Dynamics of Self-Generated, Large Amplitude Magnetic Fields Following High-Intensity Laser Matter Interaction

The dynamics of magnetic fields with an amplitude of several tens of megagauss, generated at both sides of a solid target irradiated with a high-intensity (~1019W/cm2) picosecond laser pulse, has been spatially and temporally resolved using a proton imaging technique. The amplitude of the magnetic fields is sufficiently large to have a constraining effect on the radial expansion of the plasma sheath at the target surfaces. These results, supported by numerical simulations and simple analytical modeling, may have implications for ion acceleration driven by the plasma sheath at the rear side of the target as well as for the laboratory study of self-collimated high-energy plasma jets. © 2012 American Physical Society.

Self-healing systems and virtual structures

Modern networks are large, highly complex and dynamic. Add to that the mobility of the agents comprising many of these networks. It is difficult or even impossible for such systems to be managed centrally in an efficient manner. It is imperative for such systems to attain a degree of self-management. Self-healing i.e. the capability of a system in a good state to recover to another good state in face of an attack, is desirable for such systems. In this paper, we discuss the self-healing model for dynamic reconfigurable systems. In this model, an omniscient adversary inserts or deletes nodes from a network and the algorithm responds by adding a limited number of edges in order to maintain invariants of the network. We look at some of the results in this model and argue for their applicability and further extensions of the results and the model. We also look at some of the techniques we have used in our earlier work, in particular, we look at the idea of maintaining virtual graphs mapped over the existing network and assert that this may be a useful technique to use in many problem domains.

Comparative study on transport properties for LiFAP and LiPF6 in alkyl-carbonates as electrolytes through conductivity, viscosity and NMR self-diffusion measurements

We present in this work a comparative study on density and transport properties, such as the conductivity (sigma), viscosity (eta) and self-diffusion coefficients (D), for electrolytes based on the lithium hexafluorophosphate, LiPF6; or on the lithium tris(pentafluoroethane)-trifluorophosphate, LiFAP dissolved in a binary mixture of ethylene carbonate (EC) and dimethylcarbonate (DMC) (50:50 wt%). For each electrolyte, the temperature dependence on transport properties over a temperature range from 10 to 80 degrees C and 20 to 70 degrees C for viscosity and conductivity, respectively, exhibits a non-Arrhenius behavior. However, this dependence is correctly correlated by using the Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) type fitting equation. In each case, the best-fit parameters, such as the pseudo activation energy and ideal glass transition temperature were then extracted. The self-diffusion coefficients (D) of the Li+ cation and PF6- or FAP(-) anions species, in each studied electrolyte, were then independently determined by observing Li-3, F-19 and P-31 nuclei with the pulsed-gradient spin-echo (PGSE) NMR technique over the same temperature range from 20 to 80 degrees C. Results show that even if the diffusion of the lithium cation is quite similar in both electrolytes, the anions diffusion differs notably. In the case of the LiPF6-based electrolyte, for example at T approximate to 75 degrees C (high temperature), the self-diffusion coefficients of Li+ cations in solution (D (Li+)approximate to 5 x 10(-19) m(2) s(-1)) is 1.6 times smaller than that of PF6- anions (D (PF6-) = 8.5 x 10(-19) m(2) s(-1)), whereas in the case of the LiFAP-based electrolyte, FAP(-) anions diffuse at same rate as the Li+ cations (D (FAP(-)) = 5 x 10(-1) m(2) s(-1)). Based on these experimental results, the transport mobility of ions were then investigated through Stokes-Einstein and Nernst-Einstein equations to determine the transport number of lithium t(Li)(+), effective radius of solvated Li+ and of PF6- and FAP(-) anions, and the degree of dissociation of these lithium salts in the selected EC/DMC (50:50 wt%) mixture over a the temperature range from 20 to 80 degrees C. This study demonstrates the conflicting nature of the requirements and the advantage of the well-balanced properties as ionic mobility and dissociation constant of the selected electrolytes. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Self-Feedback Motion Control for Cable-Driven Parallel Manipulators

This article proposes a closed-loop control scheme based on joint-angle feedback for cable-driven parallel manipulators (CDPMs), which is able to overcome various difficulties resulting from the flexible nature of the driven cables to achieve higher control accuracy. By introducing a unique structure design that accommodates built-in encoders in passive joints, the seven degrees of freedom (7-DOF) CDPM can obtain joint angle values without external sensing devices, and it is used for feedback control together with a proper closed-loop control algorithm. The control algorithm has been derived from the time differential of the kinematic formulation, which relates the joint angular velocities to the time derivative of cable lengths. In addition, the Lyapunov stability theory and Monte Carlo method have been used to mathematically verify the self-feedback control law that has tolerance for parameter errors. With the aid of co-simulation technique, the self-feedback closed-loop control is applied on a 7-DOF CDPM and it shows higher motion accuracy than the one with an open-loop control. The trajectory tracking experiment on the motion control of the 7-DOF CDPM demonstrated a good performance of the self-feedback control method.

A simple and low-cost method for the preparation of self-supported TiO2-WO3 ceramic heterojunction wafers

Robust, bilayer heterojunction photodiodes of TiO₂-WO₃ were prepared successfully by a simple, low-cost powder pressing technique followed by heat-treatment. Exclusive photoirradiation of the TiO₂ side of the photodiode resulted in a rapid colour change (dark blue) on the WO₃ surface as a result of reduction of W⁶⁺ to W⁵⁺ (confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy). This colour was long lived and shown to be stable in a dry environment in air for several hours. A similar photoirradiation experiment in the presence of a mask showed that charge transfer across the heterojunction occurred approximately normal to the TiO₂ surface, with little smearing out of the mask image. As a result of the highly efficient vectorial charge separation, the photodiodes showed a tremendous increase in photocatalytic activity for the degradation of stearic acid, compared to wafers of the respective individual materials when tested separately.

BslA is a self-assembling bacterial hydrophobin that coats the Bacillus subtilis biofilm

Biofilms represent the predominant mode of microbial growth in the natural environment. Bacillus subtilis is a ubiquitous Gram-positive soil bacterium that functions as an effective plant growth-promoting agent. The biofilm matrix is composed of an exopolysaccharide and an amyloid fiber-forming protein, TasA, and assembles with the aid of a small secreted protein, BslA. Here we show that natively synthesized and secreted BslA forms surface layers around the biofilm. Biophysical analysis demonstrates that BslA can self-assemble at interfaces, forming an elastic film. Molecular function is revealed from analysis of the crystal structure of BslA, which consists of an Ig-type fold with the addition of an unusual, extremely hydrophobic "cap" region. A combination of in vivo biofilm formation and in vitro biophysical analysis demonstrates that the central hydrophobic residues of the cap are essential to allow a hydrophobic, nonwetting biofilm to form as they control the surface activity of the BslA protein. The hydrophobic cap exhibits physiochemical properties remarkably similar to the hydrophobic surface found in fungal hydrophobins; thus, BslA is a structurally defined bacterial hydrophobin. We suggest that biofilms formed by other species of bacteria may have evolved similar mechanisms to provide protection to the resident bacterial community.

Self-referencing thermometry in the nanoscale

Na ´ultima d´ecada emergiu uma linha de investiga¸c˜ao muito activa em term´ometros n˜ao invasivos e precisos que possam determinar temperatura `a escala nanom´etrica. Esta investiga¸c˜ao foi fortemente estimulada pelas numerosas solicita¸c˜oes da nanotecnologia e da biomedicina, por exemplo. Uma das abordagens mais promissoras prop˜oe o uso de i˜oes trivalentes de lantan´ıdeos que apresenta propriedades fotoluminescentes que dependem da temperatura. Neste trabalho demonstra-se que esta t´ecnica combina as vantagens de te um limite de detec¸c˜ao de 0.5 graus com sensibilidade at´e 4.5 % · K−1. Este term´ometro molecular pode ser processado em filmes finos ou nanopart´ıculas, abrindo os campos de aplica¸c˜ao a diferentes utiliza¸c˜oes. As nanopart´ıculas de s´ılica produzidas s˜ao caracterizadas na presen¸ca e na ausˆencia de i˜oes lantan´ıdeos. Sem o metal, as nanopart´ıculas de APTES/TEOS demonstram ser luminescentes sob excita¸c˜ao UV sem necessidade de utilizar qualquer tratamento t´ermico. O rendimento quˆantico de emiss˜ao depende apenas da propor¸c˜ao dos silanos e pode atingir o valor de 0.15 ± 0.02. A co-dopagem destas nanopart´ıculas com Eu3+ e Tb3+ permite obter sondas com resposta raciom´etrica, com a possibilidade de ajustar a gama de temperaturas de opera¸c˜ao e a sensibilidade, via desenho inteligente da matriz de suporte e dos ligandos de β-dicetona que est˜ao coordenados ao i˜ao met´alico. Quando processados como filmes, este term´ometro permite o mapeamento de temperaturas com resolu¸c˜ao espacial 1.8 μm. A racionaliza¸c˜ao da dependˆencia de temperatura ´e uma ferramenta ´util para desenvolver term´ometros que operam em gamas de temperatura espec´ıficos (e.g. gama de temperatura fisiol´ogica, 290-340 K) com sensibilidade acima de 0.5 % · K−1. A combina¸c˜ao de esfor¸cos de um grande n´umero de diversas disciplinas ir´a previsivelmente permitir o surgimento de term´ometros moleculares novos e sofisticados, preenchendo os principais requisitos das nanociencias.

Self-mated tribological systems based on multilayer micro/nanocrystalline CVD diamond coatings

The tribological response of multilayer micro/nanocrystalline diamond coatings grown by the hot filament CVD technique is investigated. These multigrade systems were tailored to comprise a starting microcrystalline diamond (MCD) layer with high adhesion to a silicon nitride (Si3N4) ceramic substrate, and a top nanocrystalline diamond (NCD) layer with reduced surface roughness. Tribological tests were carried out with a reciprocating sliding configuration without lubrication. Such composite coatings exhibit a superior critical load before delamination (130–200 N), when compared to the mono- (60–100 N) and bilayer coatings (110 N), considering ∼10 µm thick films. Regarding the friction behaviour, a short-lived initial high friction coefficient was followed by low friction regimes (friction coefficients between 0.02 and 0.09) as a result of the polished surfaces tailored by the tribological solicitation. Very mild to mild wear regimes (wear coefficient values between 4.1×10−8 and 7.7×10−7 mm3 N−1 m−1) governed the wear performance of the self-mated multilayer coatings when subjected to high-load short-term tests (60–200 N; 2 h; 86 m) and medium-load endurance tests (60 N; 16 h; 691 m).

Self-reported health status and lifestyle behaviours of the residents of the Town of Fort Erie, Ontario, as related to the Canadian Community Health Survey

The purpose of this cross sectional survey design was to examine self-reported health status and lifestyle behaviours of the residents of the Town of Fort Erie, Ontario, as related to the Canadian Community Health Survey. Using a mail-out survey, entitled the Fort Erie Survey of Health (FESH), a probability cluster sampling technique was used to measure self-reported health status (present health, health conditions, health challenges, functional health limitations) and lifestyle behaviour (smoking, alcohol use, drug use, physical activity, fruit and vegetable consumption, body weight, and gaming). Each variable was described and analyzed in relation to socio-economic variables, age and gender. The findings from this study were compared to the Canadian Community Health Survey 2000/2001. Overall, 640 surveys were completed. The majority of Fort Erie residents rated their present health as good and were satisfied with their overall health and quality of life. The main chronic conditions reported were arthritis, back pain and heart disease. Other main health problems reported were vision, sleeping and chronic pain. Overall, 14.6% smoke; 58.8% engaged in physical activity either occasionally or never as opposed to regularly engaging in physical activity; 52.1% did not eat the required daily fruits and vegetables; and 40.0% were in the overweight category. Persons who practiced one healthy lifestyle behaviour were more likely to practice other healthy promoting behaviours. Therefore, health promotion programs are best designed to address multiple risk factors simultaneously. The ffiSH was generally consistent with the Canadian Community Health Survey in the overall findings. A small number of inconsistencies were identified that require further exploration to determine if they are unique to this community.

The Impact of Directed Mirror Focus and Technique Cues on Psychological, Cognitive and Emotional Exercise Correlates in an Introductory Weight Training Orientation

The purpose of the study was to investigate whether teaching inactive and low active women to use mirrors for form and technique purposes could lessen the negative impact of mirrors on self-presentational concerns, affect, and self-efficacy. Eligible women (N = 82) underwent a one-on-one weight training orientation with a personal trainer. Participants were randomized into one of four experimental groups, each unique in the type of feedback (general or technique-specific) and the degree of focus on the mirror for technique reinforcement. Questionnaires assessed study outcomes pre- and post-orientation. Results indicated groups did not significantly differ on any post-condition variables, when controlling for pre-condition values (all p’s >.05). All groups showed outcome improvements following the orientation. This suggests that during a complex task, a personal trainer who emphasizes form and technique can facilitate improvements to psychological outcomes in novice exercisers, independent of the presence of mirrors or directional cues provided.

Culture du corps et technosciences : vers une « mise à niveau » technique de l’humain? Analyse des représentations du corps soutenues par le mouvement transhumaniste

L’intérêt marqué porté actuellement aux recherches NBIC (nano-bio-info-cognitivo technologies) visant l’optimisation des capacités humaines augure d’un profond bouleversement dans nos représentations du corps humain et du rapport humain-machine. Tour à tour, des travaux issus des domaines du génie génétique, de la pharmacologie, des biotechnologies ou des nanotechnologies nous promettent un corps moins sujet à la maladie, mieux « adapté » et surtout plus malléable. Cette construction en laboratoire d’un corps amélioré fait amplement écho aux préoccupations contemporaines concernant la santé parfaite, le processus de vieillissement, l’inaptitude, l’apparence, la performance, etc. En vue d’analyser les transformations qu’induisent ces recherches sur les représentations du corps, nous avons construit un modèle théorique appuyé, d’une part, sur des travaux en sociologie du corps et, d’autre part, sur des travaux en épistémologie des sciences. Puis, en scrutant différents textes de vulgarisation scientifique produits par des chercheurs transhumanistes – militant ouvertement en faveur d’une optimisation radicale des capacités humaines par le biais des technosciences –, il a été observé que les représentations du corps s’organisent autour de trois principaux noyaux. Le corps humain est présenté, dans ce discours, comme étant à la fois informationnel, technologiquement perfectible et obsolète. Cette représentation tripartite du corps permet aux transhumanistes d’ériger leur modèle d’action (i.e. amélioration des capacités physiques, intellectuelles, sensitives, émotionnelles, etc.) à titre de nécessité anthropologique. À leurs yeux, l’amélioration des conditions humaines doit passer par une mutation contrôlée de la biologie (i.e. une hybridation avec la machine) du fait que le corps serait « inadapté » au monde contemporain. Ainsi, les promesses NBIC, une fois récupérées par les chercheurs transhumanistes, se voient exacerbées et prennent une tonalité péremptoire. Ceci contribue vivement à la promotion du posthumain ou du cyborg, soit d’un individu transformé dans l’optique d’être plus robuste et intelligent, de moduler sa sensitivité et ses états émotifs et de vivre plus longtemps, voire indéfiniment. Enfin, situé à mi-chemin entre la science et la science-fiction, ce projet est qualifié de techno-prophétie en ce qu’il produit d’innombrables prévisions basées sur les avancées technoscientifiques actuelles et potentielles. Afin d’accroître l’acceptabilité sociale de leur modèle d’action, les transhumanistes ne font pas uniquement appel à la (potentielle) faisabilité technique; ils s’appuient également sur des valeurs socialement partagées, telles que l’autodétermination, la perfectibilité humaine, l’égalité, la liberté ou la dignité. Néanmoins, la lecture qu’ils en font est parfois surprenante et rompt très souvent avec les conceptions issues de la modernité. À leur avis, le perfectionnement humain doit s’opérer par le biais des technosciences (non des institutions sociales), sur le corps même des individus (non sur l’environnement) et en vertu de leur « droit » à l’autodétermination compris comme un droit individuel d’optimiser ses capacités. De même, les technosciences doivent, disent-ils, être démocratisées afin d’en garantir l’accessibilité, de réduire les inégalités biologiques et de permettre à chacun de renforcer son sentiment d’identité et d’accomplissement. L’analyse du discours transhumaniste nous a donc permis d’observer leurs représentations du corps de même que la résonance culturelle du projet qu’ils proposent.

The Broken "I" : fragmentation of self and otherness in modern urban narratives

Ce mémoire mélange théorie et fiction pour explorer la technique narrative du “nous” performatif. Le premier chapitre démontre le role du discours dans le processus de formation d’identité, pour éventuellement démontrer que la nature performative du langage est responsable de la creation des constructions sociales du soi et de l’autre. En étudiant les failles de ce système, cet essai tentera de créer une entité narrative libre de ces contraintes. Un second chapitre théorique, après des exemples de fiction, se penchera sur l’entité narrative du flâneur, qui à travers sa relation intime avec la cité, souligne une dichotomie présente dans la relation entre le soi et l’autre. Le flâneur emergera comme un site de traduction dans lequel le “nous” performatif peut prendre action. Toutefois, les limites du flâneur en tant qu’outil narratif l’empêchera d’être la representation ultime de cette dichotomie. Après d’autres exemples de fiction, un troisième chapitre combinera ce qui aura été apprit dans les chapitres précédents pour démontrer que le “nous” performatif et sa dissolution du “je” et du “tu” mène à une narration qui est responsable, consciente d’elle-même et représentative de la réalité urbaine moderne et ses effets sur la création de l’identité.

Electrospinning and characterization of self-assembled inclusion complexies

L’électrofilage est une technique permettant de fabriquer des fibres polymériques dont le diamètre varie entre quelques nanomètres et quelques microns. Ces fibres ont donc un rapport surface/volume très élevé. Les fibres électrofilées pourraient trouver des applications dans le relargage de médicaments et le génie tissulaire, comme membranes et capteurs chimiques, ou dans les nanocomposites et dispositifs électroniques. L’électrofilage était initialement utilisé pour préparer des toiles de fibres désordonnées, mais il est maintenant possible d’aligner les fibres par l’usage de collecteurs spéciaux. Cependant, il est important de contrôler non seulement l’alignement macroscopique des fibres mais aussi leur orientation au niveau moléculaire puisque l’orientation influence les propriétés mécaniques, optiques et électriques des polymères. Les complexes moléculaires apparaissent comme une cible de choix pour produire des nanofibres fortement orientées. Dans les complexes d’inclusion d’urée, les chaînes polymères sont empilées dans des canaux unidimensionnels construits à partir d’un réseau tridimensionnel de molécules d’urée liées par des ponts hydrogène. Ainsi, les chaînes polymère sonts très allongées à l’échelle moléculaire. Des nanofibres du complexe PEO-urée ont été préparées pour la première fois par électrofilage de suspensions et de solutions. Tel qu’attendu, une orientation moléculaire inhabituellement élevée a été observée dans ces fibres. De tels complexes orientés pourraient être utilisés à la fois dans des études fondamentales et dans la préparation de matériaux hiérarchiquement structurés. La méthode d’électrofilage peut parfois aussi être utilisée pour préparer des matériaux polymériques métastables qui ne peuvent pas être préparés par des méthodes conventionnelles. Ici, l’électrofilage a été utilisé pour préparer des fibres des complexes stables (α) et "métastables" (β) entre le PEO et l’urée. La caractérisation du complexe β, qui était mal connu, révèle un rapport PEO:urée de 12:8 appartenant au système orthorhombique avec a = 1.907 nm, b = 0.862 nm et c = 0.773 nm. Les chaînes de PEO sont orientées selon l’axe de la fibre. Leur conformation est significativement affectée par les ponts hydrogène. Une structure en couches a été suggérée pour la forme β, plutôt que la structure conventionnelle en canaux adoptée par la forme α. Nos résultats indiquent que le complexe β est thermodynamiquement stable avant sa fonte et peut se transformer en forme α et en PEO liquide par un processus de fonte et recristallisation à 89 ºC. Ceci va dans le sens contraire aux observations faites avec le complexe β obtenu par trempe du complexe α fondu. En effet, le complexe β ainsi obtenu est métastable et contient des cristaux d’urée. Il peut subir une transition de phases cinétique solide-solide pour produire du complexe α dans une vaste gamme de températures. Cette transition est induite par un changement de conformation du PEO et par la formation de ponts hydrogène intermoléculaires entre l’urée et le PEO. Le diagramme de phases du système PEO-urée a été tracé sur toute la gamme de compositions, ce qui a permis d’interpréter la formation de plusieurs mélanges qui ne sont pas à l’équilibre mais qui sont été observés expérimentalement. La structure et le diagramme de phases du complexe PEO-thiourée, qui est aussi un complexe très mal connu, ont été étudiés en détail. Un rapport molaire PEO :thiourée de 3:2 a été déduit pour le complexe, et une cellule monoclinique avec a = 0.915 nm, b = 1.888 nm, c = 0.825 nm et β = 92.35º a été déterminée. Comme pour le complexe PEO-urée de forme β, une structure en couches a été suggérée pour le complexe PEO-thiourée, dans laquelle les molécules de thiourée seraient disposées en rubans intercalés entre deux couches de PEO. Cette structure en couches pourrait expliquer la température de fusion beaucoup plus faible des complexes PEO-thiourée (110 ºC) et PEO-urée de forme β (89 ºC) en comparaison aux structures en canaux du complexe PEO-urée de forme α (143 ºC).

Poly(ethylene-co-acrylic acid) random copolymers : amphiphilic properties and self-assembly in aqueous medium

Les travaux de recherche présentés ici avaient pour objectif principal la synthèse de copolymères statistiques à base d’éthylène et d’acide acrylique (AA). Pour cela, la déprotection des groupements esters d’un copolymère statistique précurseur, le poly(éthylène-co-(tert-butyl)acrylate), a été effectuée par hydrolyse à l’aide d’iodure de triméthylsilyle. La synthèse de ce précurseur est réalisée par polymérisation catalytique en présence d’un système à base de Palladium (Pd). Le deuxième objectif a été d’étudier et de caractériser des polymères synthétisés à l’état solide et en suspension colloïdale. Plusieurs copolymères précurseurs comprenant différents pourcentages molaires en tert-butyl acrylate (4 à 12% molaires) ont été synthétisés avec succès, puis déprotégés par hydrolyse pour obtenir des poly(éthylène-coacide acrylique) (pE-co-AA) avec différentes compositions. Seuls les copolymères comprenant 10% molaire ou plus de AA sont solubles dans le Tétrahydrofurane (THF) et uniquement dans ce solvant. De telles solutions peuvent être dialysées dans l’eau, ce qui conduit à un échange lent entre cette dernière et le THF, et l’autoassemblage du copolymère dans l’eau peut ensuite être étudié. C’est ainsi qu’ont pu être observées des nanoparticules stables dans le temps dont le comportement est sensible au pH et à la température. Les polymères synthétisés ont été caractérisés par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) ainsi que par spectroscopie Infra-Rouge (IR), avant et après déprotection. Les pourcentages molaires d’AA ont été déterminés par combinaison des résultats de RMN et ii de titrages conductimètriques. A l’état solide, les échantillons ont été analysés par Calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et par Diffraction des rayons X. Les solutions colloïdales des polymères pE-co-AA ont été caractérisées par Diffusion dynamique de la lumière et par la DSC-haute sensibilité. De la microscopie électronique à transmission (TEM) a permis de visualiser la forme et la taille des nanoparticules.

Nonlinear optical characteristics of self-assembled films of ZnO

In the present work, we have investigated the nonlinear optical properties of self-assembled films formed from ZnO colloidal spheres by z-scan technique. The sign of the nonlinear component of refractive index of the material remains the same; however, a switching from reverse saturable absorption to saturable absorption has been observed as the material changes from colloid to self-assembled film. These different nonlinear characteristics can be mainly attributed to ZnO defect states and electronic effects when the colloidal solution is transformed into self-assembled monolayers. We investigated the intensity, wavelength and size dependence of saturable and reverse saturable absorption of ZnO self-assembled films and colloids. Values of the imaginary part of third-order susceptibility are calculated for particles of size in the range 20–300 nm at different intensity levels ranging from 40 to 325MW/cm2 within the wavelength range of 450–650 nm.