Phase-field approach to spatial perturbations in normal Saffman-Taylor fingers

We make a numerical study of the effect that spatial perturbations have in normal Saffman-Taylor fingers driven at constant pressure gradients. We use a phase field model that allows for spatial variations in the Hele-Shaw cell. We find that, regardless of the specific way in which spatial perturbations are introduced, a lateral instability develops on the sides of the propagating Saffman-Taylor finger. Moreover, the instability exists regardless of the intensity of spatial perturbations in the cell as long as the perturbations are felt by the finger tip. If, as the finger propagates, the spatial perturbations felt by the tip change, the instability is nonperiodic. If, as the finger propagates, the spatial perturbations felt by the tip are persistent, the instability developed is periodic. In the later case, the instability is symmetrical or asymmetrical depending on the intensity of the perturbation.

Phase-field model for Hele-Shaw flows with arabitrary contrast II: numerical approach

We present a phase-field model for the dynamics of the interface between two inmiscible fluids with arbitrary viscosity contrast in a rectangular Hele-Shaw cell. With asymptotic matching techniques we check the model to yield the right Hele-Shaw equations in the sharp-interface limit, and compute the corrections to these equations to first order in the interface thickness. We also compute the effect of such corrections on the linear dispersion relation of the planar interface. We discuss in detail the conditions on the interface thickness to control the accuracy and convergence of the phase-field model to the limiting Hele-Shaw dynamics. In particular, the convergence appears to be slower for high viscosity contrasts.

Coarsening of solid-liquid mixtures in a random acceleration field

The effects of flow induced by a random acceleration field (g-jitter) are considered in two related situations that are of interest for microgravity fluid experiments: the random motion of isolated buoyant particles, and diffusion driven coarsening of a solid-liquid mixture. We start by analyzing in detail actual accelerometer data gathered during a recent microgravity mission, and obtain the values of the parameters defining a previously introduced stochastic model of this acceleration field. The diffusive motion of a single solid particle suspended in an incompressible fluid that is subjected to such random accelerations is considered, and mean squared velocities and effective diffusion coefficients are explicitly given. We next study the flow induced by an ensemble of such particles, and show the existence of a hydrodynamically induced attraction between pairs of particles at distances large compared with their radii, and repulsion at short distances. Finally, a mean field analysis is used to estimate the effect of g-jitter on diffusion controlled coarsening of a solid-liquid mixture. Corrections to classical coarsening rates due to the induced fluid motion are calculated, and estimates are given for coarsening of Sn-rich particles in a Sn-Pb eutectic fluid, an experiment to be conducted in microgravity in the near future.

A high-sensitivity differential scanning calorimeter with magnetic field for magnetostructural transitions

We have developed a differential scanning calorimeter capable of working under applied magnetic fields of up to 5 T. The calorimeter is highly sensitive and operates over the temperature range 10¿300 K. It is shown that, after a proper calibration, the system enables determination of the latent heat and entropy changes in first-order solid¿solid phase transitions. The system is particularly useful for investigating materials that exhibit the giant magnetocaloric effect arising from a magnetostructural phase transition. Data for Gd5(Si0.1Ge0.9)4 are presented.

Water retention and availability in soils of the State of Santa Catarina-Brazil: effect of textural classes, soil classes and lithology

The retention and availability of water in the soil vary according to the soil characteristics and determine plant growth. Thus, the aim of this study was to evaluate water retention and availability in the soils of the State of Santa Catarina, Brazil, according to the textural class, soil class and lithology. The surface and subsurface horizons of 44 profiles were sampled in different regions of the State and different cover crops to determine field capacity, permanent wilting point, available water content, particle size, and organic matter content. Water retention and availability between the horizons were compared in a mixed model, considering the textural classes, the soil classes and lithology as fixed factors and profiles as random factors. It may be concluded that water retention is greater in silty or clayey soils and that the organic matter content is higher, especially in Humic Cambisols, Nitisols and Ferralsol developed from igneous or sedimentary rocks. Water availability is greater in loam-textured soils, with high organic matter content, especially in soils of humic character. It is lower in the sandy texture class, especially in Arenosols formed from recent alluvial deposits or in gravelly soils derived from granite. The greater water availability in the surface horizons, with more organic matter than in the subsurface layers, illustrates the importance of organic matter for water retention and availability.

Influence of field slope and coffee plantation age on the physical properties of a red-yellow Latosol

In modern agriculture, several factors cause changes in the soil physical properties. The time of establishment of a crop (plantation age) and the slope are examples of factors that moderate the impact of mechanized operations on the soil structure. The objective of this study was to analyze the effect of machinery traffic on the physical properties of a Red-Yellow Latosol under coffee plantations with different ages (2, 7, 18, and 33 years) and slope positions (3, 9 and 15 %). Samples were collected from three positions between coffee rows (lower wheel track, inter-row and upper wheel track) and at two depths (surface layer and sub-surface). Changes in the total porosity, macroporosity, microporosity, organic matter, bulk density, and aggregate stability were investigated. Our results showed that the slope influenced the organic matter content, microporosity and aggregate stability. The soil samples under the inter-row were minimally damaged in their structure, compared to those from under the lower and upper wheel track, while the structure was better preserved under the lower than the upper track. The time since the establishment of the crop, i.e., the plantation age, was the main factor determining the extent of structural degradation in the coffee plantation.

Magneto-optical Kerr effect in laser-patterned La2/3Sr1/3MnO3 epitaxial thin films

In this study, we have performed magneto-optical Kerr effect (MOKE) measurement on epitaxial La2/3Sr1/3MnO3 thin films containing artificial interfaces created by laser-patterning the SrTiO3 substrate. The observed increase of the resistivity and of the high-field magnetoresistance when measuring the films across the interface arrays are related to the reduction of the magnetization of the interfaces with respect to the rest of the film. As observed by the local MOKE probe, the structural disorder in the manganite film induced by the underlying patterned substrate leads to a large spin disorder responsible for a strong high-field susceptibility of the resistance.

Parity violation in Aharonov-Bohm systems: The spontaneous Hall effect

We show how macroscopic manifestations of P (and T) symmetry breaking can arise in a simple system subject to Aharonov-Bohm interactions. Specifically, we study the conductivity of a gas of charged particles moving through a dilute array of flux tubes. The interaction of the electrons with the flux tubes is taken to be of a purely Aharonov-Bohm type. We find that the system exhibits a nonzero transverse conductivity, i.e., a spontaneous Hall effect. This is in contrast to the fact that the cross sections for both scattering and bremsstrahlung (soft-photon emission) of a single electron from a flux tube are invariant under reflections. We argue that the asymmetry in the conductivity coefficients arises from many-body effects. On the other hand, the transverse conductivity has the same dependence on universal constants that appears in the quantum Hall effect, a result that we relate to the validity of the mean-field approximation.

Compared performance of penetrometers and effect of soil water content on penetration resistance measurements

Modern agriculture techniques have a great impact on crops and soil quality, especially by the increased machinery traffic and weight. Several devices have been developed for determining soil properties in the field, aimed at managing compacted areas. Penetrometry is a widely used technique; however, there are several types of penetrometers, which have different action modes that can affect the soil resistance measurement. The objective of this study was to compare the functionality of two penetrometry methods (manual and automated mode) in the field identification of compacted, highly mechanized sugarcane areas, considering the influence of soil water volumetric content (θ) on soil penetration resistance (PR). Three sugarcane fields on a Rhodic Eutrudrox were chosen, under a sequence of harvest systems: one manual harvest (1ManH), one mechanized harvest (1MH) and three mechanized harvests (3MH). The different degrees of mechanization were associated to cumulative compaction processes. An electronic penetrometer was used on PR measurements, so that the rod was introduced into the soil by hand (Manual) and by an electromechanical motor (Auto). The θ was measured in the field with a soil moisture sensor. Results showed an effect of θ on PR measurements and that regression models must be used to correct data before comparing harvesting systems. The rod introduction modes resulted in different mean PR values, where the "Manual" overestimated PR compared to the "Auto" mode at low θ.

Vacuum decay in quantum field theory

We study the contribution to vacuum decay in field theory due to the interaction between the long- and short-wavelength modes of the field. The field model considered consists of a scalar field of mass M with a cubic term in the potential. The dynamics of the long-wavelength modes becomes diffusive in this interaction. The diffusive behavior is described by the reduced Wigner function that characterizes the state of the long-wavelength modes. This function is obtained from the whole Wigner function by integration of the degrees of freedom of the short-wavelength modes. The dynamical equation for the reduced Wigner function becomes a kind of Fokker-Planck equation which is solved with suitable boundary conditions enforcing an initial metastable vacuum state trapped in the potential well. As a result a finite activation rate is found, even at zero temperature, for the formation of true vacuum bubbles of size M-1. This effect makes a substantial contribution to the total decay rate.

Nitrogen fertilization (15NH4NO3) of palisadegrass and residual effect on subsequent no-tillage corn

Nitrogen is required in large amounts by plants and their dinamics in corn and perennial forages intercropped is little known. This study analyzed the efficiency of nitrogen fertilization (15NH4NO3) applied after corn grain harvest to palisadegrass (Brachiaria brizantha cv. Marandu) in intercrops sown at two times, as well as the N residual effect on the subsequent corn crop. The field experiment was performed in Botucatu, São Paulo State, in southeastern Brazil, on a structured Alfisol under no-tillage. The experiment was arranged in a randomized block design in a split plot scheme with four replications. The main plots consisted of two intercropping systems (corn and palisadegrass sown together and palisadegrass sown later, at corn top-dressing fertilization). The subplots consisted of four N rates (0, 30, 60, and 120 kg ha-1 N). The subplots contained microplots, in which enriched ammonium nitrate (15NH4NO3) was applied at the same rates. The time of intercrop sowing affected forage dry matter production, the amount of fertilizer-derived N in and the N use efficiency by the forage plants. Nitrogen applied in autumn to palisadegrass intercropped with corn, planted either at corn sowing or at N top-dressing fertilization, increased the forage yield up to a rate of 60 kg ha-1. The amount of fertilizer-derived N by the forage plants and the fertilizer use efficiency by palisadegrass were highest 160 days after fertilization for both intercrop sowing times, regardless of N rates. Residual N did not affect the N nutrition of corn plants grown in succession to palisadegrass, but increased grain yield at rates of 60 and 120 kg ha-1 N, when corn was grown on palisadegrass straw from the intercrop installed at corn fertilization (top-dressing). Our results indicated that the earlier intercropping allowed higher forage dry matter production. On the other hand, the later intercrop allowed a higher corn grain yield in succession to N-fertilized palisadegrass.

Dissipation, noise and vacuum decay in quantum field theory

We study the process of vacuum decay in quantum field theory focusing on the stochastic aspects of the interaction between long- and short-wavelength modes. This interaction results in a diffusive behavior of the reduced Wigner function describing the state of long-wavelength modes, and thereby to a finite activation rate even at zero temperature. This effect can make a substantial contribution to the total decay rate.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Asymptotic analysis of the Gunn effect with realistic boundary conditions

A general asymptotic analysis of the Gunn effect in n-type GaAs under general boundary conditions for metal-semiconductor contacts is presented. Depending on the parameter values in the boundary condition of the injecting contact, different types of waves mediate the Gunn effect. The periodic current oscillation typical of the Gunn effect may be caused by moving charge-monopole accumulation or depletion layers, or by low- or high-field charge-dipole solitary waves. A new instability caused by multiple shedding of (low-field) dipole waves is found. In all cases the shape of the current oscillation is described in detail: we show the direct relationship between its major features (maxima, minima, plateaus, etc.) and several critical currents (which depend on the values of the contact parameters). Our results open the possibility of measuring contact parameters from the analysis of the shape of the current oscillation.

Vortex state and effect of anisotropy in sub-100 nm magnetic nanodots

Magnetic properties of Fe nanodots are simulated using a scaling technique and Monte Carlo method, in good agreement with experimental results. For the 20-nm-thick dots with diameters larger than 60¿nm, the magnetization reversal via vortex state is observed. The role of magnetic interaction between dots in arrays in the reversal process is studied as a function of nanometric center-to-center distance. When this distance is more than twice the dot diameter, the interaction can be neglected and the magnetic properties of the entire array are determined by the magnetic configuration of the individual dots. The effect of crystalline anisotropy on the vortex state is investigated. For arrays of noninteracting dots, the anisotropy strongly affects the vortex nucleation field and coercivity, and only slightly affects the vortex annihilation field