Effects of self energy of the ions on the double layer structure and properties at the dielectric interface

Although numerous theoretical efforts have been put forth, a systematic, unified and predictive theoretical framework that is able to capture all the essential physics of the interfacial behaviors of ions, such as the Hofmeister series effect, Jones-Ray effect and the salt effect on the bubble coalescence remain an outstanding challenge. The most common approach to treating electrostatic interactions in the presence of salt ions is the Poisson-Boltzmann (PB) theory. However, there are many systems for which the PB theory fails to offer even a qualitative explanation of the behavior, especially for ions distributed in the vicinity of an interface with dielectric contrast between the two media (like the water-vapor/oil interface). A key factor missing in the PB theory is the self energy of the ion.

In this thesis, we develop a self-consistent theory that treats the electrostatic self energy (including both the short-range Born solvation energy and the long-range image charge interactions), the nonelectrostatic contribution of the self energy, the ion-ion correlation and the screening effect systematically in a single framework. By assuming a finite charge spread of the ion instead of using the point-charge model, the self energy obtained by our theory is free of the divergence problems and gives a continuous self energy across the interface. This continuous feature allows ions on the water side and the vapor/oil side of the interface to be treated in a unified framework. The theory involves a minimum set of parameters of the ion, such as the valency, radius, polarizability of the ions, and the dielectric constants of the medium, that are both intrinsic and readily available. The general theory is first applied to study the thermodynamic property of the bulk electrolyte solution, which shows good agreement with the experiment result for predicting the activity coefficient and osmotic coefficient.

Next, we address the effect of local Born solvation energy on the bulk thermodynamics and interfacial properties of electrolyte solution mixtures. We show that difference in the solvation energy between the cations and anions naturally gives rise to local charge separation near the interface, and a finite Galvani potential between two coexisting solutions. The miscibility of the mixture can either increases or decreases depending on the competition between the solvation energy and translation entropy of the ions. The interfacial tension shows a non-monotonic dependence on the salt concentration: it increases linearly with the salt concentration at higher concentrations, and decreases approximately as the square root of the salt concentration for dilute solutions, which is in agreement with the Jones-Ray effect observed in experiment.

Next, we investigate the image effects on the double layer structure and interfacial properties near a single charged plate. We show that the image charge repulsion creates a depletion boundary layer that cannot be captured by a regular perturbation approach. The correct weak-coupling theory must include the self-energy of the ion due to the image charge interaction. The image force qualitatively alters the double layer structure and properties, and gives rise to many non-PB effects, such as nonmonotonic dependence of the surface energy on concentration and charge inversion. The image charge effect is then studied for electrolyte solutions between two plates. For two neutral plates, we show that depletion of the salt ions by the image charge repulsion results in short-range attractive and long-range repulsive forces. If cations and anions are of different valency, the asymmetric depletion leads to the formation of an induced electrical double layer. For two charged plates, the competition between the surface charge and the image charge effect can give rise to like- charge attraction.

Then, we study the inhomogeneous screening effect near the dielectric interface due to the anisotropic and nonuniform ion distribution. We show that the double layer structure and interfacial properties is drastically affected by the inhomogeneous screening if the bulk Debye screening length is comparable or smaller than the Bjerrum length. The width of the depletion layer is characterized by the Bjerrum length, independent of the salt concentration. We predict that the negative adsorption of ions at the interface increases linearly with the salt concentration, which cannot be captured by either the bulk screening approximation or the WKB approximation. For asymmetric salt, the inhomogeneous screening enhances the charge separation in the induced double layer and significantly increases the value of the surface potential.

Finally, to account for the ion specificity, we study the self energy of a single ion across the dielectric interface. The ion is considered to be polarizable: its charge distribution can be self-adjusted to the local dielectric environment to minimize the self energy. Using intrinsic parameters of the ions, such as the valency, radius, and polarizability, we predict the specific ion effect on the interfacial affinity of halogen anions at the water/air interface, and the strong adsorption of hydrophobic ions at the water/oil interface, in agreement with experiments and atomistic simulations.

The theory developed in this work represents the most systematic theoretical technique for weak-coupling electrolytes. We expect the theory to be more useful for studying a wide range of structural and dynamic properties in physicochemical, colloidal, soft-matter and biophysical systems.

Glycocalyx production in teleosts [Translation from: Verhandlungen der Deutschen Zoologischen Gesellschaft, p.286, 1970]

Shielding the organism against harmful effects from the environment is one of the most important tasks of the outer covering of all animals. The epidermis of primarily aquatic organisms and the epithelia of organs which are exposed to water, such as the digestive or the urinary system, possess a film of glycoproteins and mucopolysaccharides, the glycocalyx. This short paper examines the relationship of the mucus cells with the glycocalyx.

Metaconcrete: Engineered aggregates for enhanced dynamic performance

This work presents the development and investigation of a new type of concrete for the attenuation of waves induced by dynamic excitation. Recent progress in the field of metamaterials science has led to a range of novel composites which display unusual properties when interacting with electromagnetic, acoustic, and elastic waves. A new structural metamaterial with enhanced properties for dynamic loading applications is presented, which is named metaconcrete. In this new composite material the standard stone and gravel aggregates of regular concrete are replaced with spherical engineered inclusions. Each metaconcrete aggregate has a layered structure, consisting of a heavy core and a thin compliant outer coating. This structure allows for resonance at or near the eigenfrequencies of the inclusions, and the aggregates can be tuned so that resonant oscillations will be activated by particular frequencies of an applied dynamic loading. The activation of resonance within the aggregates causes the overall system to exhibit negative effective mass, which leads to attenuation of the applied wave motion. To investigate the behavior of metaconcrete slabs under a variety of different loading conditions a finite element slab model containing a periodic array of aggregates is utilized. The frequency dependent nature of metaconcrete is investigated by considering the transmission of wave energy through a slab, which indicates the presence of large attenuation bands near the resonant frequencies of the aggregates. Applying a blast wave loading to both an elastic slab and a slab model that incorporates the fracture characteristics of the mortar matrix reveals that a significant portion of the supplied energy can be absorbed by aggregates which are activated by the chosen blast wave profile. The transfer of energy from the mortar matrix to the metaconcrete aggregates leads to a significant reduction in the maximum longitudinal stress, greatly improving the ability of the material to resist damage induced by a propagating shock wave. The various analyses presented in this work provide the theoretical and numerical background necessary for the informed design and development of metaconcrete aggregates for dynamic loading applications, such as blast shielding, impact protection, and seismic mitigation.

Caracterização metalúrgica de juntas de aço inoxidável superduplex soldadas por processo TIG autógeno

Os aços inoxidáveis do tipo duplex possuem grande importância na indústria, principalmente na do petróleo e gás natural, por apresentarem elevada resistência mecânica e excelente resistência à corrosão. Caracterizam-se por apresentar estrutura bifásica, constituída de proporções praticamente iguais de ferrita e austenita. O presente trabalho caracterizou juntas soldadas por TIG autógeno de aço inoxidável duplex UNS S32760. Foram confeccionados quatro grupos de amostras, provenientes da variação da corrente de soldagem e consequentemente do aporte térmico (corrente de pico: 25A e 40A - aporte térmico: 0,12KJ/mm e 0,19KJ/mm) e da composição do gás de proteção (argônio puro ou argônio contendo 2,5% nitrogênio). Foram utilizadas técnicas de caracterização por metalografia colorida, análise e processamento digital de imagens, ensaios de microdureza Vickers. Para avaliar a resistência à corrosão foram realizados ensaios de potencial em circuito aberto com solução de cloreto férrico (FeCl3) e eletrodo de referência de calomelano saturado. A análise quantitativa das fases ferrita e austenita presentes nas juntas soldadas mostrou que a adição de nitrogênio no gás de proteção favoreceu a formação da fase austenita, variando de 11% (sem nitrogênio) para 26% (com nitrogênio) a quantidade desta fase. Em uma análise qualitativa a variação do aporte térmico: 0,12KJ/mm para 0,19KJ/mm resultou no aumento do tamanho de grãos da fase ferrita.

Part I. Approximate Hartree-Fock wavefunctions one-electron properties and electronic structure of the water molecule. Part II. Perturbation-variational calculation of the nuclear spin-spin isotope coupling constant in HD

Part I

Several approximate Hartree-Fock SCF wavefunctions for the ground electronic state of the water molecule have been obtained using an increasing number of multicenter s, p, and d Slater-type atomic orbitals as basis sets. The predicted charge distribution has been extensively tested at each stage by calculating the electric dipole moment, molecular quadrupole moment, diamagnetic shielding, Hellmann-Feynman forces, and electric field gradients at both the hydrogen and the oxygen nuclei. It was found that a carefully optimized minimal basis set suffices to describe the electronic charge distribution adequately except in the vicinity of the oxygen nucleus. Our calculations indicate, for example, that the correct prediction of the field gradient at this nucleus requires a more flexible linear combination of p-orbitals centered on this nucleus than that in the minimal basis set. Theoretical values for the molecular octopole moment components are also reported.

Part II

The perturbation-variational theory of R. M. Pitzer for nuclear spin-spin coupling constants is applied to the HD molecule. The zero-order molecular orbital is described in terms of a single 1s Slater-type basis function centered on each nucleus. The first-order molecular orbital is expressed in terms of these two functions plus one singular basis function each of the types e^-r/r and e^-r ln r centered on one of the nuclei. The new kinds of molecular integrals were evaluated to high accuracy using numerical and analytical means. The value of the HD spin-spin coupling constant calculated with this near-minimal set of basis functions is J_HD = +96.6 cps. This represents an improvement over the previous calculated value of +120 cps obtained without using the logarithmic basis function but is still considerably off in magnitude compared with the experimental measurement of J_HD = +43 0 ± 0.5 cps.

I. Efforts toward the synthesis of aliphatic iodonium salts. II. Flourine-19 nuclear magnetic resonance spectroscopy of cyclic and bicyclic systems

The synthesis of iodonium salts of the general formula [C₆H₅IR]⁺X^-, where R is an alkyl group and x- is a stabilizing anion, was attempted. For the choice of R three groups were selected, whose derivatives are known to be sluggish in S_N1 and S_N2 substitutions: cyclopropyl, 7, 7 -dimethyl-1-norbornyl, and 9 -triptycyl. The synthetic routes followed along classical lines which have been exploited in recent years by Beringer and students. Ultimately, the object of the present study was to study the reactions of the above salts with nucleophiles. In none of the three cases, however, was it possible to isolate a stable salt. A thermodynamic argument suggests that this must be due to kinetic instability rather than thermodynamic instability. Only iodocyclopropane and 1-iodoapocamphane formed isolable iododichlorides.

Several methylated 2, 2-difluoronorbornanes were prepared with the intent of correlating fluorine -19 chemical shifts with geometric features in a rigid system. The effect of a methyl group on the shielding of a β -fluorine is dependent upon the dihedral angle; the maximum effect (an upfield shift of the resonance) occurs at 0° and 180°, whereas almost no effect is felt at a dihedral angle of 120°. The effect of a methyl group on a γ -fluorine is to strongly shift the resonance downfield when fluorine and methyl group are in a 1, 3 - diaxial-like relationship. Molecular orbital calculations of fluorine shielding in a variety of molecules were carried out using the formalism developed by Pople; the results are, at best, in modest agreement with experiment.

Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas

Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio (condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos. Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas. O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de malha grossa spectral Greens function (SGF) para os problemas diretos SN em geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito nesta tese.

O princípio da paternidade responsável: de suas diretrizes conceituais à influência sobre os efeitos decorrentes da filiação

A paternidade responsável se destaca no contexto da Constituição de 1988, refletindo seus efeitos para todo o sistema. Os pais, ao assumirem esse status, passam a ser titulares de diversas obrigações sendo verdadeiro afirmar que deles, de alguma forma, sempre se exigiu certo tipo de responsabilidade. Seu conteúdo, todavia, é que variou no histórico da construção da família brasileira. A proteção aos filhos, anteriormente mais formalista e restrita à aplicação de medidas de suspensão ou destituição do poder familiar (pátrio poder), cedeu espaço para outros valores. Atualmente, cabe aos pais, em essência, a formação e a emancipação da pessoa do filho. Assistir, educar e criar são as ações básicas que informam a sua responsabilidade, sendo ainda titulares do dever de inserir o menor no contexto da família e da sociedade. A igualdade, a solidariedade e a autonomia se mesclam ao encargo parental, a bem da formação física e psíquica da prole. Mas, é necessário observar que o dever de cuidado, imposto constitucionalmente aos pais, é transferido para os filhos após a maioridade, por meio de uma lógica de reciprocidade e vulnerabilidade. Assim, passam estes a ser responsáveis pela assistência e pelo cuidado dos ascendentes doentes ou, por qualquer outro motivo, necessitados. Considerado o fato de que a verdadeira parentalidade é aquela que cria o estado concreto de pai-filho, reflexo do cumprimento da responsabilidade, é forçoso concluir pela inexistência de seus efeitos jurídicos nos casos em que o vínculo restou fixado pela simples formalidade do registro. Defende-se, então, para o fim de eximir os filhos de seus deveres, a desconstituição do vínculo registral ou a inocuidade de seus efeitos, sempre que os pais não tenham cumprido responsavelmente as suas funções em benefício da prole. As normas jurídicas constitucionais e infraconstitucionais legitimam tal prerrogativa, afastando as obrigações dos filhos cujos direitos fundamentais não foram respeitados pela incúria daqueles que tinham contrariamente o encargo de assistir e cuidar.

Diseño del blindaje de una sala de radiografía.

[ES]Este trabajo trata sobre el diseño del blindaje de una sala de rayos X. Concretamente se ha centrado en el procedimiento para diseñar el blindaje de una sala de radiografías del tórax. Para ello, se ha tomado como punto de partida una posible sala de radiografía de un centro sanitario y se le han aplicado a este caso las pautas que se deben seguir a la hora de hacer estos cálculos con el objetivo de reducir las dosis de radiación recibidas por el personal de operación y asegurar el bienestar del paciente y de los trabajadores Primero y todo para situar en el tema expuesto se ha descrito el contexto, donde se hace un breve resumen del desarrollo que han tenido los rayos X en el ámbito de la medicina. A continuación en el apartado de alcance se han explicado los campos que se van a abarcar en este proyecto. Por último y para acabar la introducción se han escrito lo beneficios del proyecto y su importancia. Para empezar el proyecto se ha presentado la sala de radiografía torácica tomada como ejemplo y se le han hecho los cálculos pertinentes a sus paredes, puertas y ventanas. A continuación se ha expuesto el aspecto económico y de la distribución y para ello se ha realizado un presupuesto y el diagrama de Gantt. Por último se han escrito unas conclusiones generales sobre todo el proyecto.

Estudo do efeito magnetocalórico nos compostos da série Gd1-xDyxAl2

Nesta dissertação, foram investigadas as propriedades magnéticas e magnetocalóricas nos compostos intermetálicos de terras-raras Gd1-xDyxAl2 (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 e 1.00) usando abordagens teórica e experimental. Do ponto de vista teórico, a série Gd1-xDyxAl2 foi descrita através de um modelo para o hamiltoniano magnético, incluindo o efeito Zeeman, interação de troca e a anisotropia de campo elétrico cristalino. As entropias da rede e eletrônica foram consideradas nas aproximações de Debye e de gás de elétrons livres, respectivamente. A parte experimental inclui a preparação do material, sua caracterização e medidas das quantidades magnéticas e magnetocalóricas. Os resultados experimentais e os cálculos teóricos da variação adiabática da temperatura (ΔTad) e da variação isotérmica da entropia (ΔS T), sob variações de campo magnético ao longo da direção de fácil magnetização, estão de bom acordo. O efeito da aplicação do campo magnético ao longo de uma direção de difícil magnetização foi estudado e as componentes da magnetização em função da temperatura foram investigadas. Também foi observado que a temperatura de reorientação de spin, TR, diminui quando a intensidade do campo magnético aumenta. Além disso, as concentrações molares ótimas de um material híbrido formado pelos compostos Gd1-xDyxAl2 (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 e 1.00) foram simuladas usando um método numérico de matriz proposto por Smaili e Chahine. O compósito apresenta um bom intervalo de temperatura para um refrigerador magnético de 60 até 170 K.

Influência da reorientação de spin nas propriedades termomagnéticas dos compostos da série Ho1-yGdyAl2

Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e termomagnéticas dos pseudobinários Ho1-yGdyAl2, através de abordagens experimentais e teóricas. A parte experimental envolveu a preparação de cinco amostras, com as concentrações y = 0, 0,25, 0,5, 0,75 e 1, assim como medidas de magnetização, calor especifico e da variação adiabática da temperatura. Na parte teórica usamos um hamiltoniano modelo que leva em consideração a interação dos íons com o campo magnético aplicado, com o campo elétrico cristalino e a troca entre os íons magnéticos. A entropia da rede foi considerada na aproximação de Debye e a entropia eletrônica na aproximação do gás de elétrons livres. A influência das reorientações de spin, espontâneas e induzidas pelo campo magnético, na magnetização e no calor especifico foram investigadas sistematicamente tanto a partir de dados experimentais quanto teoricamente. Também obtemos resultados teóricos para a variação de entropia e variação adiabática da temperatura alterando a intensidade ou a direção do campo magnético.

Caracterização de juntas soldadas por Arame Tubular com proteção gasosa do aço ferrítico ASTM A335 P91, antes e após situação de duplo reparo.

Pouco se sabe a respeito das consequências da operação de reparo nas propriedades mecânicas e metalúrgicas das juntas do aço ASTM A335 grau P91 soldadas por Arame Tubular. Neste trabalho foi realizado um estudo para analisar e caracterizar juntas de um tubo do aço P91 soldadas pelo processo Arame Tubular com proteção gasosa, antes e após situação de duplo reparo. Foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química semiquantitativa por EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), microscopia óptica (MO), além da obtenção de medidas de microdureza Vickers e realização de ensaios de impacto e tração à temperatura ambiente. A macrografia revelou a existência de uma nova zona termicamente afetada formada no centro da junta reparada e a análise micrográfica mostrou que esta zona apresentou uma pequena tendência a formação de grãos menores do que na zona de fusão que sofreu reparo, além disso, a região tinha grãos colunares que não são característicos de uma zona termicamente afetada e quantidade de carbonetos menor comparativamente. Não houve variações significativas nos valores de tração e microdureza. Os ensaios de impacto revelaram baixos valores de energia absorvida na zona de fusão do 2 reparo, no entanto, todas as outras zonas avaliadas das juntas com e sem reparo apresentaram valores dentro das especificações.

O Povo Disciplinar de Geografia e a Tradução na Política de Currículo

Esta dissertação se constitui em uma investigação sobre as políticas de currículo para o Ensino de Geografia no nível médio. Proponho, especificamente, através do significante flutuante interdisciplinaridade, compreender os processos de precipitação da subjetivação da Geografia na tradução da política de integração curricular. Me aproprio de aportes pós-estruturais, marcadamente aproximados à teoria do discurso de Ernesto Laclau, com vistas a pensar a política de currículo como se dando através de lutas discursivas, marcadas pelo antagonismo e pela exclusão. Para pensar estes movimentos, inicialmente busco situar a perspectiva de currículo como texto, como textualização, com foco na interpretação de Lopes e Macedo de que o currículo é produzido na articulação de discursos. Busco, com esta leitura curricular, compreender os sentidos produzidos para/pela Geografia no nível médio, no âmbito de uma construção também discursiva como a do currículo integrado. Em razão da instabilidade inserida à reflexão sobre as políticas de currículo, elementos como a disciplina e as subjetivações constituídas na relação com ela passaram a configurar o cenário de análise que procurei construir. Nesse sentido, problematizo a leitura de comunidade disciplinar de Goodson ao focalizar a perspectiva laclauniana de povo como cadeia de equivalência. Com isso, procuro reconceptualizar a leitura de subjetividade política tendo em vista as demandas que a fazem ser. Este exercício se desdobrou em uma proposta de pensar a construção de um sujeito político disciplinar por meio da decisão frente ao outro, ao que é interpretado como negação de si. Aqui, penso o discurso de integração curricular como um outro possível, que pode ser interpretado como oposição ao currículo por disciplinas e, portanto, como ameaça à Geografia. O movimento estratégico com vistas à compreensão desta tradução se deu por intermédio da abordagem à textualização desta política, através do entrelaçamento do corpus teórico aos textos dos Parâmetros, Orientações Curriculares para o Ensino Médio e de entrevistas realizadas com lideranças, pesquisadores e consultores, envolvidos na produção da política. Estes elementos empíricos são lidos como momentos da política, como distintos contextos de resposta(s), que buscam suplementar a falta do sujeito, do que quer ser. Tendo a interdisciplinaridade como um dos meios pelos quais se significa a integração curricular na área de ciências humanas, onde está a Geografia, discuto o modo como esse significante é traduzido pelo povo disciplinar da Geografia. Uma tradução, resposta, à ameaça de um outro, desconhecido, que é interpretado como algo que expõe a subjetividade, o povo da Geografia, ao risco. Em função dos temores colocados, atento para uma performance de tentativa de blindagem ante ao outro. Tal manifestação é entendida como a tradução da interdisciplinaridade como característica da Geografia, como sua própria feição, como a si mesma. Concluo chamando a atenção para o que interpreto como uma luta pela estabilização do antagonismo, entre a integração e o disciplinar (a Geografia), e focalizo a tradução de sentidos do outro como possibilidade de existir e, nessa leitura, afirmar uma propriedade que se constitui provisoriamente como aquilo que é suposto como questionado pelo outro, algo de que se depende para continuar

Laser micromachining of chromium-rich die steels under controlled atmospheres

Diode-pumped, solid-state (DPSS) lasers with multiwavelength capability have become an industrial reality in recent years. Multiwavelength capability allows DPSS lasers to perform operations such as micromachining in a variety of engineering materials such as ceramics, metals and polymers. A series of experiments was performed to investigate how shielding gas environments and gas pressure affect the ability to cut and machine chromium-rich die steels. Results from this study reveal that traditional plasma-controlling gases have a detrimental e�ffect on the surface morphology of micromachined components.

CNTs and CNT/ZnO nanostructures for use as electron sources

The aim of this paper is to describe the growth and optimization of carbon nanotube (CNT) and CNT/Zinc Oxide nanostructures to produce novel electron sources. The emitters studied in this project are based on regular array of vertically aligned 5 μm height and 50 nm diameter CNTs with a pitch of 10 μm as described previously (1). Such a cathode design allows us to minimize electric field shielding effects and thus to help in optimizing the emitted current density. We have previously obtained a current density of 1 A/cm 2 from such arrays in DC mode, and over 12 A/cm2 in pulsed mode at RF frequencies. © 2010 IEEE.