Metallosupramolecular Materials for Electronic Applications: Molecular Boolean Computation

It is an exciting era for molecular computation because molecular logic gates are being pushed in new directions. The use of sulfur rather than the commonplace nitrogen as the key receptor atom in metal ion sensors is one of these directions; plant cells coming within the jurisdiction of fluorescent molecular thermometers is another, combining photochromism with voltammetry for molecular electronics is yet another. Two-input logic gates benefit from old ideas such as rectifying bilayer electrodes, cyclodextrin-enhanced room-temperature phosphorescence, steric hindrance, the polymerase chain reaction, charge transfer absorption of donor–acceptor complexes and lectin–glycocluster interactions. Furthermore, the concept of photo-uncaging enables rational ways of concatenating logic gates. Computational concepts are also applied to potential cancer theranostics and to the selective monitoring of neurotransmitters in situ. Higher numbers of inputs are also accommodated with the concept of functional integration of gates, where complex input–output patterns are sought out and analysed. Molecular emulation of computational components such as demultiplexers and parity generators/checkers are achieved in related ways. Complexity of another order is tackled with molecular edge detection routines.

Self-referencing thermometry in the nanoscale

Na ´ultima d´ecada emergiu uma linha de investiga¸c˜ao muito activa em term´ometros n˜ao invasivos e precisos que possam determinar temperatura `a escala nanom´etrica. Esta investiga¸c˜ao foi fortemente estimulada pelas numerosas solicita¸c˜oes da nanotecnologia e da biomedicina, por exemplo. Uma das abordagens mais promissoras prop˜oe o uso de i˜oes trivalentes de lantan´ıdeos que apresenta propriedades fotoluminescentes que dependem da temperatura. Neste trabalho demonstra-se que esta t´ecnica combina as vantagens de te um limite de detec¸c˜ao de 0.5 graus com sensibilidade at´e 4.5 % · K−1. Este term´ometro molecular pode ser processado em filmes finos ou nanopart´ıculas, abrindo os campos de aplica¸c˜ao a diferentes utiliza¸c˜oes. As nanopart´ıculas de s´ılica produzidas s˜ao caracterizadas na presen¸ca e na ausˆencia de i˜oes lantan´ıdeos. Sem o metal, as nanopart´ıculas de APTES/TEOS demonstram ser luminescentes sob excita¸c˜ao UV sem necessidade de utilizar qualquer tratamento t´ermico. O rendimento quˆantico de emiss˜ao depende apenas da propor¸c˜ao dos silanos e pode atingir o valor de 0.15 ± 0.02. A co-dopagem destas nanopart´ıculas com Eu3+ e Tb3+ permite obter sondas com resposta raciom´etrica, com a possibilidade de ajustar a gama de temperaturas de opera¸c˜ao e a sensibilidade, via desenho inteligente da matriz de suporte e dos ligandos de β-dicetona que est˜ao coordenados ao i˜ao met´alico. Quando processados como filmes, este term´ometro permite o mapeamento de temperaturas com resolu¸c˜ao espacial 1.8 μm. A racionaliza¸c˜ao da dependˆencia de temperatura ´e uma ferramenta ´util para desenvolver term´ometros que operam em gamas de temperatura espec´ıficos (e.g. gama de temperatura fisiol´ogica, 290-340 K) com sensibilidade acima de 0.5 % · K−1. A combina¸c˜ao de esfor¸cos de um grande n´umero de diversas disciplinas ir´a previsivelmente permitir o surgimento de term´ometros moleculares novos e sofisticados, preenchendo os principais requisitos das nanociencias.

Lanthanide oxide and phosphate nanoparticles for thermometry and bimodal imaging

Nesta tese relatam-se estudos de fotoluminescência de nanopartículas de óxidos e fosfatos dopados com iões trivalentes de lantanídeos, respectivamente, nanobastonetes de (Gd,Eu)2O3 e (Gd,Yb,Er)2O3 e nanocristais de (Gd,Yb,Tb)PO4, demonstrando-se também aplicações destes materiais em revestimentos inteligentes, sensores de temperatura e bioimagem. Estuda-se a transferência de energia entre os sítios de Eu3+ C2 e S6 dos nanobastonetes Gd2O3. A contribuição dos mecanismos de transferência de energia entre sítios para o tempo de subida 5D0(C2) é descartada a favor da relaxação directa 5D1(C2) 5D0(C2) (i.e., transferência de energia entre níveis). O maior tempo de decaimento do nível 5D0(C2) nos nanobastonetes, relativamente ao valor medido para o mesmo material na forma de microcristais, é atribuído, quer à existência de espaços livres entre nanobastonetes próximos (factor de enchimento ou fracção volúmica), quer à variação do índice de refracção efectivo do meio em torno dos iões Eu3+. A dispersão de nanobastonetes de (Gd,Eu)2O3 em três resinas epoxi comerciais através da cura por UV permite obter nanocompósitos epoxi- (Gd,Eu)2O3. Relatam-se estudos cinéticos e das propriedades térmicas e de fotoluminescência destes nanocompósitos. Estes, preservam as típicas propriedades de emissão do Eu3+, mostrando o potencial do método de cura por UV para obter revistimentos inteligentes e fotoactivos. Considera-se um avanço significativo a realização de uma nanoplataforma óptica, incorporando aquecedor e termómetro e capaz de medir uma ampla gama de temperaturas (300-2000 K) à escala nano, baseada em nanobastonetes de (Gd,Yb,Er)2O3 (termómetros) cuja superfície se encontra revestida com nanopartículas de ouro. A temperature local é calculada usando, quer a distribuição de Boltzmann (300-1050 K) do rácio de intensidades da conversão ascendente 2H11=2!4I15=2/4S3=2!4I15=2, quer a lei de Planck (1200-2000 K) para uma emissão de luz branca atribuída à radiação do corpo negro. Finalmente, estudam-se as propriedades de fotoluminescência correspondentes às conversões ascendente e descendente de energia em nanocristais de (Gd,Yb,Tb)PO4 sintetizados por via hidrotérmica. A relaxividade (ressonância magnética) do 1H destes materiais são investigadas, tendo em vista possíveis aplicações em imagem bimodal (luminescência e ressonância magnética nuclear).

Estudo da ansiedade em alunos do ensino superior utilizando o Biofeedback

A ansiedade é reconhecidamente um fator que interfere no sucesso académico tendo implicações ao nível da saúde física e mental dos indivíduos. A literatura tem revelado a necessidade de intervir preventivamente de forma a minimizar a ocorrência de perturbações mais complexas com elevado impacto pessoal e social. Em Portugal são reduzidos os estudos que englobem a intervenção específica na ansiedade em contexto do ensino superior, pelo que o pretendemos com o nosso contributo colmatar uma lacuna especificamente ao nível da avaliação da ansiedade com instrumentos de medida psicofisiológicos. A presente investigação pretende: 1) caracterizar os estudantes quanto aos seus níveis de ansiedade, fatores de stresse e bem-estar e a relação destes com variáveis sociodemográficas e académicas (estudo tipo transversal); 2) avaliar a eficácia da intervenção na gestão da ansiedade, com programa de Biofeedback (BFB) e comparar com a Terapia Cognitivo Comportamental - TCC (Estudo do tipo quasi-experimental); 3) estudar e avaliar a intervenção específica com BFB. A amostra global envolveu 310 estudantes do 1º ano de áreas de saúde repartidos por três estudos. Os instrumentos utilizados foram o State Trait Anxiety Inventory (STAI), o Inventário de Stresse nos Estudantes Universitários (ISEU) e o Teste de Orientação de Vida (LOT, de Life Orientation Test), Patient’s Health Questionnaire (PHQ-9) e os Termómetros Emocionais (TE). Como instrumento de avaliação das variáveis psicofisiológicas foi usado o Biofeedback 2000x-pert. No primeiro estudo foi feita a caracterização dos níveis de ansiedade, de stresse e de bem-estar dos estudantes do primeiro ano da Escola Superior de Saúde da Universidade de Aveiro, os quais identificaram níveis elevados de ansiedade e de stress. O segundo estudo, a partir dos elementos encontrados no primeiro, incluiu uma intervenção comparativa entre o BFB e a TCC na gestão da ansiedade. No terceiro estudo, focalizado na avaliação da eficácia do Biofeedback, os resultados mostraram que o BFB é particularmente eficaz na redução desses níveis nos estudantes com níveis elevados de ansiedade e stresse. As conclusões desta investigação sugerem que o BFB apresenta possibilidades interessantes para ser utilizado num programa de redução do stresse e da ansiedade em estudantes do ES. São referidas implicações para o futuro, estratégias de intervenção que permitam potenciar o desempenho académico dos estudantes.

Estudo de campo de verificação metrológica de termómetros clínicos timpânicos

Avaliação da variação da temperatura corporal, e a monitorização da mesma é bastante importante na prática clínica sendo, por vezes, a base de muitas decisões clínicas. Atualmente, os termómetros digitais, em particular os timpânicos são amplamente utilizados, em contexto hospitalar e domiciliário. Muitos estudos têm sido efetuados para determinar a validade das medições obtidas através de termómetros timpânicos. Os defensores destes termómetros afirmam que, se forem utilizados de forma adequada e periodicamente calibrados, a avaliação da temperatura corporal com este tipo de termómetros é eficaz, cómoda, rápida, pouco invasiva emais higiénica reduzindo o número de infeções cruzadas (FarnellMaxwell &Tan, Rhodes& Philips, 2005). A Metrologia como a ciência das medições e suas aplicações ((VIM1: 2.2) (INSTITUTO PORTUGUÊS DA QUALIDADE, 2012)), abrange todos os aspetos teóricos e práticos que asseguram a exatidão e precisão exigida num processo, procurando garantir a qualidade de produtos e serviços através da calibração de instrumentos de medição e da realização de ensaios, sendo a base fundamental para a competitividade das empresas. Só após o ano 1990, com a publicação dos resultados doHarvardMedical Practice Study (T A BRENNAN, 2004), sobre adventos adversos na área da saúde, começaram a surgir preocupação com o risco do uso de equipamentos e instrumentos sem a adequada avaliação metrológica. Neste estudo concluiu-se que 3,7 % dos pacientes hospitalizados sofriam eventos adversos devido ao uso inadequado de equipamento médico, sendo que 13,6% destes eram mortais. Pegando nesta realidade e sabendo que o não controlo de Equipamento de Monitorização e Medição é uma das causas de obtenção de 36%de não conformidades - 7.6 (NP EN ISO 9001:2008), em Auditorias da Qualidade em Serviços de Saúde (Luís Marinho – Centro Hospitalar São João), fez todo o sentido o estudo e trabalho desenvolvido. Foi efetuado um estudo, no que se refere a normalização em vigor e verificou-se que a nível metrológico muito trabalho terá que ser realizado no serviço nacional de saúde por forma este fornecer o suporte material fiável ao sistema de medições, essencial aos mais diversos sectores da saúde. Sabendo-se que os ensaios/calibrações são necessários e não são negligenciáveis na estrutura de custos das instituições de saúde, e por isso são vistas como mais uma fonte de despesas, é intenção com a realização deste trabalho, contribuir em parte para superação deste tema. Este trabalho passou pela execução/realização de um procedimento de calibração para termómetros timpânicos, tendo a necessidade de desenvolver/projetar um corpo negro. A amostra em estudo é constituída por cinco termómetros timpânicos hospitalares em uso dos diferentes serviços do CHSJ2, seleccionados completamente ao acaso. Um termómetro clínico no mínimo terá que ser calibrado a temperatura 35 ºC e 42 ºC. A calibração deverá ser realizada anualmente e por entidade acreditada. O erro máximo admissível é de ± 0,2 ºC (nas condições ambientais de funcionamento). Sem a confirmação metrológica, não é possível garantir a qualidade do produto ou serviço. A Metrologia na área da saúde desperta a exigência por produtos e serviços de qualidade. Esta tencionará ser encarada como um pilar de sustentabilidade para a qualidade na saúde, sendo absolutamente necessária a implementação de novos procedimentos e atitudes.

Lag-time effects on a naturally ventilated large thermometer screen

Systematic natural ventilation effects on measured temperatures within a standard large wooden thermometer screen are investigated under summer conditions, using well-calibrated platinum resistance thermometers. Under low ventilation (2mwind speed u2 < 1.1 m s−1), the screen slightly underestimates daytime air temperature but overestimates air temperature nocturnally by 0.2◦C. The screen’s lag time L lengthens with decreasing wind speed, following an inverse power law relationship between L and u2. For u2 > 2 m s−1, L ∼ 2.5 min, increasing, when calm, to at least 15 min. Spectral response properties of the screen to air temperature fluctuations vary with wind speed because of the lag changes. Ventilation effects are particularly apparent at the higher (>25◦C) temperatures, both through the lag effect and from solar heating. For sites where wind speed decreases with increasing daytime temperature, thermometer screen temperatures may consequently show larger uncertainties at the higher temperatures. Under strong direct beam solar radiation (>850W m−2) the radiation effect is likely to be <0.4◦C. Copyright c 2011 RoyalMeteorological Society

Ventilation effects on humidity measurements in thermometer screens

Relative humidity (RH) measurements, as derived from wet-bulb and dry-bulb thermometers operated as a psychrometer within a thermometer screen, have limited accuracy because of natural ventilation variations. Standard RH calculations generally assume a fixed screen psychrometer coefficient, but this is too small during poor ventilation. By comparing a reference humidity probe—exposed within a screen containing a psychrometer—with wind-speed measurements under controlled conditions, a wind-speed correction for the screen psychrometer coefficient has been derived and applicable when 2-metre wind speeds fall below 3 ms–1. Applying this to hourly-averaged data reduced the mean moist RH bias of the psychrometer (over the reference probe) from 1.2% to 0.4%, and reduced the inter-quartile range of the RH differences from 2.0% to 0.8%. This correction is particularly amenable to automatic measurement systems.

Interpreting Differential Temperature Trends at the Surface and in the Lower Troposphere

Estimated global-scale temperature trends at Earth's surface (as recorded by thermometers) and in the lower troposphere (as monitored by satellites) diverge by up to 0.14°C per decade over the period 1979 to 1998. Accounting for differences in the spatial coverage of satellite and surface measurements reduces this differential, but still leaves a statistically significant residual of roughly 0.1°C per decade. Natural internal climate variability alone, as simulated in three state-of-the-art coupled atmosphere-ocean models, cannot completely explain this residual trend difference. A model forced by a combination of anthropogenic factors and volcanic aerosols yields surface-troposphere temperature trend differences closest to those observed.

Avaliação do risco de exposição ao mercúrio elementar em uma Unidade de Terapia Intensiva

O metal mercúrio é conhecido pela sua grande toxidade apesar de seu emprego difundido. Desde a Antigüidade, se reconhece sua ação tóxica na exposição ocupacional. Em alguns ambientes laborais, os riscos são maiores, como é o caso de hospitais, que utilizam o mercúrio elementar em vários equipamentos, especialmente em termômetros de verificação da temperatura corporal, largamente empregados. Como na instituição objeto deste estudo foram quebrados 148 termômetros em uma Unidade de Terapia Intensiva no período de um ano, esta pesquisa objetivou a realização de uma avaliação de alguns indicadores ambientais neste espaço de trabalho e de alguns indicadores biológicos e psicológicos em uma amostra de trabalhadores desta unidade, que se dispuseram a participar da pesquisa. A avaliação de tais indicadores são recomendados como pertinentes pela literatura (ATSDR, 1989). Não se detectou em nenhuma das avaliações realizadas, índices acima das normas estabelecidas. Interpreta-se que a temperatura da unidade (20ºC) reduz a possibilidade do mercúrio se volatizar e intoxicar os trabalhadores. As regras de higiene, típicas do contexto hospitalar, e a rotina de rápido recolhimento dos resíduos dos termômetros quebrados e seu acondicionamento em recipientes com tampa são os principais fatores explicativos para os índices encontrados.

Estabilidade aeróbia de silagens do capim-marandu submetidas a diferentes intensidades de compactação na ensilagem

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desgaste de polímeros estruturais de engenharia em contato de deslizamento com cilindro metálico

Present work proposed to map and features the wear mechanisms of structural polymers of engineering derived of the sliding contact with a metallic cylindrical spindle submitted to eccentricity due to fluctuations in it is mass and geometric centers. For this it was projected and makes an experimental apparatus from balancing machine where the cylindrical counterbody was supported in two bearings and the polymeric coupon was situated in a holder with freedom of displacement along counterbody. Thus, the experimental tests were standardized using two position of the two bearings (Fixed or Free) and seven different positions along the counterbody, that permit print different conditions to the stiffness from system. Others parameters as applied normal load, sliding velocity and distance were fixed. In this investigation it was used as coupon two structural polymers of wide quotidian use, PTFE (polytetrafluroethylene) and PEEK (poly-ether-ether-ketone) and the AISI 4140 alloy steel as counterbody. Polymeric materials were characterized by thermal analysis (thermogravimetric, differential scanning calorimetry and dynamic-mechanical), hardness and rays-X diffractometry. While the metallic material was submitted at hardness, mechanical resistance tests and metallographic analysis. During the tribological tests were recorded the heating response with thermometers, yonder overall velocity vibration (VGV) and the acceleration using accelerometers. After tests the wear surface of the coupons were analyzed using a Scanning Electronic Microscopy (SEM) to morphological analysis and spectroscopy EDS to microanalysis. Moreover the roughness of the counterbody was characterized before and after the tribological tests. It was observed that the tribological response of the polymers were different in function of their distinct molecular structure. It were identified the predominant wear mechanisms in each polymer. The VGV of the PTFE was smaller than PEEK, in the condition of minimum stiffness, in function of the higher loss coefficient of that polymer. Wear rate of the PTFE was more of a magnitude order higher than PEEK. With the results was possible developed a correlation between the wear rate and parameter (E/ρ)1/2 (Young modulus, E, density, ρ), proportional at longitudinal elastic wave velocity in the material.

Temperature and relativity

We investigate whether inertial thermometers moving in a thermal bath behave as being hotter or colder. This question is directly related with the classical controversy concerning how temperature transforms under Lorentz transformations. Rather than basing our arguments on thermodynamical hypotheses, we use plain relativistic quantum field theoretical methods. © 1995.

Low cost technology applied to thermometry of grains

Modern agriculture demands investments in technology that allows the farmers to improve productivity and quality of their products, aiming to establish themselves in a competitive market. However, the high costs of acquiring and maintaining such technology may be an inhibiting factor to its spread and acceptance, mainly to a large number of small grain Brazilian farmers, who need low cost innovative technological solutions, suitable for their financial reality. Starting from this premise, this paper presents the development of a low cost prototype for monitoring the temperature and humidity of grains stored in silos, and the economic implications of cost/benefit ratio of innovative applications of low cost technology in the process of thermometry of grains. The prototype was made of two electronic units, one for acquisition and another one for data reception, as well as software, which offered the farmers more precise information for the control of aeration. The data communication between the electronic units and the software was reliable and both were developed using low cost electronic components and free software tools. The developed system was considered as potentially viable to small grain Brazilian farmers; it can be used in any type of small silos. It provided reduction of costs of installation and maintenance and also offered an easy expansion system; besides the low cost of development when compared to similar products available in the Brazilian market.