Ground and Electronic Excited States from Pairing Matrix Fluctuation and Particle-Particle Random Phase Approximation

The accurate description of ground and electronic excited states is an important and challenging topic in quantum chemistry. The pairing matrix fluctuation, as a counterpart of the density fluctuation, is applied to this topic. From the pairing matrix fluctuation, the exact electron correlation energy as well as two electron addition/removal energies can be extracted. Therefore, both ground state and excited states energies can be obtained and they are in principle exact with a complete knowledge of the pairing matrix fluctuation. In practice, considering the exact pairing matrix fluctuation is unknown, we adopt its simple approximation --- the particle-particle random phase approximation (pp-RPA) --- for ground and excited states calculations. The algorithms for accelerating the pp-RPA calculation, including spin separation, spin adaptation, as well as an iterative Davidson method, are developed. For ground states correlation descriptions, the results obtained from pp-RPA are usually comparable to and can be more accurate than those from traditional particle-hole random phase approximation (ph-RPA). For excited states, the pp-RPA is able to describe double, Rydberg, and charge transfer excitations, which are challenging for conventional time-dependent density functional theory (TDDFT). Although the pp-RPA intrinsically cannot describe those excitations excited from the orbitals below the highest occupied molecular orbital (HOMO), its performances on those single excitations that can be captured are comparable to TDDFT. The pp-RPA for excitation calculation is further applied to challenging diradical problems and is used to unveil the nature of the ground and electronic excited states of higher acenes. The pp-RPA and the corresponding Tamm-Dancoff approximation (pp-TDA) are also applied to conical intersections, an important concept in nonadiabatic dynamics. Their good description of the double-cone feature of conical intersections is in sharp contrast to the failure of TDDFT. All in all, the pairing matrix fluctuation opens up new channel of thinking for quantum chemistry, and the pp-RPA is a promising method in describing ground and electronic excited states.

Complexity as key to designing cognitive-friendly environments for older people

The lived environment is the arena where our cognitive skills, preferences, and attitudes come together to determine our ability to interact with the world. The mechanisms through which lived environments can benefit cognitive health in older age are yet to be fully understood. The existing literature suggests that environments which are perceived as stimulating, usable and aesthetically appealing can improve or facilitate cognitive performance both in young and older age. Importantly, optimal stimulation for cognition seems to depend on experiencing sufficiently stimulating environments while not too challenging. Environmental complexity is an important contributor to determining whether an environment provides such an optimal stimulation. The present paper reviews a selection of studies which have explored complexity in relation to perceptual load, environmental preference and perceived usability to propose a framework which explores direct and indirect environmental influences on cognition, and to understand these influences in relation to aging processes. We identify ways to define complexity at different environmental scales, going from micro low-level perceptual features of scenes, to design qualities of proximal environments (e.g., streets, neighborhoods), to broad geographical areas (i.e., natural vs. urban environments). We propose that studying complexity at these different scales will provide new insight into the design of cognitive-friendly environments.

New pairing scheme to overhaul BCS theory

In a superconductor pair occupancy probabilities are doubly defined with conflicting values when normal and umklapp scattering coexist with the same destination momentum. To resolve this issue a new pairing scheme is introduced to assert normal–umklapp frustration under such circumstances. Superconductivity then arises solely from residual umklapp scattering to destination momenta not reached by normal scattering. Consequent Tc calculations from first principles for niobium, tantalum, lead and aluminum turn out to be accurate within a few percent. A new perspective is revealed to support Matthias׳ rule. New light is also shed relevant to the future study of metallic hydrogen.

Protocolised weaning from mechanical ventilation: pairing a qualitative review with an effectiveness review

In our systematic review of protocolised weaning from mechanical ventilation (Blackwood 2014) we found significant heterogeneity that could not be explained by subgroup analysis (type of protocol, ICU). We suspected that factors unreported in the trials relating to context and mechanisms of using the weaning protocols contributed to the heterogeneity. Therefore we set out to conduct a Cochrane qualitative evidence-synthesis of ‘sibling studies’ (qualitative studies undertaken alongside the included trials that may have examined these factors) and ‘stand-alone’ qualitative studies reporting barriers and facilitators to successful implementation of weaning protocols. The qualitative review was novel, there were few templates or guidelines which challenged us to consider how best to synthesise and report this evidence. However, the benefits of conducting this review are that not only do we have a template for future qualitative syntheses for the ACE group, but specifically for trials of weaning protocols, we found context-specific evidence concerning if, how and why specific protocols have been effective in the settings in which they were delivered and received.

Synthesis and characterization of eco-friendly inorganic yellow pigments for coloring applications

Research in the fields of ceramic pigments is oriented towards the enlargement of the chromatic set of colors together with a replacement for more expensive and less stable organic pigments. Novel non-toxic inorganic pigments have been required to answer environmental laws to remove elements like lead, chromium, cobalt entering in the composition of usual pigments widely used in paints and plastics. Yellow is particularly an important color in the pigment industry and consumption of yellow exceeds that of any other colored pigments. Apart from this, high infrared reflective pigments are now in great demand for usage in coatings, cement pavements, automotives and camouflage applications. They not only impart color to an object, but also reflect the invisible heat from the object to minimize heat build–up, when exposed to solar radiation. With this in view, the present work aims at developing new functional yellow pigments for these applications. A series of IR reflecting yellow pigments have been synthesized and analyzed for their crystalline structure, morphological, composition and optical characteristics, coloring and energy saving applications

Development of ultra-high-performance concrete (UHPC) using waste glass materials ─ towards innovative eco-friendly concrete

Le béton conventionnel (BC) a de nombreux problèmes tels que la corrosion de l’acier d'armature et les faibles résistances des constructions en béton. Par conséquent, la plupart des structures fabriquées avec du BC exigent une maintenance fréquent. Le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) peut être conçu pour éliminer certaines des faiblesses caractéristiques du BC. Le BFUP est défini à travers le monde comme un béton ayant des propriétés mécaniques, de ductilité et de durabilité supérieures. Le BFUP classique comprend entre 800 kg/m³ et 1000 kg/m³ de ciment, de 25 à 35% massique (%m) de fumée de silice (FS), de 0 à 40%m de poudre de quartz (PQ) et 110-140%m de sable de quartz (SQ) (les pourcentages massiques sont basés sur la masse totale en ciment des mélanges). Le BFUP contient des fibres d'acier pour améliorer sa ductilité et sa résistance aux efforts de traction. Les quantités importantes de ciment utilisées pour produire un BFUP affectent non seulement les coûts de production et la consommation de ressources naturelles comme le calcaire, l'argile, le charbon et l'énergie électrique, mais affectent également négativement les dommages sur l'environnement en raison de la production substantielle de gaz à effet de serre dont le gas carbonique (CO[indice inférieur 2]). Par ailleurs, la distribution granulométrique du ciment présente des vides microscopiques qui peuvent être remplis avec des matières plus fines telles que la FS. Par contre, une grande quantité de FS est nécessaire pour combler ces vides uniquement avec de la FS (25 à 30%m du ciment) ce qui engendre des coûts élevés puisqu’il s’agit d’une ressource limitée. Aussi, la FS diminue de manière significative l’ouvrabilité des BFUP en raison de sa surface spécifique Blaine élevée. L’utilisation du PQ et du SQ est également coûteuse et consomme des ressources naturelles importantes. D’ailleurs, les PQ et SQ sont considérés comme des obstacles pour l’utilisation des BFUP à grande échelle dans le marché du béton, car ils ne parviennent pas à satisfaire les exigences environnementales. D’ailleurs, un rapport d'Environnement Canada stipule que le quartz provoque des dommages environnementaux immédiats et à long terme en raison de son effet biologique. Le BFUP est généralement vendu sur le marché comme un produit préemballé, ce qui limite les modifications de conception par l'utilisateur. Il est normalement transporté sur de longues distances, contrairement aux composantes des BC. Ceci contribue également à la génération de gaz à effet de serre et conduit à un coût plus élevé du produit final. Par conséquent, il existe le besoin de développer d’autres matériaux disponibles localement ayant des fonctions similaires pour remplacer partiellement ou totalement la fumée de silice, le sable de quartz ou la poudre de quartz, et donc de réduire la teneur en ciment dans BFUP, tout en ayant des propriétés comparables ou meilleures. De grandes quantités de déchets verre ne peuvent pas être recyclées en raison de leur fragilité, de leur couleur, ou des coûts élevés de recyclage. La plupart des déchets de verre vont dans les sites d'enfouissement, ce qui est indésirable puisqu’il s’agit d’un matériau non biodégradable et donc moins respectueux de l'environnement. Au cours des dernières années, des études ont été réalisées afin d’utiliser des déchets de verre comme ajout cimentaire alternatif (ACA) ou comme granulats ultrafins dans le béton, en fonction de la distribution granulométrique et de la composition chimique de ceux-ci. Cette thèse présente un nouveau type de béton écologique à base de déchets de verre à ultra-hautes performances (BEVUP) développé à l'Université de Sherbrooke. Les bétons ont été conçus à l’aide de déchets verre de particules de tailles variées et de l’optimisation granulaire de la des matrices granulaires et cimentaires. Les BEVUP peuvent être conçus avec une quantité réduite de ciment (400 à 800 kg/m³), de FS (50 à 220 kg/m³), de PQ (0 à 400 kg/m³), et de SQ (0-1200 kg/m³), tout en intégrant divers produits de déchets de verre: du sable de verre (SV) (0-1200 kg/m³) ayant un diamètre moyen (d[indice inférieur 50]) de 275 µm, une grande quantité de poudre de verre (PV) (200-700 kg/m³) ayant un d50 de 11 µm, une teneur modérée de poudre de verre fine (PVF) (50-200 kg/m³) avec d[indice inférieur] 50 de 3,8 µm. Le BEVUP contient également des fibres d'acier (pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la ductilité), du superplastifiants (10-60 kg/m³) ainsi qu’un rapport eau-liant (E/L) aussi bas que celui de BFUP. Le remplacement du ciment et des particules de FS avec des particules de verre non-absorbantes et lisse améliore la rhéologie des BEVUP. De plus, l’utilisation de la PVF en remplacement de la FS réduit la surface spécifique totale nette d’un mélange de FS et de PVF. Puisque la surface spécifique nette des particules diminue, la quantité d’eau nécessaire pour lubrifier les surfaces des particules est moindre, ce qui permet d’obtenir un affaissement supérieur pour un même E/L. Aussi, l'utilisation de déchets de verre dans le béton abaisse la chaleur cumulative d'hydratation, ce qui contribue à minimiser le retrait de fissuration potentiel. En fonction de la composition des BEVUP et de la température de cure, ce type de béton peut atteindre des résistances à la compression allant de 130 à 230 MPa, des résistances à la flexion supérieures à 20 MPa, des résistances à la traction supérieure à 10 MPa et un module d'élasticité supérieur à 40 GPa. Les performances mécaniques de BEVUP sont améliorées grâce à la réactivité du verre amorphe, à l'optimisation granulométrique et la densification des mélanges. Les produits de déchets de verre dans les BEVUP ont un comportement pouzzolanique et réagissent avec la portlandite générée par l'hydratation du ciment. Cependant, ceci n’est pas le cas avec le sable de quartz ni la poudre de quartz dans le BFUP classique, qui réagissent à la température élevée de 400 °C. L'addition des déchets de verre améliore la densification de l'interface entre les particules. Les particules de déchets de verre ont une grande rigidité, ce qui augmente le module d'élasticité du béton. Le BEVUP a également une très bonne durabilité. Sa porosité capillaire est très faible, et le matériau est extrêmement résistant à la pénétration d’ions chlorure (≈ 8 coulombs). Sa résistance à l'abrasion (indice de pertes volumiques) est inférieure à 1,3. Le BEVUP ne subit pratiquement aucune détérioration aux cycles de gel-dégel, même après 1000 cycles. Après une évaluation des BEVUP en laboratoire, une mise à l'échelle a été réalisée avec un malaxeur de béton industriel et une validation en chantier avec de la construction de deux passerelles. Les propriétés mécaniques supérieures des BEVUP a permis de concevoir les passerelles avec des sections réduites d’environ de 60% par rapport aux sections faites de BC. Le BEVUP offre plusieurs avantages économiques et environnementaux. Il réduit le coût de production et l’empreinte carbone des structures construites de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) classique, en utilisant des matériaux disponibles localement. Il réduit les émissions de CO[indice inférieur 2] associées à la production de clinkers de ciment (50% de remplacement du ciment) et utilise efficacement les ressources naturelles. De plus, la production de BEVUP permet de réduire les quantités de déchets de verre stockés ou mis en décharge qui causent des problèmes environnementaux et pourrait permettre de sauver des millions de dollars qui pourraient être dépensés dans le traitement de ces déchets. Enfin, il offre une solution alternative aux entreprises de construction dans la production de BFUP à moindre coût.

kid-friendly veggies and fruits : 10 tips for making healthy foods more fun for children

This sheet encourages children to eat vegetables and fruits by making it fun. Provide healthy ingredients and let kids help with preparation, based on their age and skills. Kids may try foods they avoided in the past if they helped make them. Recipes are included.

Fast and efficient user pairing and power allocation algorithm for non-orthogonal multiple access in cellular networks

Non-orthogonal multiple access (NOMA) is emerging as a promising multiple access technology for the fifth generation cellular networks to address the fast growing mobile data traffic. It applies superposition coding in transmitters, allowing simultaneous allocation of the same frequency resource to multiple intra-cell users. Successive interference cancellation is used at the receivers to cancel intra-cell interference. User pairing and power allocation (UPPA) is a key design aspect of NOMA. Existing UPPA algorithms are mainly based on exhaustive search method with extensive computation complexity, which can severely affect the NOMA performance. A fast proportional fairness (PF) scheduling based UPPA algorithm is proposed to address the problem. The novel idea is to form user pairs around the users with the highest PF metrics with pre-configured fixed power allocation. Systemlevel simulation results show that the proposed algorithm is significantly faster (seven times faster for the scenario with 20 users) with a negligible throughput loss than the existing exhaustive search algorithm.

Hardware processors for pairing-based cryptography

Bilinear pairings can be used to construct cryptographic systems with very desirable properties. A pairing performs a mapping on members of groups on elliptic and genus 2 hyperelliptic curves to an extension of the finite field on which the curves are defined. The finite fields must, however, be large to ensure adequate security. The complicated group structure of the curves and the expensive field operations result in time consuming computations that are an impediment to the practicality of pairing-based systems. The Tate pairing can be computed efficiently using the ɳT method. Hardware architectures can be used to accelerate the required operations by exploiting the parallelism inherent to the algorithmic and finite field calculations. The Tate pairing can be performed on elliptic curves of characteristic 2 and 3 and on genus 2 hyperelliptic curves of characteristic 2. Curve selection is dependent on several factors including desired computational speed, the area constraints of the target device and the required security level. In this thesis, custom hardware processors for the acceleration of the Tate pairing are presented and implemented on an FPGA. The underlying hardware architectures are designed with care to exploit available parallelism while ensuring resource efficiency. The characteristic 2 elliptic curve processor contains novel units that return a pairing result in a very low number of clock cycles. Despite the more complicated computational algorithm, the speed of the genus 2 processor is comparable. Pairing computation on each of these curves can be appealing in applications with various attributes. A flexible processor that can perform pairing computation on elliptic curves of characteristic 2 and 3 has also been designed. An integrated hardware/software design and verification environment has been developed. This system automates the procedures required for robust processor creation and enables the rapid provision of solutions for a wide range of cryptographic applications.

Steps to success : family-friendly guide for fifth grade : English language arts

This document is designed to: provide examples of the standards, skills, and knowledge your child will learn in English language arts and should be able to do upon exiting fifth grade ; suggest activities on how you can help your child at home ; offer additional resources for information and help.

Steps to success : family-friendly guide for fourth grade : English language arts

This document is designed to: provide examples of the standards, skills, and knowledge your child will learn in English language arts and should be able to do upon exiting fourth grade ; suggest activities on how you can help your child at home ; offer additional resources for information and help.

Steps to success : family-friendly guide for fourth grade : mathematics

This document is designed to: provide examples of the standards, skills, and knowledge your child will learn in mathematics and should be able to do upon exiting fourth grade ; suggest activities on how you can help your child at home ; offer additional resources for information and help.