Properties of nitrogen doped silicon films deposited by low-pressure chemical vapor deposition from silane and ammonia

Nitrogen doped silicon (NIDOS) films have been deposited by low-pressure chemical vapor deposition from silane SiH4 and ammonia NH3 at high temperature (750°C) and the influences of the NH3/SiH4 gas ratio on the films deposition rate, refractive index, stoichiometry, microstructure, electrical conductivity, and thermomechanical stress are studied. The chemical species derived from silylene SiH2 into the gaseous phase are shown to be responsible for the deposition of NIDOS and/or (silicon rich) silicon nitride. The competition between these two deposition phenomena leads finally to very high deposition rates (100 nm/min) for low NH3/SiH4 gas ratio (R¿0.1). Moreover, complex variations of NIDOS film properties are evidenced and related to the dual behavior of the nitrogen atom into silicon, either n-type substitutional impurity or insulative intersticial impurity, according to the Si¿N atomic bound. Finally, the use of NIDOS deposition for the realization of microelectromechanical systems is investigated.

Sabbatical stay at CREVER, University Rovira i Virgili

A three-year research proposal of international impact and quality was developed between the author and CREVER researchers, taking into account the infrastructure and research lines already being carried out at CREVER. The project is related to the study of new mixtures in thermal activated systems, by the addition of a third component to help the heat transfer processes. The project proposes the use of water and lithium nitrate as absorbents in ternary ammonia mixtures, varying the concentration with the objective of optimising the mixture for solar air conditioning purposes. Also, the research proposal will promote an intensive collaboration in the following years between CREVER and The Centro de Investigación en Energía-UNAM, Mexico.

Estudi de les càrregues ambientals del compostatge casolà. Simulació d'un sistema de compostatge domèstic i determinació d'emissions de gasos contaminants

Aquest treball s’enfoca cap l’anàlisi de les emissions de gasos amb un potencial impacte negatiu sobre l’entorn que es poden emetre a l’atmosfera durant el compostatge casolà com són el metà i l’òxid nitrós pel seu paper de gasos d’efecte hivernacle i l’amoníac, però sense oblidar el seguiment dels paràmetres del procés en si i la determinació de la qualitat del compost produït. Durant poc més de 6 mesos s’ha simulat un sistema de compostatge casolà tal i com podria donar‐se en un domicili particular i s’ha confirmat la seva eficàcia en la reducció en pes del residu tractat així com l’obtenció d’un producte final altament estable i d’una qualitat més que acceptable. Pel que fa a les emissions de gasos, les quantitats determinades no són menyspreables. L’experiment s’ha realitzat per triplicat. Les emissions són molt erràtiques i no s’han trobat patrons clars en la seva evolució durant el procés de compostatge més enllà d’una certa correlació entre les emissions d’amoníac i la diferència de temperatures entre l’ambient i l’interior dels compostadors. Cal destacat un elevat grau de biaix en la determinació d’emissions gasoses a petita escala, com és el cas del compostatge casolà. Finalment constatar que la generació de lixiviats en el compostatge domèstic pot ser important donat el contingut en aigua de la matèria orgànica tractada a nivell casolà i el limitat accés a material estructurant sec que es té per a compensar‐les.

Treatment of nonlinear optical properties due to large amplitude anharmonic vibrational motions: umbrella motion in NH3

A general reduced dimensionality finite field nuclear relaxation method for calculating vibrational nonlinear optical properties of molecules with large contributions due to anharmonic motions is introduced. In an initial application to the umbrella (inversion) motion of NH3 it is found that difficulties associated with a conventional single well treatment are overcome and that the particular definition of the inversion coordinate is not important. Future applications are described

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

Gas sensing properties of catalytically modified WO3 with copper and vanadium for NH3 detection

Ammonia gas detection by pure and catalytically modified WO3 based gas sensor was analysed. The sensor response of pure WO3 to NH3 was not only rather low but also presented an abnormal behaviour, probably due to the unselective oxidation of ammonia to NOx. Copper and vanadium were introduced in different concentrations and the resulting material was annealed at different temperatures in order to improve the sensing properties for NH3 detection. The introduction of copper and vanadium as catalytic additives improved the response to NH3 and also eliminated the abnormal behaviour. Possible mechanisms of NH3 reaction over these materials are discussed. Sensor responses to other gases like NO2 or CO and the interference of humidity on ammonia detection were also analysed so as to choose the best sensing element.

Effects of lactation upon circulating plasma metabolites in cafeteria-fed rats

1. The effects of "cafeteria feeding" on primiparous Wistar rats during lactation have been studied by measuring circulating levels of glucose, amino acids, lactate, urea and ammonia as well as glycogen levels in liver and muscle. 2. No significant changes in glucose levels were observed despite alterations in blood glucose compartmentation. 3. Compared with controls, the dams given the cafeteria diet had higher liver glycogen stores which were more easily mobilized at the peak of lactation. 4. Rats given the cafeteria diet showed a lower amino acid utilization than controls and adequately maintained circulating levels, as determined by the lower circulating levels of ammonia and urea. 5. No significant differences in body-weight were observed in the period studied despite increasing dam weight after weaning in the cafeteria-fed group. 6. The size of pups of cafeteria-fed dams was greater than that of controls, and the differences were marked after weaning, when the metabolic machinery of the cafeteria pup maintained high protein accretion and body build-up using fat as the main energy substrate characteristic of the preweaning stage. The controls, however, changed to greater utilization of amino acids as an energy substrate and adapted to high-protein (lowbiological-quality) diets with a significantly different pattern of circulating nitrogen distribution.

Intestinal and hepatic nitrogen balance in the rat after the administration of an oral protein load

The fate of a small oral dose of protein given to overnight-starved rats was studied. After 3 h, 62 per cent of the protein amino acids had been absorbed. Most of the absorbed N went into the bloodstream through the portal in the form of amino acids, but urea and ammonia were also present. About one-quarter of all absorbed N was carried as lymph amino acids. The liver was able to take all portal free ammonia and a large proportion of portal amino acids, releasing urea. The hepatic N balance was negative, indicating active proteolysis and net loss of liver protein.

Sedimen-water nutrient fluxes: Preliminary results of in situ measurements in Alfaques Bay, Ebro River Delta.

Sediment-water exchanges of oxygen, ammonium, nitrate, total dissolved nitrogen, phosphate and total dissolved phosphorus were measured by means of an in situ incubator of 7 1 volume and 700 cm2 base area. The incubations lasted for three hours and were done over a whole season on different kinds of sediments in Alfaques Bay. We present some preliminary results on: i) methodological aspects, ii) spatial and temporal variability of fluxes, and iii) estimates of contribution of benthic nutrient regeneration relative to total nutrient loading of the Bay. Oxygen uptake averaged 1700 mmo1 m-2 h-1 (range 200-3500); no differences were found between sandy and muddy sediments. The release of ammonia from the sediment averaged 70 mmo1 m-2 h-1 and was higher in muddy sediments than in sandy ones. Very low to null nitrate and nitrite fluxes and only small fluxes of organic nitrogen were detected. We conclude that ammonium release from sediment is the major path of nitrogen regeneration. Some sediments removed dissolved reactive phosphorus (DRP) from the water and released dissolved organic phosphorus (DOP). Additional manipulative experiments revealed DRP release under particular conditions (turbulence, anoxia). From these data, we estimate that at least 50% of the nitrogen requirements of phytoplankton in the area may be supplied by benthic remineralization.

The problem of nitrogen disposal in the obese

Amino-N is preserved because of the scarcity and nutritional importance of protein. Excretion requires its conversion to ammonia, later incorporated into urea. Under conditions of excess dietary energy, the body cannot easily dispose of the excess amino-N against the evolutively adapted schemes that prevent its wastage; thus ammonia and glutamine formation (and urea excretion) are decreased. High lipid (and energy) availability limits the utilisation of glucose, and high glucose spares the production of ammonium from amino acids, limiting the synthesis of glutamine and its utilisation by the intestine and kidney. The amino acid composition of the diet affects the production of ammonium depending on its composition and the individual amino acid catabolic pathways. Surplus amino acids enhance protein synthesis and growth, and the synthesis of non-protein-N-containing compounds. But these outlets are not enough; consequently, less-conventional mechanisms are activated, such as increased synthesis of NO∙ followed by higher nitrite (and nitrate) excretion and changes in the microbiota. There is also a significant production of N(2) gas, through unknown mechanisms. Health consequences of amino-N surplus are difficult to fathom because of the sparse data available, but it can be speculated that the effects may be negative, largely because the fundamental N homeostasis is stretched out of normalcy, forcing the N removal through pathways unprepared for that task. The unreliable results of hyperproteic diets, and part of the dysregulation found in the metabolic syndrome may be an unwanted consequence of this N disposal conflict.

The influence of substratum type and nutrient supply on biofilm organic matter utilization in streams

We investigated the effect of benthic substratum type (sand and rocks) and nutrient supply (N and P) on biofilm structure and heterotrophic metabolism in a field experiment in a forested Mediterranean stream (Fuirosos). Rock and sand colonization and biofilm formation was intensively studied for 44 d at two stream reaches: control and experimental (continuous addition of phosphate, ammonia, and nitrate). Structural (C, N, and polysaccharide content and bacterial and chlorophyll density) and metabolic biofilm parameters (b-glucosidase, peptidase, and phosphatase enzyme activities) were analyzed throughout the colonization process. The epilithic biofilm (grown on rocks) had a higher peptidase activity at the impacted reach, together with a higher algal and bacterial biomass. The positive relationship between the peptidase activity per cell and the N content of the epilithic biofilm suggested that heterotrophic utilization of proteinaceous compounds from within the biofilm was occurring. In contrast, nutrient addition caused the epipsammic biofilm (grown on sand) to exhibit lower b-glucosidase and phosphatase activities, without a significant increase in bacterial and algal biomass. The differential response to nutrient addition was related to different structural characteristics within each biofilm. The epipsammic biofilm had a constant and high C:N ratio (22.7) throughout the colonization. The epilithic biofilm had a higher C:N ratio at the beginning of the colonization (43.2) and evolved toward a more complex structure (high polysaccharide content and low C:N ratio) during later stages. The epipsammic biofilm was a site for the accumulation and degradation of organic matter: polysaccharides and organic phosphorus compounds had higher degradation activities

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.