Optimización de la geometría de una etapa XY de nanoposicionamiento para la reducción del acoplamiento entre ejes

[ES]El Trabajo de Fin de Grado que se presenta tiene por objeto la contribución a un proyecto de investigación mediante el análisis y diseño de una mesa de posicionamiento basada en flexión para un mecanismo de nanoposicionamiento XY. Dicho proyecto se integra dentro de una línea de investigación promovida por la Universidad del País Vasco y el grupo empresarial EGILE CORPORATION XXI, especializado en la fabricación de componentes y mecanizados de alta precisión. Consiste en rediseñar la mesa de un mecanismo de nanoposicionamiento. Para ello se parte de un diseño actual y mediante la modificación de su geometría, se pretende obtener unas mejores prestaciones en cuanto a precisión, facilidad de predicción del comportamiento y amplitud del movimiento. Las tareas a llevar a cabo serán las siguientes: obtención de un modelo simplificado de la mesa, convirtiendo las juntas flexibles reales en juntas tradicionales con una cierta rigidez torsional; definición de la geometría en base a los requisitos fijados, tanto de amplitud como de precisión; y verificación del diseño elegido, mediante el cálculo por MEF del rango de movimiento y precisión del mismo, frecuencias naturales y relación entre la fuerza aplicada y el movimiento obtenido.

Engineered discoidin domain from factor VIII binds αvβ3 integrin with antibody-like affinity

Alternative scaffolds are non-antibody proteins that can be engineered to bind new targets. They have found useful niches in the therapeutic space due to their smaller size and the ease with which they can be engineered to be bispecific. We sought a new scaffold that could be used for therapeutic ends and chose the C2 discoidin domain of factor VIII, which is well studied and of human origin. Using yeast surface display, we engineered the C2 domain to bind to αvβ3 integrin with a 16 nM affinity while retaining its thermal stability and monomeric nature. We obtained a crystal structure of the engineered domain at 2.1 Å resolution. We have christened this discoidin domain alternative scaffold the “discobody.”

Design strategies for ultra-high efficiency photovoltaics

While concentrator photovoltaic cells have shown significant improvements in efficiency in the past ten years, once these cells are integrated into concentrating optics, connected to a power conditioning system and deployed in the field, the overall module efficiency drops to only 34 to 36%. This efficiency is impressive compared to conventional flat plate modules, but it is far short of the theoretical limits for solar energy conversion. Designing a system capable of achieving ultra high efficiency of 50% or greater cannot be achieved by refinement and iteration of current design approaches.

This thesis takes a systems approach to designing a photovoltaic system capable of 50% efficient performance using conventional diode-based solar cells. The effort began with an exploration of the limiting efficiency of spectrum splitting ensembles with 2 to 20 sub cells in different electrical configurations. Incorporating realistic non-ideal performance with the computationally simple detailed balance approach resulted in practical limits that are useful to identify specific cell performance requirements. This effort quantified the relative benefit of additional cells and concentration for system efficiency, which will help in designing practical optical systems.

Efforts to improve the quality of the solar cells themselves focused on the development of tunable lattice constant epitaxial templates. Initially intended to enable lattice matched multijunction solar cells, these templates would enable increased flexibility in band gap selection for spectrum splitting ensembles and enhanced radiative quality relative to metamorphic growth. The III-V material family is commonly used for multijunction solar cells both for its high radiative quality and for the ease of integrating multiple band gaps into one monolithic growth. The band gap flexibility is limited by the lattice constant of available growth templates. The virtual substrate consists of a thin III-V film with the desired lattice constant. The film is grown strained on an available wafer substrate, but the thickness is below the dislocation nucleation threshold. By removing the film from the growth substrate, allowing the strain to relax elastically, and bonding it to a supportive handle, a template with the desired lattice constant is formed. Experimental efforts towards this structure and initial proof of concept are presented.

Cells with high radiative quality present the opportunity to recover a large amount of their radiative losses if they are incorporated in an ensemble that couples emission from one cell to another. This effect is well known, but has been explored previously in the context of sub cells that independently operate at their maximum power point. This analysis explicitly accounts for the system interaction and identifies ways to enhance overall performance by operating some cells in an ensemble at voltages that reduce the power converted in the individual cell. Series connected multijunctions, which by their nature facilitate strong optical coupling between sub-cells, are reoptimized with substantial performance benefit.

Photovoltaic efficiency is usually measured relative to a standard incident spectrum to allow comparison between systems. Deployed in the field systems may differ in energy production due to sensitivity to changes in the spectrum. The series connection constraint in particular causes system efficiency to decrease as the incident spectrum deviates from the standard spectral composition. This thesis performs a case study comparing performance of systems over a year at a particular location to identify the energy production penalty caused by series connection relative to independent electrical connection.

Electrocatalytic activity of transition metal substituted heteropolytungstates

The electrochemical and electrocatalytic behavior of a series of heteropolytungstate anions in which a tungsten atom in the well known Keggin structure has been replaced by an iron atom is described. All of the iron substituted ions exhibit a one electron reversible couple associated with the Fe³⁺ center and a pair of two electron waves attributed to electron addition and removal from the tungsten oxo framework. The pH and ionic strength effects upon the various electrochemical processes are discussed and interpreted in terms of a competition between protonation and ion pairing of the highly negatively charged ions.

The anions are efficient catalysts for the electroreduction of hydrogen peroxide. A catalytic mechanism involving a formally Fe(IV) intermediate is proposed. Pulse radiolysis experiments were employed to detect the intermediate and evaluate the rate constants for the reactions in which it is formed and decomposed. A chain mechanism for the catalytic decomposition of hydrogen peroxide in which the Fe center shuttles between the +2, +3, and +4 oxidation states is proposed to explain the non-integral stoichiometry observed for the iron substituted polytungstate catalyzed electroreduction of hydrogen peroxide.

The anions are also efficient electrocatalyst for the electrochemical conversion of nitric oxide to ammonia. The catalyzed reduction does not produce hydroxylamine as an intermediate and appears to depend upon the ability of the multiply reduced heteropolytungstates to deliver several electrons to the bound NO group in a concerted step. A valuable feature of the heteropolytungstates is the ease at which the formal potentials of the several redox couples they exhibit may be shifted by changing the identity of the central heteroatom. Exploitation of this feature provided diagnostic information that was decisive in establishing the mechanism of electrocatalytic reduction.

The iron substituted heteropolytungstates are not degraded by repeated cycling between their oxidized and reduced states. They also show superior activity compared to their unsubstituted analogues, indicating that the Fe center acts as a binding site that facilitates inner-sphere electron transfer processes. The basic electrochemistry of several other transition metal substituted Keggin ions is also described.

Criterios e indicadores para la búsqueda de suelos y localizaciones óptimas para el desarrollo de actividades económicas

[ES]El presente trabajo tiene como objetivo estudiar los factores de localización existentes necesarios para elegir el emplazamiento óptimo de una actividad económica. A partir de ahí, se verá como estos factores tradicionales han cambiado y ahora predominan los intangibles, basados en la sostenibilidad, conocimiento e innovación. Debido a la complejidad que poseen para ser medidos, se tratará de establecer unos criterios e indicadores que posibilitarán su medición para tratar de facilitar su uso en la localización. Para ello, se utilizará un método multicriterio llamado MIVES.

O acesso aos exames de alta complexidade nos planos de saúde privados na perspectiva dos usuários

A dissertação trata do acesso aos serviços de alta complexidade, particularmente os exames diagnósticos e complementares, estudado entre usuários de planos de saúde privados que buscam atendimento e diagnóstico especializado. Desde a década de 80 o usuário do sistema público de saúde vem procurando a saúde suplementar. Contudo, afirmar que o acesso é garantido no domínio privado, através da contratação dos planos de saúde, é uma incerteza que rodeia a inspiração para esta pesquisa, que se justifica pela relevância de ações que possibilitem a melhora da qualidade regulatória dos planos de saúde, a partir do controle social de seus usuários. O objetivo geral é analisar as percepções do acesso aos exames de alta complexidade nos serviços de saúde privados entre usuários de planos de saúde. Os objetivos específicos são descrever as percepções dos usuários de planos de saúde acerca do acesso aos exames de alta complexidade; analisar as motivações dos usuários de planos de saúde privados para a realização de exames de alta complexidade através da rede privada de assistência; e analisar o nível de satisfação dos usuários de planos de saúde quanto ao acesso aos exames de alta complexidade. A metodologia é qualitativa-descritiva, onde a amostra foi de trinta usuários de planos de saúde, acima de 18 anos, selecionados no campo de estudo no ano de 2010. O cenário de estudo foi um laboratório privado de medicina diagnóstica no Rio de Janeiro. As técnicas de coleta de dados utilizadas foram formulário e entrevista individual estruturada. A análise do formulário foi realizada através de estatística descritiva, e as entrevistas através da análise de conteúdo temática-categorial. Os usuários de plano de saúde declararam que o acesso é garantido com facilidade para os exames de alta complexidade. Suas principais motivações para a realização desses exames na rede privada de assistência foram caracterizadas pela rapidez de atendimento, flexibilidade e facilidade de marcação pela internet, telefone ou pessoalmente no laboratório estudado, pronta entrega dos resultados, dificuldade e morosidade do atendimento do SUS, localização do prestador credenciado próxima de bairros residenciais ou do trabalho, resolutividade diagnóstica de imagem de excelência, possibilidade de escolha pelo usuário entre as modalidades aberta e fechada de ressonância magnética e tomografia computadorizada, além da densitometria óssea que foram facilmente acessíveis a todos os sujeitos da pesquisa. O nível de satisfação foi correspondido com a rapidez na realização dos exames em caráter eletivo e de urgência quase equiparados na escala de tempo de acordo com os usuários. Contudo, embora as notas de avaliação dos usuários quanto aos seus planos de saúde tenham sido altas, foram abordadas algumas dificuldades, tais como: prazos de validade dos pedidos médicos com datação prévia; solicitações de senhas de autorização pela operadora; burocracia nos procedimentos de agendamento; dificuldades de acesso para tratamentos como implantes, fisioterapia, RPG, pilates, home care, consultas de check up; negação de reembolsos; restrição de materiais cirúrgicos, em especial as próteses e órteses; e restrições específicas de grau para cirurgias de miopia. Conclui-se que o atendimento rápido dos exames de imagem de alto custo na amostra foi descrito como satisfatório, embora a percepção de rapidez possa variar em função do tipo de produto do plano de saúde privado contratado, com necessidade de melhoria regulatória em alguns aspectos pontuais da saúde suplementar.

Análise de tensões residuais pela técnica de difração de raios X em processos de soldagem MIG

Nesse trabalho foram realizados experimentos para determinar as tensões residuais introduzidas no Aço A36, que é uma liga de baixo carbono e que é muito utilizado em vários setores da produção industrial, quando esta é submetida à soldagem do tipo MIG (Metal Gas Inert). A escolha desse tipo de soldagem foi para manter constantes os parâmetros que pudessem influenciar nos resultados. Nessa análise foi verificada a distribuição das tensões residuais na zona termicamente afetada, a distribuição da tensão em relação a profundidade. Para isso usamos uma remoção eletrolítica e um corte transversal pelo processo de eletroerosão. Nesse trabalho foi usado o método do sen2, devido a sua facilidade para a análise dos dados do Programa PSD. O resultado das mediadas realizadas na região do cordão de solda, zona termicamente afetada (ZTA) e metal base próxima da ZTA, mostrou uma variação da distribuição da tensão em relação à profundidade do material e na distância do ponto de soldagem. No ponto de soldagem um aumento da tensão em relação à profundidade do material. Os fatores que influenciaram na introdução dessas tensões no processo de soldagem, foram causados pelo gradiente de temperatura, pelo resfriamento heterogêneo do material e também pelo resfriamento rápido da superfície

Teaching Students to Evaluate E-Reference Sources with Moodle Forums

This presentation will describe the use of online forums in Moodle, a course management system, to teach students to evaluate both print and electronic reference sources. For two semesters I have created an online forum called the Fishing Hole Scouting Report for an in-class exercise. Students are given 2-3 background questions and told to find the answers using both a library-approved reference source and Wikipedia. Students then evaluate the reference source for effectiveness and ease of use, compared to Wikipedia, and post their comments in the forum to share with the class. I will highlight the educational benefits of using Moodle forums for this purpose and discuss best practices for selecting the most effective sources and questions.

The effects of a sand layer upon swim-up success in UK salmonids

There are two main ways in which gravel composition and changes therein arising from siltation, can influence the survival of young salmonids. First, the composition of the gravel will affect its permeability and, hence, may influence the survival of eggs and alevins through its effect upon the rate of supply of oxygen and the rate of removal of metabolic products. Second, the composition of the gravel may affect the ease, or otherwise, of emergence at the time of swim-up and alevins may become trapped in the gravel and perish. This aspect is the main concern of the present report. Experiments were conducted to examine the effects upon fry emergence of a sand layer deposited on the gravel surface. The study concludes that fry of brown trout and Atlantic salmon emerged through layers of sand up to 8 cm thick but the percentage emergence, even from the controls with no sand, was relatively low (5 - 68%). There was no firm evidence that the experimental treatments influenced percentage emergence, timing of emergence or weight of fry at the time of emergence.

Chemical and Electrochemical Behavior of Graphene-Covered Silicon Photoanodes

This dissertation describes efforts over the last five years to develop protective layers for semiconductor photoelectrodes based on monolayer or few-layer graphene sheets. Graphene is an attractive candidate for a protective layer because of its known chemical inertness, transparency, ease of deposition, and limited number of electronic states. Monolayer graphene was found to effectively inhibit loss of photocurrent over 1000 seconds at n-Si/aqueous electrolyte interfaces that exhibit total loss over photocurrent over 100 seconds. Further, the presence of graphene was found to effect only partial Fermi level pinning at the Si/graphene interface with respect to a range of nonaqueous electrolytes. Fluorination of graphene was found to extend the stability imparted on n-Si by the monolayer sheet in aqueous Fe(CN)₆^3-/4- electrolyte to over 100,000 seconds. It was demonstrated that the stability of the photocurrent of n-Si/fluorinated graphene/aqueous electrolyte interfaces relative to n-Si/aqueous electrolyte interfaces is likely attributable to the inhibition of oxidation of the silicon surface.

This dissertation also relates efforts to describe and define terminology relevant to the field of photoelectrochemistry and solar fuels production. Terminology describing varying interfaces employed in electrochemical solar fuels devices are defined, and the research challenges associated with each are discussed. Methods for determining the efficiency of varying photoelectrochemical and solar-fuel-producing cells from the current-voltage behavior of the individual components of such a device without requiring the device be constructed are described, and a range of commonly employed performance metrics are explored.

Microtomografia com Raio X e processamento de imagem na obtenção da porosidade do concreto

O objetivo principal desse trabalho foi utilizar métodos não destrutivos (END), como a microtomografia com Raio X e técnicas de obtenção e processamento de imagens, para obtenção da porosidade do concreto. Foram utilizados dois métodos. Em um método as imagens foram obtidas por meio de microtomografia por Raio X e no outro foi utilizado um escâner comercial para obtenção das imagens. Essas imagens foram processadas por meio de técnicas de processamento de pixel e morfologia matemática. Os resultados obtidos para a porosidade foram comparados com resultado obtido por meio do método proposto pela NBR 9778 (2005) (Absorção de água, índice de vazios e massa específica em argamassa e concreto endurecido). As imagens microtomográficas das amostras de concreto foram obtidas num sistema Skyscan 1172 com 256 tons de cinza, ajustadas em contraste, binarizadas e filtradas. No outro método foi utilizado um Escâner Comercial com resolução de 2400 dpi para adquirir as imagens, sendo também utilizadas técnicas de processamento de pixel e morfologia matemática para processá-las. Os resultados dos valores da porosidade mostraram compatibilidade entre os dois métodos apresentados e o método proposto pela NBR 9778 (2005). Observou-se que os resultados obtidos por microtomografia foram mais confiáveis, mas o método utilizando o escâner comercial se apresentou como um método aceitável por seus resultados e principalmente por seu baixo custo e facilidade de operação.

The effects of stress on benthic algal communities

The effects of stress on both microalgal and macroalgal communities are considered. On one hand the contrasting approaches of studies of these two communities reflect intrinsic differences in plant size, longevity and ease of handling. On the other hand they reveal that biological monitoring of the potentially deleterious effects of man's activities has focused largely on freshwater environments in which macroalgae only occasionally dominate. Large conspicuous plants can be readily investigated as individuals, whereas it is virtually impossible to trace effects of stress on an individual cell of a vegetatively-reproducing microalga; a population approach is almost inevitably necessary. However, rapid turnover rates, a spectrum of ecological characteristics distributed between many taxa, and the potential for statistical analysis, have facilitated the use of microalgae in environmental impact studies. Failure to extend such investigations into marine systems rests as much on man's ability to ignore environmental deterioration until it affects his quality of life as on the visual dominance of seaweeds around our coasts. However, large gaps remain in our knowledge of both large and small algae; some reported community changes over time are suspect, and the causes of even blatant changes are not always apparent.

Aplicações de métodos de classificação e calibração multivariada acoplados com técnicas espectroscópicas em amostras ambientais e alimentos

Este trabalho de pesquisa descreve dois estudos de caso de métodos quimiométricos empregados para a quantificação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos HPAs (naftaleno, fluoreno, fenantreno e fluoranteno) em água potável usando espectroscopia de fluorescência molecular e a classificação e caracterização de sucos de uva e seus parâmetros de qualidade através de espectroscopia de infravermelho próximo. O objetivo do primeiro estudo é a aplicação combinada de métodos quimiométricos de segunda ordem (N-PLS, U-PLS, U-PLS/RBL e PARAFAC) e espectrofluorimetria para determinação direta de HPAs em água potável, visando contribuir para o conhecimento do potencial destas metodologias como alternativa viável para a determinação tradicional por cromatografia univariada. O segundo estudo de caso destinado à classificação e determinação de parâmetros de qualidade de sucos de uva, densidade relativa e teor de sólidos solúveis totais, foi medida por espectroscopia de infravermelho próximo e métodos quimiométricos. Diversos métodos quimiométricos, tais como HCA, PLS-DA, SVM-DA e SIMCA foram investigados para a classificação amostras de sucos de uva ao mesmo tempo que métodos de calibração multivariada de primeira ordem, tais como PLS, iPLS e SVM-LS foram usadas para a predição dos parâmetros de qualidade. O princípio orientador para o desenvolvimento dos estudos aqui descritos foi a necessidade de metodologias analíticas com custo, tempo de execução e facilidade de operação melhores e menor produção de resíduos do que os métodos atualmente utilizados para a quantificação de HPAs, em água de torneira, e classificação e caracterização das amostras de suco de uva e seus parâmetros de qualidade

Executing SADI services in Galaxy

Background: In recent years Galaxy has become a popular workflow management system in bioinformatics, due to its ease of installation, use and extension. The availability of Semantic Web-oriented tools in Galaxy, however, is limited. This is also the case for Semantic Web Services such as those provided by the SADI project, i.e. services that consume and produce RDF. Here we present SADI-Galaxy, a tool generator that deploys selected SADI Services as typical Galaxy tools. Results: SADI-Galaxy is a Galaxy tool generator: through SADI-Galaxy, any SADI-compliant service becomes a Galaxy tool that can participate in other out-standing features of Galaxy such as data storage, history, workflow creation, and publication. Galaxy can also be used to execute and combine SADI services as it does with other Galaxy tools. Finally, we have semi-automated the packing and unpacking of data into RDF such that other Galaxy tools can easily be combined with SADI services, plugging the rich SADI Semantic Web Service environment into the popular Galaxy ecosystem. Conclusions: SADI-Galaxy bridges the gap between Galaxy, an easy to use but "static" workflow system with a wide user-base, and SADI, a sophisticated, semantic, discovery-based framework for Web Services, thus benefiting both user communities.

Utilização de sistema multiplex de marcadores do tipo INDELs em identificação humana por DNA

Os INDELs são polimorfismos de comprimento, gerados a partir de inserções e/ou deleções de um ou mais nucleotídeos. Os marcadores INDELs, que estão amplamente distribuídos pelo genoma e se caracterizam pela alta estabilidade devido à baixa taxa mutacional (10-9), podem ser analisados a partir da amplificação por PCR (Reação em Cadeia da Polimerase). A facilidade de análise e a possibilidade de construção de sistemas multiplex capazes de gerar amplicons curtos (menores que 100 pb) tornam os INDELs uma importante ferramenta para identificação humana por DNA. Para avaliar a eficiência e validar a metodologia que emprega os polimorfismos de inserção/deleção na identificação humana, utilizamos o sistema Indel-plex ID, capaz de amplificar simultaneamente 38 loci INDELs bialélicos de cromossomos autossomos. Diferentes amostras biológicas (cabelo, saliva, sangue, sêmen e urina) foram genotipadas apresentando reprodutibilidade entre todas as tipagens. A concentração mínima de DNA necessária para amplificação dos 38 loci INDELs foi de 0,5 ng. Artefatos do tipo split peaks foram observados em algumas amostras. Os produtos da PCR foram purificados em resina Sephadex proporcionando melhores condições de análise, redução de artefatos e aumento na intensidade média de fluorescência dos alelos amplificados. A eficiência do sistema Indel-plex ID na amplificação de DNA degradado foi verificada durante as análises das amostras de DNA extraídas de restos mortais (ossos e dentes). Comparativamente ao sistema Identifiler, o Indel-plex ID, se mostrou mais eficiente em termos de número de loci genotipados e qualidade de amplificação. Nas investigações de vínculos genéticos realizadas com o sistema Indel-plex ID foi possível corroborar resultados anteriores obtidos pela análise de marcadores STR. Nas análises com amostras in vivo foram obtidos valores máximos de Probabilidades de Paternidade de 99,99998%. Para casos envolvendo supostos pais falecidos, o sistema Indel-plex ID reforçou resultados obtidos com o sistema Identifiler e Minifiler. A Probabilidade de Paternidade de 99,953%, obtida com o sistema Indel-plex ID, conjugada com a Probabilidade de Paternidade de 99,957%, obtida como o sistema Minifiler, possibilitou um índice final de 99,99998%. Os resultados evidenciaram que os loci INDELs do sistema Indel-plex ID são altamente informativos, constituindo uma ferramenta importante em estudos de identificação humana e de relações de parentesco