Anomalous crystallization of hydrogenated amorphous silicon during fast heating ramps

Thermal crystallization experiments carried out using calorimetry on several a-Si:H materials with different microstructures are reported. The samples were crystallized during heating ramps at constant heating rates up to 100 K/min. Under these conditions, crystallization takes place above 700 C and progressively deviates from the standard kinetics. In particular, two crystallization processes were detected in conventional a-Si:H, which reveal an enhancement of the crystallization rate. At100 K/min, such enhancement is consistent with a diminution of the crystallization time by a factor of 7. In contrast, no systematic variation of the resulting grain size was observed. Similar behavior was also detected in polymorphous silicon and silicon nanoparticles, thus showing that it is characteristic of a variety of hydrogenated amorphous silicon materials.

Film-free laser forward printing of transparent and weakly absorbing liquids

A laser-based technique for printing transparent and weakly absorbing liquids is developed. Its principle of operation relies in the tight focusing of short laser pulses inside the liquid and close to its free surface, in such a way that the laser radiation is absorbed in a tiny volume around the beam waist, with practically no absorption in any other location along the beam path. If the absorbed energy overcomes the optical breakdown threshold, a cavitation bubble is generated, and its expansion results in the propulsion of a small fraction of liquid which can be collected on a substrate, leading to the printing of a microdroplet for each laser pulse. The technique does not require the preparation of the liquid in thin film form, and its forward mode of operation imposes no restriction concerning the optical properties of the substrate. These characteristics make it well suited for printing a wide variety of materials of interest in diverse applications. We demonstrate that the film-free laser forward printing technique is capable of printing microdroplets with good resolution, reproducibility and control, and analyze the influence of the main process parameter, laser pulse energy. The mechanisms of liquid printing are also investigated: time-resolved imaging provides a clear picture of the dynamics of liquid transfer which allows understanding the main features observed in the printed droplets.

Laser-induced forward transfer of liquids: Study of the droplet ejection process

Laser-induced forward transfer (LIFT) is a laser direct-write technique that offers the possibility of printing patterns with a high spatial resolution from a wide range of materials in a solid or liquid state, such as conductors, dielectrics, and biomolecules in solution. This versatility has made LIFT a very promising alternative to lithography-based processes for the rapid prototyping of biomolecule microarrays. Here, we study the transfer process through the LIFT of droplets of a solution suitable for microarray preparation. The laser pulse energy and beam size were systematically varied, and the effect on the transferred droplets was evaluated. Controlled transfers in which the deposited droplets displayed optimal features could be obtained by varying these parameters. In addition, the transferred droplet volume displayed a linear dependence on the laser pulse energy. This dependence allowed determining a threshold energy density value, independent of the laser focusing conditions, which acted as necessary conditions for the transfer to occur. The corresponding sufficient condition was given by a different total energy threshold for each laser beam dimension. The threshold energy density was found to be the dimensional parameter that determined the amount of the transferred liquid per laser pulse, and there was no substantial loss of material due to liquid vaporization during the transfer.

Gravitational wave pulse and soliton wave collision

We study the collision of a gravitational wave pulse and a soliton wave on a spatially homogeneous background. This collision is described by an exact solution of Einsteins equations in a vacuum which is generated from a nondiagonal seed by means of a soliton transformation. The effect produced by the soliton on the amplitude and polarization of the wave is considered.

Home Heating and Cooling, 2011

Every year, a typical family in the United States spends around half of its home energy budget on heating and cooling. In Iowa, that percentage can be higher, due to temperature extremes reached during the winter and summer months. Unfortunately, many of those dollars often are wasted, because conditioned air escapes through leaky ceilings, walls and foundations—or flows through inadequately insulated attics, exterior walls and basements. In addition, many heating systems and air conditioners aren’t properly maintained or are more than 10 years old and very inefficient, compared to models being sold today. As a result, it makes sense to analyze your home as a collection of systems that must work together in order to achieve peak energy savings. For example, you won’t get anywhere near the savings you’re expecting from a new furnace if your airhandling ducts are uninsulated and leak at every joint. The most energy-efficient central air-conditioning setup won’t perform to your expectations if your attic insulation is inadequate and can’t reduce solar heat gain to help keep your home cool. And planting the wrong types of trees or shrubs close to your home adversely can affect potential energy savings all year long.

Water Heating, 2011

Although there are many ways to cut you water heating bills, the all fall into two broad categories: reducing the amount of hot water you use and making your water heating system more efficient. Fortunately, there are several strategies that can help you consume less energy and save money - and still meet you hot water needs without sacrificing comfort or practicality. The booklet was designed to answer common questions about hot water systems and to provide you with the information necessary to make informed decision about a wide variety of topics, ranging from repairing hot water faucet leaks an insulation water supply pipes to installing low-flow shower heads and tuning you your existing water heather. You'll also find details on what to consider when it's time to go comparison shopping for a new water heater-including an evaluation of the alternatives to the common gas or electric storage tank unit that's found in the majority of homes in Iowa and across the country.

Synchronization in a lattice model of pulse-coupled oscillators

We analyze the collective behavior of a lattice model of pulse-coupled oscillators. By means of computer simulations we find the relation between the intrinsic dynamics of each member of the population and their mutual interactions that ensures, in a general context, the existence of a fully synchronized regime. This condition turns out to be the same as that obtained for the globally coupled population. When the condition is not completely satisfied we find different spatial structures. This also gives some hints about self-organized criticality.

Pulse wave analysis aortic pressure . distole should also be considered

La rigidité anormalement haute des artères à grande conductance est un marqueur de l'augmentation du risque cardiovasculaire et est typiquement retrouvée chez les patients diabétiques ou hypertendus. Ces vaisseaux deviennent plus rigides avec l'âge, expliquant la haute prévalence d'hypertension systolique chez les personnes âgées. Cette rigidification agit sur la pression sanguine de plusieurs façons. Notamment la fonction windkessel est gênée, menant à l'augmentation de la pression systolique et de la pression puisée, la diminution de la pression diastolique, et ainsi à l'augmentation de la postcharge ventriculaire gauche associée à une probable diminution de la perfusion coronarienne. De plus, la propagation des ondes de pression le long de l'arbre vasculaire est accélérée, de sorte que les ondes réfléchies générées au site de décalage d'impédance atteignent l'aorte ascendante plus tôt par rapport au début de l'éjection ventriculaire, aboutissant à une augmentation de la pression systolique centrale, ce qui n'arriverait pas en présence de vaisseaux moins rigides. Dans ce cas, au contraire, les ondes de pression antérogrades et réfléchies voyages plus lentement, de sorte que les ondes de réflexion tendent à atteindre l'aorte centrale une fois l'éjection terminée, augmentant la pression diastolique et contribuant à la perfusion coronarienne. La tonométrie d'applanation est une méthode non invasive permettant l'évaluation de la forme de l'onde de pression au niveau l'aorte ascendante, basée sur l'enregistrement du pouls périphérique, au niveau radial dans notre étude. Nous pouvons dériver à partir de cette méthode un index d'augmentation systolique (sAIX) qui révèle quel pourcentage de la pression centrale est du aux ondes réfléchies. Plusieurs études ont montré que cet index est corrélé à d'autres mesures de la rigidité artérielle comme la vitesse de l'onde de pouls, qu'il augmente avec l'âge et avec les facteurs de risques cardiovasculaires, et qu'il est capable de préciser le pronostic cardiovasculaire. En revanche, peu d'attention a été portée à l'augmentation de la pression centrale diastolique due aux ondes réfléchies (dAIX). Nous proposons donc de mesurer cet index par un procédé d'analyse développé dans notre laboratoire, et ce dans la même unité que l'index systolique. Etant donné que les modifications de la paroi artérielle modulent d'une part la vitesse de l'onde de pouls (PWV) et d'autre part le temps de voyage aller-retour des ondes de pression réfléchies aux sites de réflexion, toute augmentation de la quantité d'énergie réfléchie atteignant l'aorte pendant la systole devrait être associée à une diminution de l'énergie arrivant au même point pendant la diastole. Notre étude propose de mesurer ces deux index, ainsi que d'étudier la relation de l'index d'augmentation diastolique (dAIX) avec la vitesse de propagation de l'onde de pouls (PWV) et avec le rythme cardiaque (HR), ce dernier étant connu pour influencer l'index d'augmentation systolique (sAIX) . L'influence de la position couchée et assise est aussi étudiée. Les mesures de la PWV et des sAIX et dAIX est réalisée chez 48 hommes et 45 femmes âgées de 18 à 70 ans, classés en 3 groupes d'âges. Les résultats montrent qu'en fonction de l'âge, le genre et la position du corps, il y a une relation inverse entre sAIX et dAIX. Lorsque PWV et HR sont ajoutés comme covariables à un modèle de prédiction comprenant l'âge, le genre et la position du corps comme facteurs principaux, sAIX est directement lié à PWV (p<0.0001) et inversement lié à HR (p<0.0001). Avec la même analyse, dAIX est inversement lié à PWV (p<0.0001) et indépendant du rythme cardiaque (p=0.52). En conclusion, l'index d'augmentation diastolique est lié à la rigidité vasculaire au même degré que l'index d'augmentation systolique, alors qu'il est affranchi de l'effet confondant du rythme cardiaque. La quantification de l'augmentation de la pression aortique diastolique due aux ondes réfléchies pourrait être une partie utile de l'analyse de l'onde de pouls.

Pattern selection in a lattice of pulse-coupled oscillators

We study spatio-temporal pattern formation in a ring of N oscillators with inhibitory unidirectional pulselike interactions. The attractors of the dynamics are limit cycles where each oscillator fires once and only once. Since some of these limit cycles lead to the same pattern, we introduce the concept of pattern degeneracy to take it into account. Moreover, we give a qualitative estimation of the volume of the basin of attraction of each pattern by means of some probabilistic arguments and pattern degeneracy, and show how they are modified as we change the value of the coupling strength. In the limit of small coupling, our estimative formula gives a pefect agreement with numerical simulations.

Mechanisms of synchronization and pattern formation in a lattice of pulse-coupled oscillators

We analyze the physical mechanisms leading either to synchronization or to the formation of spatiotemporal patterns in a lattice model of pulse-coupled oscillators. In order to make the system tractable from a mathematical point of view we study a one-dimensional ring with unidirectional coupling. In such a situation, exact results concerning the stability of the fixed of the dynamic evolution of the lattice can be obtained. Furthermore, we show that this stability is the responsible for the different behaviors.

Foam pore size is a critical interface parameter of suction-based wound healing devices.

BACKGROUND: Suction-based wound healing devices with open-pore foam interfaces are widely used to treat complex tissue defects. The impact of changes in physicochemical parameters of the wound interfaces has not been investigated. METHODS: Full-thickness wounds in diabetic mice were treated with occlusive dressing or a suction device with a polyurethane foam interface varying in mean pore size diameter. Wound surface deformation on day 2 was measured on fixed tissues. Histologic cross-sections were analyzed for granulation tissue thickness (hematoxylin and eosin), myofibroblast density (α-smooth muscle actin), blood vessel density (platelet endothelial cell adhesion molecule-1), and cell proliferation (Ki67) on day 7. RESULTS: Polyurethane foam-induced wound surface deformation increased with polyurethane foam pore diameter: 15 percent (small pore size), 60 percent (medium pore size), and 150 percent (large pore size). The extent of wound strain correlated with granulation tissue thickness that increased 1.7-fold in small pore size foam-treated wounds, 2.5-fold in medium pore size foam-treated wounds, and 4.9-fold in large pore size foam-treated wounds (p < 0.05) compared with wounds treated with an occlusive dressing. All polyurethane foams increased the number of myofibroblasts over occlusive dressing, with maximal presence in large pore size foam-treated wounds compared with all other groups (p < 0.05). CONCLUSIONS: The pore size of the interface material of suction devices has a significant impact on the wound healing response. Larger pores increased wound surface strain, tissue growth, and transformation of contractile cells. Modification of the pore size is a powerful approach for meeting biological needs of specific wounds.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players : implications for the validity of central aortic pulse wave analysis

Rapport de synthèse Ce travail de thèse s'articule autour de l'importance de l'évaluation de la fonction vasculaire et des répercussions au niveau central, cardiaque, des perturbations du réseau vasculaire. Les maladies cardiovasculaires sont prédominantes dans notre société et causes de morbidité et mortalité importante. La mesure de la pression artérielle classique reste le moyen le plus utilisé pour suivre la santé des vaisseaux, mais ne reflète pas directement ce qui se passe au niveau du coeur. La tonométrie d'aplanation permet depuis quelques années de mesurer l'onde de pouls radial, et par le biais d'une fonction mathématique de transfert validée, il est possible d'en déduire la forme et Γ amplitude de l'onde de pouls central, donc de la pression aortique centrale. Cette dernière est un reflet bien plus direct de la post-charge cardiaque, et de nombreuses études cliniques actuelles s'intéressent à cette mesure pour stratifier le risque ou évaluer l'effet d'un traitement vasculaire. Toutefois, bien que cet outil soit de plus en plus utilisé, il est rarement précisé si la latéralité de la mesure joue un rôle, sachant que certaines propriétés des membres supérieurs peuvent être affectées par un usage préférentiel (masse musculaire, densité osseuse, diamètre des artères, capillarisation musculaire, et même fonction endothéliale). On a en effet observé que ces divers paramètre étaient tous augmentés sur un bras entraîné. Dès lors on peut se poser la question de l'influence de ces adaptations physiologiques sur la mesure indirecte effectuée par le biais du pouls radial. Nous avons investigué les deux membres supérieurs de sujets jeunes et sédentaires (SED), ainsi que ceux de sujets sportifs avec un développement fortement asymétrique des bras, soit des joueurs de tennis de haut niveau (TEN). Des mesures anthropométriques incluant la composition corporelle et la circonférence des bras et avant-bras ont montré que TEN présente une asymétrie hautement significative aux deux mesures entre le bras dominant (entraîné) et l'autre, ce qui est aussi présent pour la force de serrage (mesurée au dynamomètre de Jamar). L'analyse des courbes centrales de pouls ne montre aucune différence entre les deux membres dans chaque groupe, par contre on peut observer une différence entre SED et TEN, avec un index d'augmentation diastolique qui est 50 % plus élevé chez TEN. Les index d'augmentation systolique sont identiques dans les deux groupes. On peut retenir de cette étude la validité de la méthode de tonométrie d'aplanation quel que soit le bras utilisé (dominant ou non-dominant) et ce même si une asymétrie conséquente est présente. Ces données sont clairement nouvelles et permettent de s'affranchir de cette variable dans la mesure d'un paramètre cardiovasculaire dont l'importance est actuellement grandissante. Les différences d'index diastolique sont expliquées par la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction de l'onde de pouls plus basses chez TEN, causant un retard diastolique du retour de l'onde au niveau central, phénomène précédemment bien décrit dans la littérature.