Square stepping exercise: uma nova atividade física para idosos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Constrained least square pre-distortion scheme for multiuser ultra-wideband

The study proposes a constrained least square (CLS) pre-distortion scheme for multiple-input single-output (MISO) multiple access ultra-wideband (UWB) systems. In such a scheme, a simple objective function is defined, which can be efficiently solved by a gradient-based algorithm. For the performance evaluation, scenarios CM1 and CM3 of the IEEE 802.15.3a channel model are considered. Results show that the CLS algorithm has a fast convergence and a good trade-off between intersymbol interference (ISI) and multiple access interference (MAI) reduction and signal-to-noise ratio (SNR) preservation, performing better than time-reversal (TR) pre-distortion.

Turing patterns in the chlorine dioxide-iodine-malonic acid reaction with square spatial periodic forcing

We use the photosensitive chlorine dioxide-iodine-malonic acid reaction-diffusion system to study wavenumber locking of Turing patterns to two-dimensional "square" spatial forcing, implemented as orthogonal sets of bright bands projected onto the reaction medium. Various resonant structures emerge in a broad range of forcing wavelengths and amplitudes, including square lattices and superlattices, one-dimensional stripe patterns and oblique rectangular patterns. Numerical simulations using a model that incorporates additive two-dimensional spatially periodic forcing reproduce well the experimental observations.

Experimental study on vortex-induced motions of a semi-submersible platform with four square columns, Part I: Effects of current incidence angle and hull appendages

An experimental study on Vortex-Induced Motion (VIM) of the semi-submersible platform concept with four square columns is presented. Model tests were carried out to check the influence of different headings and hull appendages (riser supports located at the pontoons; fairleads and the mooring stretches located vertically at the external column faces; and hard pipes located vertically at the internal column faces). The results comprise in-line, transverse and yaw motions, as well as combined motions in the XY plane, drag and lift forces and spectral analysis. The main results showed that VIM in the transverse direction occurred in a range of reduced velocity 4.0 up to 14.0 with amplitude peaks around reduced velocities around 7.0 and 8.0. The largest transverse amplitudes obtained were around 40% of the column width for 30 degrees and 45 degrees incidences. Another important result observed was a considerable yaw motion oscillation, in which a synchronization region could be identified as a resonance phenomenon. The largest yaw motions were verified for the 0 degrees incidence and the maxima amplitudes around 4.5 degrees. The hull appendages located at columns had the greatest influence on the VIM response of the semi-submersible. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Up-conversion properties of lanthanide-organic frameworks and how to track ammunitions using these materials

This manuscript reports the first example of up-conversion properties involving Yb3+ and Tb3+ ions in five isostructural Lanthanide-Organic Frameworks (LnOFs), herein designated as UCMarker-1 to UCMarker-5, respectively, and their application as optical probes for the identification of gunshot residues (GSRs) and the ammunition encryption procedure. The excitation of the Yb3+2 F-7/2 <-> F-2(5/2) transition (980 nm) at room temperature leads to visible up-conversion (UC) emission of Tb3+ D-5(4) -> F-7(J). The GSR and lead-free primer residues are easily identified upon UV radiation (lambda = 254 nm). These results prove that the exploration of LnOFs to identify GSR is attractive for the identification of ammunition origins or caliber recognition.

Tb3+-> Eu3+ Energy Transfer in Mixed-Lanthanide-Organic Frameworks

In this work, we report a theoretical and experimental investigation of the energy transfer mechanism in two isotypical 2D coordination polymers, (infinity)[(Tb1-xEux)(DPA)(HDPA)], where H(2)DPA is pyridine 2,6-dicarboxylic acid and x = 0.05 or 0.50. Emission spectra of (infinity)[(Tb0.95Eu0.05)(DPA)(HDPA)] and (infinity)[(Tb0.5Eu0.5)(DPA)(HDPA)], (I) and (2), show that the high quenching effect on Tb3+ emission caused by Eu3+ ion indicates an efficient Tb3+-> Eu3+ energy transfer (ET). The k(ET) of Tb3+-> Eu3+ ET and rise rates (k(r)) of Eu3+ as a function of temperature for (1) are on the same order of magnitude, indicating that the sensitization of the Eu3+5D0 level is highly fed by ET from the D-5(4) level of Tb3+ ion. The eta(ET) and R-0 values vary in the 67-79% and 7.15 to 7.93 angstrom ranges. Hence, Tb3+ is enabled to transfer efficiently to Eu3+ that can occupy the possible sites at 6.32 and 6.75 angstrom. For (2), the ET processes occur on average with eta(ET) and R-0 of 97% and 31 angstrom, respectively. Consequently, Tb3+ ion is enabled to transfer energy to Eu3+ localized at different layers. The theoretical model developed by Malta was implemented aiming to insert more insights about the dominant mechanisms involved in the ET between lanthanides ions. Calculated single Tb3+-> Eu3+ ETs are three orders of magnitude inferior to those experimentally; however, it can be explained by the theoretical model that does not consider the role of phonon assistance in the Ln(3+)-> Ln(3+) ET processes. In addition, the Tb3+-> Eu3+ ET processes are predominantly governed by dipole-dipole (d-d) and dipole-quadrupole (d-q) mechanisms.

Formation of oxysulfide LnO(2)S(2) and oxysulfate LnO(2)SO(4) phases in the thermal decomposition process of lanthanide sulfonates (Ln = La, Sm)

This study investigates two lanthanide compounds (La(3+) and Sm(3+)) obtained in water/ethyl alcohol solutions employing the anionic surfactant diphenyl-4-amine sulfonate (DAS) as ligand. Both sulfonates were characterized through IR, TG/DTG (O(2) and N(2)). The thermal treatment of both compounds at 1273 K under air leaves residues containing variable percentages of lanthanide oxysulfide/oxysulfate phases shown by synchrotron high-resolution XRD pattern including the Rietveld analysis. The phase distributions found in the residues evidence the differences in the relative stability of the precursors.

Measurement and model calculation of the temperature dependence of ligand-to-metal energy transfer rates in lanthanide complexes

Temperature dependent transient curves of excited levels of a model Eu3+ complex have been measured for the first time. A coincidence between the temperature dependent rise time of the 5D0 emitting level and decay time of the 5D1 excited level in the [Eu(tta)3(H2O)2] complex has been found, which unambiguously proves the T1→5D1→5D0 sensitization pathway. A theoretical approach for the temperature dependent energy transfer rates has been successfully applied to the rationalization of the experimental data.

Nuclear moments and differences in mean square charge radii of short-lived neon isotopes by collinear laser spectroscopy

Kernmomente und Kernladungsradien von kurzlebigen NeonIsotopen in der Kette 17-26,28Ne wurden mittels kollinearerLaserspektroskopie am online Massenseparator ISOLDE am CERN(Genf) vermessen. Bei kollinearer Laserspektroskopieverlangt die Bestimmung der Kernladungsradien leichterIsotope aus der Isotopeverschiebung nach einer sehr präzisenKenntnis der Ionenstrahlenergie. Zu diesem Zweck wurde eineneue, auf kollinearer Laserspektroskopie basierende Methodezur Strahlenergiemessung entwickelt und erfolgreich in denExperimenten zu Neon eingesetzt. Die experimentellenErgebnisse werden mit theoretischen Rechnungen im Rahmen desSchalenmodells und von kollektiven Kernmodellen verglichen.

Polymer controlled mineralization of zinc phosphate hydrates and applications in corrosion protection, catalysis and biomedicine

ZUSAMMENFASSUNG Die Tauglichkeit von Hybridmaterialien auf der Basis von Zinkphosphathydrat-Zementen zum Einsatz als korrosionshemmende anorganische Pigmente oder zur prothetischen und konservierenden Knochen- und Zahntherapie wird weltweit empirisch seit den neunziger Jahren intensiv erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden zuerst Referenzproben, d.h. alpha-und beta-Hopeite (Abk. a-,b-ZPT) dank eines hydrothermalen Kristallisationsverfahrens in wässerigem Milieu bei 20°C und 90°C hergestellt. Die Kristallstruktur beider Polymorphe des Zinkphosphattetrahydrats Zn3(PO4)2  4 H2O wurde komplett bestimmt. Einkristall-strukturanalyse zeigt, daß der Hauptunterschied zwischen der alpha-und beta-Form des Zinkphosphattetrahydrats in zwei verschiedenen Anordnungen der Wasserstoffbrücken liegt. Die entsprechenden drei- und zweidimensionalen Anordnungen der Wasserstoffbrücken der a-und b-ZPT induzieren jeweils unterschiedliches thermisches Verhalten beim Aufwärmen. Während die alpha-Form ihr Kristallwasser in zwei definierten Stufen verliert, erzeugt die beta-Form instabile Dehydratationsprodukt. Dieses entspricht zwei unabhängigen, aber nebeneinander ablaufenden Dehydratationsmechanismen: (i) bei niedrigen Heizraten einen zweidimensionalen Johnson-Mehl-Avrami (JMA) Mechanismus auf der (011) Ebene, der einerseits bevorzugt an Kristallkanten stattfindet und anderseits von existierenden Kristalldefekten auf Oberflächen gesteuert wird; (ii) bei hohen Heizraten einem zweidimensionalen Diffusionsmechanismus (D2), der zuerst auf der (101) Ebene und dann auf der (110) Ebene erfolgt. Durch die Betrachtung der ZPT Dehydratation als irreversibele heterogene Festkörperstufenreaktion wurde dank eines „ähnlichen Endprodukt“-Protokolls das Dehydratationsphasendiagramm aufgestellt. Es beschreibt die möglichen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Hydratationszuständen und weist auf die Existenz eines Übergangszustandes um 170°C (d.h. Reaktion b-ZPT  a-ZPT) hin. Daneben wurde auch ein gezieltes chemisches Ätzverfahren mit verdünnten H3PO4- und NH3 Lösungen angewendet, um die ersten Stufe des Herauslösens von Zinkphosphat genau zu untersuchen. Allerdings zeigen alpha- und beta-Hopeite charakteristische hexagonale und kubische Ätzgruben, die sich unter kristallographischer Kontrolle verbreitern. Eine zuverlässige Beschreibung der Oberfächenchemie und Topologie konnte nur durch AFM und FFM Experimente erfolgen. Gleichzeitig konnte in dieser Weise die Oberflächendefektdichte und-verteilung und die Volumenauflösungsrate von a-ZPT und b-ZPT bestimmt werden. Auf einem zweiten Weg wurde eine innovative Strategie zur Herstellung von basischen Zinkphosphatpigmenten erster und zweiter Generation (d.h. NaZnPO4  1H2O und Na2ZnPO4(OH)  2H2O) mit dem Einsatz von einerseits oberflächenmodifizierten Polystyrolatices (z.B. produziert durch ein Miniemulsionspolymerisationsverfahren) und anderseits von Dendrimeren auf der Basis von Polyamidoamid (PAMAM) beschritten. Die erhaltene Zeolithstruktur (ZPO) hat in Abhängigkeit von steigendem Natrium und Wassergehalt unterschiedliche kontrollierte Morphologie: hexagonal, würfelförmig, herzförmig, sechsarmige Sterne, lanzettenförmige Dendrite, usw. Zur quantitativen Evaluierung des Polymereinbaus in der Kristallstruktur wurden carboxylierte fluoreszenzmarkierte Latices eingesetzt. Es zeigt sich, daß Polymeradditive nicht nur das Wachstum bis zu 8 µm.min-1 reduzierten. Trotzdem scheint es auch als starker Nukleationsbeschleuniger zu wirken. Dank der Koordinationschemie (d.h. Bildung eines sechszentrigen Komplexes L-COO-Zn-PO4*H2O mit Ligandenaustausch) konnten zwei einfache Mechanismen zur Wirkung von Latexpartikeln bei der ZPO Kristallisation aufgezeigt werden: (i) ein Intrakorona- und (ii) ein Extrakorona-Keimbildungsmechanismus. Weiterhin wurde die Effizienz eines Kurzzeit- und Langzeitkorrosionschutzes durch maßgeschneiderte ZPO/ZPT Pigmente und kontrollierte Freisetzung von Phosphationen in zwei Näherungen des Auslösungsgleichgewichts abgeschätzt: (i) durch eine Auswaschungs-methode (thermodynamischer Prozess) und (ii) durch eine pH-Impulsmethode (kinetischer Prozess. Besonders deutlich wird der Ausflösungs-Fällungsmechanismus (d.h. der Metamorphismus). Die wesentliche Rolle den Natriumionen bei der Korrosionshemmung wird durch ein passendes zusammensetzungsabhängiges Auflösungsmodell (ZAAM) beschrieben, das mit dem Befund des Salzsprühteste und der Feuchtigkeitskammertests konsistent ist. Schließlich zeigt diese Arbeit das herausragende Potential funktionalisierter Latices (Polymer) bei der kontrollierten Mineralisation zur Herstellung maßgeschneiderter Zinkphosphat Materialien. Solche Hybridmaterialien werden dringend in der Entwicklung umweltfreundlicher Korrosionsschutzpigmente sowie in der Dentalmedizin benötigt.

Molecular plating of thin lanthanide layers with improved material properties for nuclear applications

In der vorliegenden Arbeit werden Experimente beschrieben, die zu einem vertieften Verständnis fundamentaler Prozesse bei der elektrochemischen Herstellung von Dünnschichten, sog. Targets, für kernphysikalische und -chemische Studien führten. Targets wurden mittels 'Molecular Plating' (MP) hergestellt, indem eine Elektrodeposition aus organischem Medium in der Regel bei konstantem Strom in Zwei-Elektroden-Zellen. Die Resultate erlaubten, optimierte Herstellungs-bedingungen zu ermitteln, welche die Produktion deutlich verbesserter Targets erlaubten. MP bei konstantem Strom ist ein massentransportkontrollierter Prozess. Der angelegte Strom wird durch einen konstanten Fluss elektroaktiver Spezies zur Kathode – auf der die Schicht wächst – und Anode aufrechterhalten. Die Untersuchungen zeigten, dass das Zellenpotential des Elektrodepositionsystems immer durch den Ohm'schen Spannungsabfall auf Grund des Widerstandes der verwendeten Lösung dominiert wurde. Dies erlaubte die Herleitung einer Beziehung zwischen dem Zellenpotential und der Konzentration der elektroaktiven Spezies. Die Beziehung erlaubt die Erklärung des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Zellenpotentials während der Abscheidung als Funktion der Elektrolytkonzentration. Dies dient als Basis, auf der nun ein umfassenderes Bild der Prozesse, die für die charakteristischen Minima im Potentialverlauf einer Abscheidung verantwortlich sind, gewonnen werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Minima mit der fast vollständigen Entfernung (durch Abscheidung) der aus einem gelösten Salz erzeugten Nd-Ionen korrespondieren. Die abgeschiedene Spezies wurde als Nd3+ identifiziert, vermutlich als Carboxylat, Oxid oder Hydroxid, was auf Grund der hohen negative Werte des Standardredoxpotentials der Lanthanide verständlich erscheint. Von den vorliegenden elektroaktiven Spezies tragen die Nd3+ Ionen nur zu knapp 20% zum Gesamtstrom bei. Durch Elektrolyse tragen auch die Lösungsmittelkomponenten zu diese Strom bei. Die Gegenwart von elektrolysiertem Lösungsmittel wurde in Analysen der Dünnschichten bestätigt. Diese waren immer mit chemi- und physisorbierten Lösungsmittelmolekülen bedeckt. Die Analyse der Dünnschichten zeigte, dass die Oberflächen von einem furchenartiges Netz durchzogen waren, und dass diese während des Trocknen der Schichten nach dem MP entstanden. Ob die Schichten an Luft oder in inerter Atmosphäre trockneten, hatte keinen Einfluss. Es wurden Experimente mit mehreren Lösungsmitteln durchgeführt, die sich deutlich in ihren physikalischen Eigenschaften, v.a. dem Siedepunkt, unterschieden. Furchenfreie Dünnschichten konnten insbesondere bei MP in N,N-dimethylformamide (DMF) erzeugt werden. Die Verwendung von DMF in Kombination mit einer Abscheidung auf sehr glatten Substraten erlaubte die Produktion von sehr homogenen, glatten und defektfreien Schichten. Diese waren vermutlich geringeren inneren Spannungen während des Trocknens ausgesetzt, als Schichten auf raueren Substraten oder solche, die aus flüchtigeren Lösungsmitteln hergestellt wurden. Die Oberflächenrauigkeit des Substrats und das gewählte Lösungsmittel wurden so als Schlüsselfaktoren für die Produktion hochqualitativer Schichten identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass mit MP eine sehr effiziente Methode zur Herstellung homogener Schichten mit exzellenter Ausbeute ist. In weiteren Experimenten mit dem primordialen Alpha-Emitter 147Sm als Modellisotop wurde die Eignung solcher Schichten als Alpha-Quelle untersucht. Sowohl die Energieauflösung als auch der Anteil der Alpha-Teilchen, die den Detektor erreichten, waren von den Quelleneigenschaften abhängig. Die Effekte wurden verschiedenen Variablen der Dünnschicht zugeordnet, welche die Alpha-Spektren beeinflussten. Dominant war die Wahl des Lösungsmittels und die Rauigkeit des Substrats. Dies beeinflusste Schichtdicke und -morphologie sowie die Art des Schichtwachstums und veränderte die Detektionseffizienz in Alpha-Messungen bis zu 15%. Nur homogene, ebene Schichten, die aus DMF auf glatten Substraten abgeschieden wurden, eignen sich optimal als Alpha-Quelle. Die gewonnenen Ergebnisse erlauben die optimierte Herstellung nuklearer Targets durch MP. Künftige Anwendungen beinhalten insbesondere die Herstellung von Targets für neutroneninduzierte Spaltexperimente und untergrundarmeAlpha-Messungen sehr kleiner Aktivitäten.