Regular bulk solutions and black strings from dynamical braneworlds with variable tension

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Luminescence of Eu3+ in the thin film heterojunction GaAs/SnO2

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Photoluminescence of the Eu-doped thin film heterojunction GaAs/SnO2 and rare-earth doping distribution

Tin dioxide (SnO2) thin films doped with Eu3+, are deposited by the sol-gel-dip-coating process on top of GaAs films, which is deposited by resistive evaporation on glass substrate. This heterojunction assembly presents luminescence from the rare-earth ion, unlike the SnO2 deposition directly on a glass substrate, where emissions from the Eu3+ transitions are absent. The Eu3+ transitions are clearly identified and are similar to the observation on SnO2 pressed powder (pellets), thermally treated at much higher temperatures. However, in the form of heterojunction films, the Eu emission comes along a broad band, located at higher energy compared to Eu3+ transitions, which is blue-shifted as the thermal annealing temperature increases. The size of nanocrystallites points toward quantum confinement or electron transfer between oxygen vacancies, originated from the disorder in the material, and trivalent rare-earth ions, which present acceptor-like character in this matrix. This electron transfer may relax for higher temperatures in the case of pellets, and the broad band is eliminated.

Heterojunction between Al2O3 and SnO2 thin films for application in transparent FET

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Investigation of photoinduced electrical properties in the heterojunction TiO2/SnO2

TiO2/SnO2 thin films heterostructures were grown by the sol-gel dip-coating technique. It was found that the crystalline structure of TiO2 depends on the annealing temperature and the substrate type. TiO2 films deposited on glass substrate, submitted to thermal annealing until 550 degrees C, present anatase structure, whereas films deposited on quartz substrate transform to rutile structure when thermally annealed at 1100 degrees C. When structured as rutile, this oxide semiconductor has very close lattice parameters to those of SnO2, making easier the heterostructure assembling. The electrical properties of TiO2/SnO2 heterostructure were evaluated as function of temperature and excitation with different light sources. The temperature dependence of conductivity is dominated by a deep level with energy coincident with the second ionization level of oxygen vacancies in SnO2, suggesting the dominant role of the most external layer material (SnO2) to the electrical transport properties. The fourth harmonic of a Nd:YAG laser line (4.65 eV) seems to excite the most external layer whereas a InGaN LED (2.75 eV) seems to excite electrons from the ground state of a quantized interfacial channel as well as intrabandgap states of the TiO2 layer.

Molecular detection of Streptococcus agalactiae in bovine raw milk samples obtained directly from bulk tanks

Mastitis is the most common infectious disease affecting dairy cattle; in addition, it remains the most economically important disease of dairy industries around the world. Streptococcus agalactiae, a contagious pathogen associated with subclinical mastitis, is highly infectious. This bacterium can cause an increase in bulk tank bacterial counts (BTBC) and bulk tank somatic cell counts (BTSCC). The microbiological identification of S. agalactiae in samples from bulk tanks is an auxiliary method to control contagious mastitis. Thus, there are some limitations for time-consuming cultures or identification methods and additional concerns about the conservation and transport of samples. Bulk tank samples from 247 dairy farms were cultured and compared through polymerase chain reaction (PCR), directed to 16S rRNA genes of S. agalactiae, followed by BTBC and S. agalactiae isolation. The mean value of BTBC was 1.08 x 10(6) CFU mL(-1) and the bacterium was identified through the microbiological method in 98 (39.7%; CI95% = 33.8-45.9%) and through PCR in 110 (44.5%; CI95% = 38.5-50.8%) samples. Results indicated sensitivity of 0.8571 +/- 0.0353 (CI95% = 0.7719-0.9196) and specificity of 0.8255 +/- 0.0311 (CI95% = 0.7549-0.8827). The lack of significant difference between microbiological and molecular results (kappa = 0.6686 +/- 0.0477 and CI95% = 0.5752-0.7620) indicated substantial agreement between the methods. This suggests that PCR can be used for bulk tank samples to detect contagious mastitis caused by S. agalactiae. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Behavior of triple-gate Bulk FinFETs with and without DTMOS operation

In this paper, the combination of the Dynamic Threshold (DT) voltage technique with a non-planar structure is experimentally studied in triple-gate FinFETs. The drain current, transconductance, resistance, threshold voltage, subthreshold swing and Drain Induced Barrier Lowering (DIBL) will be analyzed in the DT mode and the standard biasing configuration. Moreover, for the first time, the important figures of merit for the analog performance such as transconductance-over-drain current, output conductance. Early voltage and intrinsic voltage gain will be studied experimentally and through three-dimensional (3-D) numerical simulations for different channel doping concentrations in triple-gate DTMOS FinFETs. The results indicate that the DTMOS FinFETs always yield superior characteristic; and larger transistor efficiency. In addition, DTMOS devices with a high channel doping concentration exhibit much better analog performance compared to the normal operation mode, which is desirable for high performance low-power/low-voltage applications. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Bulk neutrinos as an alternative cause of the gallium and reactor anti-neutrino anomalies

We consider an alternative explanation for the deficit of nu(e) in Ga solar neutrino calibration experiments and of the (nu) over bar (e) in short-baseline reactor experiments by a model where neutrinos can oscillate into sterile Kaluza-Klein modes that can propagate in compactified submicrometer flat extra dimensions. We have analyzed the results of the gallium radioactive source experiments and 19 reactor experiments with baseline shorter than 100 m, and showed that these data can be fit into this scenario. The values of the lightest neutrino mass and of the size of the largest extra dimension that are compatible with these experiments are mostly not excluded by other neutrino oscillation experiments.

First principles calculations for vacancies and antisites in PbSe and PbTe: bulk and nanowire.

The energetic stability and the electronic properties of vacancies (VX) and antisites (XY) in PbSe and PbTe are investigated. PbSe and PbTe are narrow band gap semiconductors and have the potential to be used in infrared detectors, laser, and diodes. They are also of special interest for thermoelectric devices (TE). The calculations are based in the Density Functional Theory (DFT) and the General Gradient Approximation (GGA) for the exchange-correlation term, as implemented in the VASP code. The core and valence electrons are described by the Projected Augmented Wave (PAW) and the Plane Wave (PW) methods, respectively. The defects are studied in the bulk and nanowire (NW) system. Our results show that intrinsec defects (vacancies and antisites) in PbTe have lower formation energies in the NW as compared to the bulk and present a trend in migrate to the surface of the NW. For the PbSe we obtain similar results when compare the formation energy for the bulk and NW. However, the Pb vacancy and the antisites are more stable in the core of the NW. The intrinsec defects are shallow defects for the bulk system. For both PbSe and PbTe VPb is a shallow acceptor defect and VSe and VT e are shallow donor defects for the PbSe and PbTe, respectively. Similar electronic properties are observed for the antisites. For the Pb in the anion site we obtain an n-type semiconductor for both PbSe and PbTe, SeP b is a p-type for the PbSe, and T eP b is a n-type for PbTe. Due the quantum con¯nement effects present in the NW (the band gap open), these defects have different electronic properties for the NW as compared to the bulk. Now these defects give rise to electronic levels in the band gap of the PbTe NW and the VT e present a metallic character. For the PbSe NW a p-type and a n-type semiconductor is obtained for the VP b and P bSe, respectively. On the other hand, deep electronic levels are present in the band gap for the VSe and SePb. These results show that due an enhanced in the electronic density of states (DOS) near the Fermi energy, the defective PbSe and PbTe are candidates for efficient TE devices.

Studio di rivestimenti antiriflesso da sol-gel dip-coating per impianti solari termodinamici

Negli impianti utilizzati per la produzione di energia elettrica che sfruttano l'energia solare, quali la tecnologia solare a concentrazione (Solare Termodinamico) sviluppata da ENEA, per minimizzare le dispersioni di calore è necessaria una elevata selettività spettrale. Per ottimizzare l'efficienza dell'impianto è quindi necessario lo sviluppo di materiali innovativi, in grado di minimizzare la quantità di energia dispersa per riflessione. In questo studio, per incrementare la trasmittanza solare dei componenti in vetro presenti nei tubi ricevitori dell'impianto, sono state utilizzate tipologie diverse di rivestimenti antiriflesso (multistrato e a singolo strato poroso). I rivestimenti sono stati ottenuti mediante via umida, con tecnica di sol-gel dip-coating. I sol coprenti sono stati preparati da alcossidi o sali metallici precursori degli ossidi che costituiscono il rivestimento. Sono state approfondite sia la fase di sintesi dei sol coprenti, sia la fase di deposizione sul substrato, che ha richiesto la progettazione e realizzazione di una apparecchiatura prototipale, ossia di un dip-coater in grado di garantire un accurato controllo della velocità di emersione e dell'ambiente di deposizione (temperatura e umidità). Il materiale multistrato applicato su vetro non ha migliorato la trasmittanza del substrato nell'intervallo di lunghezze d'onda dello spettro solare, pur presentando buone caratteristiche antiriflesso nell'intervallo dell'UV-Vis. Al contrario, l'ottimizzazione del rivestimento a base di silice porosa, ha portato all'ottenimento di indici di rifrazione molto bassi (1.15 to 1.18) e ad un incremento della trasmittanza solare dal 91.5% al 96.8%, efficienza superiore agli attuali rivestimenti disponibili in commercio.

Messa a punto di processi biotecnologici per la produzione di biocombustibili da matrici organiche di rifiuto

The bioproduction of materials and energy from renewable sources (industrial biotechnology) is getting more and more interest in order to improve environmental sustainability of chemical industrial processes and to decrease their dependence from oil. Anaerobic digestion of organic waste matrices (agricultural and industrial wastes, organic fraction of municipal wastes, sewage sludges etc.) may play an important role in the implementation of industrial biotechnology being a well developed strategy in the valorization of complex matrices, as it can mineralize them while producing bioenergy in the form of a biogas rich in methane. In this research the potential of anaerobic digestion in the treatment of polluted sewage sludge was studied by developing three set of anaerobic microcosms with sludges differently contaminated by xenobiotic compounds. The effect of different incubating temperatures and of exogenous carbon and vitamine sources was investigated along with the role of the occurring microbial populations in the pollutant degradation activity. So, while confirming the potential of anaerobic digestion for the biomethanization of sewage sludges, this work proved the effectiveness of this technology in the removal of pollutants too. Moreover, since the degradation of lignocellulose appears to be a limiting step in the anaerobic treatment of a wide range of biomass, the possibility of optimizing anaerobic digestion of lignocellulosic substrates was also studied. To this aim a research was carried out at the BOKUUniversity of Natural Resources and Applied Life Sciences, Department for Agrobiotechnology, IFA - Tulln, where mixed cellulolytic cultures were isolated from biogas plants while assessing the metabolic pathway leading to cellulose degradation and verifying their capability to grow on lignocellulose too, proving that on the long term such bacterial cultures could be used as inoculum in order to improve the hydrolysis of lignocellulose in anaerobic digestion plants.

Valutazione di impatto ambientale mediante analisi LCA per la progettazione sostenibile di un concentratore solare

L'oggetto della seguente tesi riguarda la valutazione di impatto ambientale del ciclo di vita di un concentratore solare, mediante l'applicazione della metodologia LCA – Life Cycle Assessment. Il lavoro di tesi presenta una breve introduzione su tematiche ambientali e sociali, quali lo Sviluppo sostenibile e le energie rinnovabili, che conducono verso l'importanza della misurazione del così detto impatto ambientale, e soprattutto dell'aspetto fondamentale di una valutazione di questo tipo, vale a dire l'analisi dell'intero ciclo di vita legato ad un prodotto. Nella tesi viene presentata inizialmente la metodologia utilizzata per la valutazione, la Life Cycle Assessment, descrivendone le caratteristiche, le potenzialità, la normalizzazione in base a regolamenti internazionali ed analizzando una ad una le 4 fasi principali che la caratterizzano: Definizione dell'obiettivo e del campo di applicazione, Analisi di inventario, Valutazione degli impatti e Interpretazione dei risultati. Il secondo capitolo presenta una descrizione dettagliata dello strumento applicativo utilizzato per l'analisi, il SimaPro nella versione 7.1, descrivendone le caratteristiche principali, l'interfaccia utente, le modalità di inserimento dei dati, le varie rappresentazioni possibili dei risultati ottenuti. Sono descritti inoltre i principali database di cui è fornito il software, che contengono una moltitudine di dati necessari per l'analisi di inventario, ed i così detti metodi utilizzati per la valutazione, che vengono adoperati per “focalizzare” la valutazione su determinate categorie di impatto ambientale. Il terzo capitolo fornisce una descrizione dell'impianto oggetto della valutazione, il CHEAPSE, un concentratore solare ad inseguimento per la produzione di energia elettrica e termica. La descrizione viene focalizzata sui componenti valutati per questa analisi, che sono la Base e la struttura di sostegno, il Pannello parabolico in materiale plastico per convogliare i raggi solari ed il Fuoco composto da celle fotovoltaiche. Dopo aver analizzato i materiali ed i processi di lavorazione necessari, vengono descritte le caratteristiche tecniche, le possibili applicazioni ed i vantaggi del sistema. Il quarto ed ultimo capitolo riguarda la descrizione dell'analisi LCA applicata al concentratore solare. In base alle varie fasi dell'analisi, vengono descritti i vari passaggi effettuati, dalla valutazione e studio del progetto al reperimento ed inserimento dei dati, passando per la costruzione del modello rappresentativo all'interno del software. Vengono presentati i risultati ottenuti, sia quelli relativi alla valutazione di impatto ambientale dell'assemblaggio del concentratore e del suo intero ciclo di vita, considerando anche lo scenario di fine vita, sia i risultati relativi ad analisi comparative per valutare, dal punto di vista ambientale, modifiche progettuali e processuali. Per esempio, sono state comparate due modalità di assemblaggio, tramite saldatura e tramite bulloni, con una preferenza dal punto di vista ambientale per la seconda ipotesi, ed è stato confrontato l'impatto relativo all'utilizzo di celle in silicio policristallino e celle in silicio monocristallino, la cui conclusione è stata che l'impatto delle celle in silicio policristallino risulta essere minore. Queste analisi comparative sono state possibili grazie alle caratteristiche di adattabilità del modello realizzato in SimaPro, ottenute sfruttando le potenzialità del software, come l'utilizzo di dati “parametrizzati”, che ha permesso la creazione di un modello intuitivo e flessibile che può essere facilmente adoperato, per ottenere valutazioni su scenari differenti, anche da analisti “alle prime armi”.

One-step elettrosintesi: un metodo alternativo per sintetizzare nanoparticelle di Pt

La maggiore richiesta energetica di questi anni, associata alla diminuzione delle riserve di combustibile fossile e ai problemi di inquinamento ambientale hanno spinto il settore scientifico verso la ricerca di nuovi dispositivi che presentino elevata efficienza e quantità di emissioni ridotta. Tra questi, le celle a combustibile (fuel cells) alimentate con idrogeno o molecole organiche come etanolo, acido formico e metanolo, hanno particolare rilevanza anche se attualmente risultano particolarmente costose. Una delle principali sfide di questi ultimi anni è ridurne i costi e aumentarne l'efficienza di conversione in energia. Per questo scopo molti sforzi vengono condotti verso l'ottimizzazione dei catalizzatori a base di Pt spostando l’attenzione verso sistemi nanostrutturati ad elevata attività catalitica e buona stabilità. Durante questo lavoro di tesi si è affrontato lo studio relativo alla preparazione di elettrodi modificati con PtNPs ottenute per elettrodeposizione, un metodo semplice ed efficace per poterne controllare i parametri di deposizione e crescita e per ottenere direttamente le nanoparticelle sulla superficie dell’elettrodo. Come materiale elettroattivo si è utilizzato un foglio di grafite, denominato (Pure Graphite Sheet = PGS). Tale superficie elettrodica, meno costosa e più conduttiva rispetto all’ITO, si presenta sotto forma di fogli flessibili resistenti ad alte temperature e ad ambienti corrosivi e quindi risulta conveniente qualora si pensi ad un suo utilizzo su scala industriale. In particolare è stato studiato come la variazione di alcuni parametri sperimentali quali: i) il tempo di elettrodeposizione e ii) la presenza di stabilizzanti tipo: KI, acido dodecil benzene sulfonico (DBSA), poli vinil pirrolidone (PVP) o poliossietilene ottilfenil etere (Triton-X100) e iii) la concentrazione degli stessi stabilizzanti, potessero influire sulle dimensioni ed eventualmente sulla morfologia delle PtNPs. in fase di elettrodeposizione. L’elettrosintesi è stata effettuata per via cronoamperometria. I film di PtNPs sono stati caratterizzati utilizzando tecniche di superficie quali microscopia a scansione elettronica (SEM) e Voltammetria Ciclica (CV). Al fine di valutare le capacità elettrocatalitiche delle diverse PtNPs ottenute si è studiata la reazione di ossidazione del metanolo in ambiente acido.