Structure evolution and phase change in Ag-5.1 at.% Bi alloy during mechanical alloying

In this paper we explore the enhancement of solubility in a mechanically driven immiscible system experimentally using a mixture of Ag and Bi powders corresponding to a composition of Ag-5.1 at.% Bi. Increase in solubility can be correlated with the combination of sizes of both Ag and Bi at the nanometric scale. It is shown that complete solid solution of Ag-5.1 at.% Bi forms when the respective sizes of :Bi and Ag exceed 13 and 8 nm respectively. We have carried out a thermodynamic analysis of the size- and strain-dependent free energy landscape and compared the results to the initial mixture of microsized particles to rationalize the evolution of Ag solid solution. The agreement indicates that the emerging driving force for the formation of solid solution is primarily due to size reduction rather than the enhanced kinetics of mass transport due to mechanical driving. (c) 2011 Published by Elsevier Ltd. on behalf of Acta Materialia Inc.

The influence of Fe3+ ions at tetrahedral sites on the magnetic properties of nanocrystalline ZnFe2O4

A systematic study on the variation of Mössbauer hyperfine parameters with grain size in nanocrystalline zinc ferrite is lacking. In the present study, nanocrystalline ZnFe2O4 ferrites with different grain sizes were prepared by ball-milling technique and characterised by X-ray, EDAX, magnetisation and Mössbauer studies. The grain size decreases with increasing milling time and lattice parameter is found to be slightly higher than the bulk value. Magnetisation at room temperature (RT) and at 77 K could not be saturated with a magnetic field of 7 kOe and the observed magnetisation at these temperatures can be explained on the basis of deviation of cation distribution from normal spinel structure. The Mössbauer spectra were recorded at different temperatures between RT and 16 K. The values of quadrupole splitting at RT are higher for the milled samples indicating the disordering of ZnFe2O4 on milling. The strength of the magnetic hyperfine interactions increases with grain size reduction and this can be explained on the basis of the distribution of Fe3+ ions at both tetrahedral and octahedral sites.

CFD Based Design Optimizations of the Diffuser of a Gas Dynamically Driver Laser Cavity

Based on the an earlier CFD analysis of the performance of the gas-dynamically controlled laser cavity [1]it was found that there is possibility of optimizing the geometry of the diffuser that can bring about reductions in both size and cost of the system by examining the critical dimensional requirements of the diffuser. Consequently,an extensive CFD analysis has been carried out for a range of diffuser configurations by simulating the supersonic flow through the arrangement including the laser cavity driven by a bank of converging – diverging nozzles and the diffuser. The numerical investigations with 3D-RANS code are carried out to capture the flow patterns through diffusers past the cavity that has multiple supersonic jet interactions with shocks leading to complex flow pattern. Varying length of the diffuser plates is made to be the basic parameter of the study. The analysis reveals that the pressure recovery pattern during the flow through the diffuser from the simulation, being critical for the performance of the laser device shows its dependence on the diffuser length is weaker beyond a critical lower limit and this evaluation of this limit would provide a design guideline for a more efficient system configuration.The observation based on the parametric study shows that the pressure recovery transients in the near vicinity of the cavity is not affected for the reduction in the length of the diffuser plates up to its 10% of the initial size, indicating the design in the first configuration that was tested experimentally has a large factor of margin. The flow stability in the laser cavity is found to be unaffected since a strong and stable shock is located at the leading edge of the diffuser plates while the downstream shock and flow patterns are changed, as one would expect. Results of the study for the different lengths of diffusers in the range of 10% to its full length are presented, keeping the experimentally tested configuration used in the earlier study [1] as the reference length. The conclusions drawn from the analysis is found to be of significance since it provides new design considerations based on the understanding of the intricacies of the flow, allowing for a hardware optimization that can lead to substantial size reduction of the device with no loss of performance.

Mechanochemical decomposition of Gd3Fe5O12 garnet phase

Gadolinium iron garnet was milled in a high energy ball mill to study its magnetic properties in the nanocrystalline regime. XRD reveals the decomposition of the garnet phase into Gd-orthoferrite and Gd2O3 on milling. The variation of saturation magnetization and coercivity with milling is attributed to a possible shift in the compensation temperature on grain size reduction and an increase in the orthoferrite content. The Mössbauer spectrum at 16 K is characteristic of the magnetically ordered state corresponding to GdIG, GdFeO3 and α-Fe2O3 whereas at room temperature it is a superparamagnetic doublet.

Experimental analysis of shape deformation of evaporating droplet using Legendre polynomials

Experiments involving heating of liquid droplets which are acoustically levitated, reveal specific modes of oscillations. For a given radiation flux, certain fluid droplets undergo distortion leading to catastrophic bag type breakup. The voltage of the acoustic levitator has been kept constant to operate at a nominal acoustic pressure intensity, throughout the experiments. Thus the droplet shape instabilities are primarily a consequence of droplet heating through vapor pressure, surface tension and viscosity. A novel approach is used by employing Legendre polynomials for the mode shape approximation to describe the thermally induced instabilities. The two dominant Legendre modes essentially reflect (a) the droplet size reduction due to evaporation, and (b) the deformation around the equilibrium shape. Dissipation and inter-coupling of modal energy lead to stable droplet shape while accumulation of the same ultimately results in droplet breakup. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Disappearance of electron-hole asymmetry in nanoparticles of Nd1-xCaxMnO3(x=0.6, 0.4): magnetization and electron paramagnetic resonance evidence

We study and compare magnetic and electron paramagnetic resonance behaviors of bulk and nanoparticles of Nd1-xCaxMnO3 in hole doped (x = 0.4; NCMOH) and electron doped (x = 0.6; NCMOE) samples. NCMOH in bulk form shows a complex temperature dependence of magnetization M(T), with a charge ordering transition at similar to 250 K, an antiferromagnetic (AFM) transition at similar to 150 K, and a transition to a canted AFM phase/mixed phase at similar to 80 K. Bulk NCMOE behaves quite differently with just a charge ordering transition at similar to 280 K, thus providing a striking example of the so called electron-hole asymmetry. While our magnetization data on bulk samples are consistent with the earlier reports, the new results on the nanoparticles bring out drastic effects of size reduction. They show that M(T) behaviors of the two nanosamples are essentially similar in addition to the absence of the charge order in them thus providing strong evidence for vanishing of the electron-hole asymmetry in nanomanganites. This conclusion is further corroborated by electron paramagnetic resonance studies which show that the large difference in the ``g'' values and their temperature dependences found for the two bulk samples disappears as they approach a common behavior in the corresponding nanosamples. (C) 2015 AIP Publishing LLC.

Comparative study of magnetic ordering in bulk and nanoparticles of Sm0.65Ca0.35MnO3: Magnetization and electron magnetic resonance measurements

To explore the effect of size reduction to nanoscale on the hole doped Sm0.65Ca0.35MnO3 compound, dc magnetic measurements and electron magnetic resonance (EMR) were done on bulk and nanoparticle samples in the temperature range 10 <= T <= 300 K. Magnetization measurement showed that the bulk sample undergoes a charge ordering transition at 240K and shows a mixed magnetic phase at low temperature. However, the nanosample underwent a ferromagnetic transition at 75 K, and the charge ordered state was destabilized on size reduction down to nanoscale. The low-temperature ferromagnetic component is found to be enhanced in nanoparticles as compared to their bulk counterpart. Interestingly around room temperature, bulk particles show higher magnetization where as at low temperature nanoparticles show higher magnetization. Ferromagnetism in the bulk is due to super exchange where as ferromagnetism in nanoparticles is due to uncompensated spins of the surface layer. Temperature variation of EMR parameters correlates well with the results of magnetic measurements. The magnetic behaviour of the nanoparticles is understood in terms of the core shell scenario. (C) 2015 AIP Publishing LLC.

Temperature-Dependent Magnetic and EPR Studies of Bulk and Nanoparticles of Bi0.1Ca0.9MnO3

We report temperature-dependent magnetic and electron paramagnetic resonance (EPR) properties of bulk and nanoparticle samples of Bi0.1Ca0.9MnO3 (BCMO). The nanoparticles of BCMO (dia similar to 50 nm) were prepared by the standard sol-gel technique and bulk samples by solid-state reaction method. We have investigated the magnetic ordering in the two samples by carrying out temperature-dependent magnetic and EPR studies and compared their properties. According to earlier reports, antiferromagnetic and ferromagnetic orders coexist in the bulk sample of Bi0.1Ca0.9MnO3. Our magnetization and EPR results show the existence of ferromagnetism in the bulk sample which is present in the nanosample as well but with somewhat weakened strength with the size reduction.

Stabilization of the high-temperature and high-pressure cubic phase of ZnO by temperature-controlled milling

The reversible transition of wurtzite to rock salt phase under pressure is well reported in literature. The cubic phase is unstable under ambient conditions both in the bulk and in nanoparticles. This paper reports defect-induced stabilization of cubic ZnO phase in sub 20 nm ZnO particles and explores their optical properties. The size reduction was achieved by ball milling in a specially designed mill which allows a control of the milling temperature. The process of synthesis involved both variation of milling temperature (including low temperature similar to 150 K) and impact pressure. We show that these have profound influence in the introduction of defects and stabilization of the cubic phase. A molecular dynamics simulation is presented to explain the observed results. The measured optical properties have further supported the observations of defect-induced stabilization of cubic ZnO and reduction in particle size.

Presidencialismo y relaciones ejecutivo-legislativo en la Argentina : (1983-2007)

Resumen: Este trabajo muestra que la dinámica Ejecutivo-Legislativo en la Argentina, para el período 1983-2007, ha sido una de las causas de la inestabilidad institucional en ese país (y, por ende, de los malos resultados económicos). Sin embargo, teniendo en cuenta que tanto el parlamentarismo como el semipresidencialismo, a priori, no serían opciones viables (según las creencias y valores de la sociedad argentina), la solución no sería cambiar de sistema de gobierno, sino reformarlo. La Argentina debería acotar la discrecionalidad presidencial, así como la influencia de los liderazgos partidarios provinciales sobre sus legisladores nacionales. La hipótesis subyacente es que este tipo de propuesta ayudaría a consolidar el clásico rol del Congreso bajo regímenes presidencialistas, con la consiguiente ganancia en estabilidad institucional (y en desempeño económico). Concretamente, las futuras investigaciones deberían estudiar la posible eliminación de la prerrogativa presidencial de legislar mediante decretos de necesidad y urgencia, y la reducción de la magnitud de los distritos electorales más grandes para la elección de diputados nacionales.

Microstructure control and iodine doping of bismuth telluride

On the materials scale, thermoelectric efficiency is defined by the dimensionless figure of merit zT. This value is made up of three material components in the form zT = Tα²/ρκ, where α is the Seebeck coefficient, ρ is the electrical resistivity, and κ is the total thermal conductivity. Therefore, in order to improve zT would require the reduction of κ and ρ while increasing α. However due to the inter-relation of the electrical and thermal properties of materials, typical routes to thermoelectric enhancement come in one of two forms. The first is to isolate the electronic properties and increase α without negatively affecting ρ. Techniques like electron filtering, quantum confinement, and density of states distortions have been proposed to enhance the Seebeck coefficient in thermoelectric materials. However, it has been difficult to prove the efficacy of these techniques. More recently efforts to manipulate the band degeneracy in semiconductors has been explored as a means to enhance α.

The other route to thermoelectric enhancement is through minimizing the thermal conductivity, κ. More specifically, thermal conductivity can be broken into two parts, an electronic and lattice term, κ_e and κ_l respectively. From a functional materials standpoint, the reduction in lattice thermal conductivity should have a minimal effect on the electronic properties. Most routes incorporate techniques that focus on the reduction of the lattice thermal conductivity. The components that make up κ_l (κ_l = 1/3Cνl) are the heat capacity (C), phonon group velocity (ν), and phonon mean free path (l). Since the difficulty is extreme in altering the heat capacity and group velocity, the phonon mean free path is most often the source of reduction.

Past routes to decreasing the phonon mean free path has been by alloying and grain size reduction. However, in these techniques the electron mobility is often negatively affected because in alloying any perturbation to the periodic potential can cause additional adverse carrier scattering. Grain size reduction has been another successful route to enhancing zT because of the significant difference in electron and phonon mean free paths. However, grain size reduction is erratic in anisotropic materials due to the orientation dependent transport properties. However, microstructure formation in both equilibrium and nonequilibrium processing routines can be used to effectively reduce the phonon mean free path as a route to enhance the figure of merit.

This work starts with a discussion of several different deliberate microstructure varieties. Control of the morphology and finally structure size and spacing is discussed at length. Since the material example used throughout this thesis is anisotropic a short primer on zone melting is presented as an effective route to growing homogeneous and oriented polycrystalline material. The resulting microstructure formation and control is presented specifically in the case of In₂Te₃-Bi₂Te₃ composites and the transport properties pertinent to thermoelectric materials is presented. Finally, the transport and discussion of iodine doped Bi₂Te₃ is presented as a re-evaluation of the literature data and what is known today.

A ecologia em miniatura: o menor tetrápodo do Brasil, Brachycephalus didactylus (Izecksohn, 1971) (Anura: Brachycephalidae) em uma área de Mata Atlântica no Espírito Santo, Sudeste do Brasil

O processo de miniaturização em anuros pode ter implicações ecológicas como, por exemplo, a redução no tamanho da ninhada produzida pelas fêmeas, o aumento do tamanho relativo dos ovos e o desenvolvimento direto. O consequente reduzido tamanho da boca tende também a constituir um fator limitante no consumo de presas por estes pequenos anuros, tornando acessível ao consumo apenas uma gama restrita de presas diminutas. Assim, estudamos parâmetros da ecologia de uma população do anuro Brachycephalus didactylus, em uma área de Mata Atlântica no sul do Espírito Santo, objetivando ampliar o conhecimento sobre tais parâmetros que compreenderam o dimorfismo sexual, algumas características da reprodução, a dieta e a relação com a disponibilidade de atrópodos no folhiço e uso do microhabitat. A amostragem dos dados ocorreu durante um ano, nas estações seca e chuvosa. Brachycephalus didactylus possuiu dimorfismo sexual, com fêmeas sendo maiores do que os machos. O maior tamanho atingido pelas fêmeas provavelmente resulta da seleção intrassexual atuando nas fêmeas para favorecer um maior investimento na massa dos ovos, já que a espécie possui um tamanho de ninhada consideravelmente reduzido (um a dois ovos). A dieta de B. didactylus foi composta por um espectro relativamente amplo de presas (17 itens), tendo elevadas proporções de pequenas presas como Acari e Collembola. O consumo de Formicidae (formigas) foi evitado por B. didactylus, apesar de essa presa ser a mais abundante no folhiço, o que categorizou o anuro como um "especialista em não comer formigas" ("non-ant specialist", sensu Toft 1980a). O reduzido tamanho da boca nas fêmeas de B. didactylus limitou o tamanho máximo de presas passíveis de serem ingeridas pelo anuro e restringindo-o ao consumo de presas pequenas, com maiores indivíduos consumindo um número maior de presas. Por fim, B. didactylus apresentou uma utilização essencialmente horizontal do hábitat, sendo mais frequentemente encontrado sobre o folhiço no chão da mata.

Hemodinâmica cardíaca e o metabolismo energético mitocondrial de camundongos adultos hiperalimentados na lactação

O desequilíbrio nutricional no início da vida leva ao desenvolvimento da obesidade, diabetes e doenças cardiovasculares na idade adulta. Este estudo teve como objetivo analisar os efeitos a longo prazo da hiperalimentação na lactação por meio do modelo de redução da ninhada na hemodinâmica e bioenergética cardíaca. Vinte e quatro camundongos machos Swiss adultos foram divididos em dois grupos (controle e hiperalimentado) submetidos a duas condições (linha de base e isquemia/reperfusão) formando quatro grupos no total: grupo controle linha de base (GCLB), grupo controle isquemia/reperfusão (GCIR), grupo hiperalimentado linha de base (GHLB) e o grupo hiperalimentado isquemia/reperfusão (GHIR), todos com seis camundongos/grupo. As alterações cardíacas foram analisadas por meio da hemodinâmica cardíaca, da respiração mitocondrial e da biologia molecular. Os parâmetros hemodinâmicos analisados foram a velocidade de contração (Max dP/dt), a velocidade de relaxamento (Min dP/dt), o tempo de relaxamento cardíaco isovolumétrico (Tau) e os batimentos por minuto (BPM). A respiração mitocondrial foi avaliada por meio da razão do controle respiratório (RCR) na oxidação de carboidratos e ácidos gordos, e finalmente, a biologia molecular, através de proteínas-chave como a proteína quinase B (AKT), a proteína quinase ativada por adenosina monofosfato (AMPK), a carnitina palmitoil transferase 1 (CPT-1), a proteína desacopladora 2 (UCP2), o 4-hidroxinonenal (4-HNE) e a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH). Os camundongos do GH desenvolveram maior peso corporal (30,95%, P<0,001), gordura epididimal (68,64%, P<0,001), gordura retroperitoneal (109,38%, P<0,01) e glicemia de jejum (19,52%, P<0,05) comparados aos do GC. Os parâmetros Max dP/dt e BPM apresentaram diminuição no GHIR quando comparado ao GHLB (P<0,001 e P<0,05). O parâmetro Min dP/dt apresentou-se reduzido no GCIR e GHIR quando comparado aos grupos GCLB e GCLB (P<0,05; P<0,0001 respectivamente). Camundongos do GHIR apresentaram redução do Tau quando comparado aos grupos GCIR e GHLB (P<0,0001). Estes desequilíbrios na hemodinâmica cardíaca foram associados a função mitocondrial, uma vez que, o GHLB apresenta a RCR reduzida para oxidação de ácidos graxos e carboidratos (P<0,05 e P<0,01, respectivamente) e o GHIR apenas na oxidação dos ácidos graxos (P<0,01). Além disso, o GHIR apresentou diversas alterações nas proteínas-chave do metabolismo energético cardíaco, como diminuição do conteúdo de AKT (P<0,05) e aumento do conteúdo de CPT-1 (P<0,05), 4-HNE (P<0,05) e GAPDH (P<0,05) quando comparado ao CGIR. Finalmente, a expressão do mRNA para CPT1, GAPDH e UCP2 foi aumentada no GHIR quando comparado aos GCIR (P<0,05) e GHLB (P<0,05). A expressão de mRNA para UCP2 e CPT-1 foi reduzida no GCIR quando comparado ao GCLB (P<0,01 e P<0,05, respectivamente). O estudo apresenta resultados consistentes, demonstrando efeitos deletérios sobre o metabolismo cardíaco adulto resultante de alterações nutricionais durante a lactação.

Avaliação do estresse oxidativo em modelos de plasticidade ontogenética: papel do resveratrol

A obesidade, cuja origem é multifatorial e a prevalência é crescente em diferentes regiões no mundo, está geralmente associada à produção desregulada de adipocinas, ao aumento do estresse oxidativo e à ocorrência de distúrbios metabólicos como dislipidemia, intolerância à glicose e hipertensão. A Programação Metabólica ou Plasticidade Ontogenética tem sido proposta como um importante fator na etiologia da obesidade. Este fenômeno sugere que alterações nutricionais, hormonais e ambientais durante períodos críticos do desenvolvimento, tais como gestação e lactação, podem alterar a fisiologia e o metabolismo de um organismo provocando o desenvolvimento de distúrbios metabólicos na vida adulta. Neste trabalho foram estudados dois modelos de plasticidade ontogenética que programam ratos Wistar para obesidade na vida adulta: a supernutrição na lactação e o desmame precoce. A supernutrição na lactação provocada pela redução da ninhada causou obesidade, hiperfagia, aumento do estresse oxidativo, resistência hepática à ação da insulina e esteatose nas proles na idade adulta. A desnutrição, provocada pelo desmame precoce, também se associou na idade adulta com obesidade visceral, aumento do estresse oxidativo e esteatose, assim como dislipidemia, resistência à insulina, hipertensão arterial e resistência central à leptina. No modelo de programação pelo desmame precoce, os animais adultos foram tratados com resveratrol (30mg/kg/MC), um polifenol encontrado nas uvas e conhecido por seus efeitos antioxidante e hipoglicemiante, por 30 dias. Os animais programados pelo desmame precoce que receberam resveratrol tiveram massa corporal, gordura visceral e morfologia hepática semelhantes aos animais controles. Ainda, o resveratrol normalizou a pressão arterial, a dislipidemia, a glicemia e as concentrações de adiponectina e leptina. A normalização da leptinemia esteve associada à correção da resistência central à leptina nestes animais, uma vez que o resveratrol normalizou além da ingestão, o conteúdo hipotalâmico de JAK2, pSTAT3 e NPY. Portanto, os animais programados pela supernutrição na lactação ou pelo desmame precoce apresentaram aumento do estresse oxidativo associado à obesidade e alterações metabólicas como esteatose. O tratamento com resveratrol nos animais programados pelo desmame precoce preveniu o aumento de estresse oxidativo, obesidade visceral, resistência à insulina, dislipidemia e esteatose. Além disso, o resveratrol causou normalização da leptinemia nestes animais, assim como da ação deste hormônio no hipotálamo, controlando a hiperfagia característica deste modelo.

Efeito da suplementação dietética com cálcio sobre a plasticidade ontogenética no modelo de superalimentação pós-natal

A obesidade está relacionada com o desenvolvimento da diabetes, estresse oxidativo, esteatose hepática, alteração da sensibilidade hormonal e redução da capacidade termogênica pelo tecido adiposo marrom (TAM). Na obesidade, alterações do sistema dopaminérgico mesocorticolímbico podem levar ao vício por alimentos palatáveis. Todas estas características contribuem para o baixo gasto energético e o alto consumo alimentar. Para estudar os efeitos em longo prazo da obesidade infantil, utilizamos o modelo de redução do tamanho da ninhada. Para induzir a superalimentação neonatal, o tamanho da ninhada foi reduzido para 3 filhotes machos de PN3 21 (grupo SL). O grupo controle permaneceu com 10 filhotes (grupo NL). Em PN120, o grupo SL foi dividido em: SL que recebeu ração controle e SL-Ca que recebeu dieta controle suplementada com 10g/kg de CaCO3. Os sacrifícios ocorreram em PN120 e PN180. Durante todo o período experimental, avaliamos o consumo alimentar e peso corporal. Em PN175, avaliamos a preferência alimentar dos animais por uma dieta rica em açúcar ou em lipídio. Avaliamos os hormônios por ELISA, RIA e quimioluminescência; o conteúdo proteico por Western blotting no fígado, tecido adiposo branco (TAB) e marrom (TAM), adrenal e regiões cerebrais; as atividades enzimáticas no soro e no fígado por cinética enzimática. Em PN21, PN120 e PN180, avaliamos in vivo a atividade simpática do TAM. Ao desmame, os ratos SL apresentaram maior estado pró-oxidativo no fígado e plasma e menor sensibilidade às catecolaminas no TAB. Na idade adulta, a suplementação é capaz de melhorar o estado pró-oxidativo no fígado e plasma, a sensibilidade à insulina e a microesteatose no fígado. Tanto a alteração de metabolismo/ação da vitamina D e do glicocorticóide no tecido adiposo como a menor capacidade termogênica do TAM contribuem para a maior adiposidade dos animais do grupo SL. A suplementação com cálcio corrigiu parte dessas alterações. A superalimentação pós-natal levou a redução da via dopaminérgica e a maior preferencia por gordura, enquanto a suplementação com cálcio normalizou esta via apenas a nível hipotalâmico e corrigiu a preferência alimentar. Nossos dados destacam o impacto benéfico da suplementação dietética com cálcio, que pode ter um papel nutricional promissor para auxiliar a perda de peso e minimizar os distúrbios relacionados a obesidade e a síndrome metabólica dos animais obesos que foram superalimentados na lactação.