the undoped ones.