Microstructural evolution of Au/TiO2 nanocomposite films: The influence of Au concentration and thermal annealing

Nanocomposite thin films consisting of a dielectric matrix, such as titanium oxide (TiO2), with embedded gold (Au) nanoparticles were prepared and will be analysed and discussed in detail in the present work. The evolution of morphological and structural features was studied for a wide range of Au concentrations and for annealing treatments in air, for temperatures ranging from 200 to 800 °C. Major findings revealed that for low Au atomic concentrations (at.%), there are only traces of clustering, and just for relatively high annealing temperatures, T ≥ 500 °C. Furthermore, the number of Au nanoparticles is extremely low, even for the highest annealing temperature, T = 800 °C. It is noteworthy that the TiO2 matrix also crystallizes in the anatase phase for annealing temperatures above 300 °C. For intermediate Au contents (5 at.% ≤ CAu ≤ 15 at.%), the formation of gold nanoclusters was much more evident, beginning at lower annealing temperatures (T ≥ 200 °C) with sizes ranging from 2 to 25 nm as the temperature increased. A change in the matrix crystallization from anatase to rutile was also observed in this intermediate range of compositions. For the highest Au concentrations (> 20 at.%), the films tended to form relatively larger clusters, with sizes above 20 nm (for T ≥ 400 °C). It is demonstrated that the structural and morphological characteristics of the films are strongly affected by the annealing temperature, as well as by the particular amounts, size and distribution of the Au nanoparticles dispersed in the TiO2 matrix.

Evolution of the functional properties of titanium–silver thin films for biomedical applications: Influence of in-vacuum annealing

In this work, the thermal stability of TiAgx thin films, deposited by magnetron sputtering, was evaluated, envisaging their application in biomedical devices, namely as electrodes for biosignal acquisition. Based on the composition and microstructural characterization, a set of four representative TiAgx thin films was selected in order to infer whether they are thermally stable in terms of functional properties. In order to achieve this purpose, the structural and morphological evolution of the films with annealing temperature was correlated with their electrical, mechanical and thermal properties. Two distinct zones were identified and two samples from each zone were extensively analysed. In the first zone (zone I), Ti was the main component (Ti-rich zone) while in the second, zone II, the Ag content was more significant. The selected samples were annealed in vacuum at four different temperatures up to 500 oC. For the samples produced within zone I, small microstructural changes were observed due to the recrystallization of the Ti structure and grain size increment. Also, no significant changes were observed with annealing temperature regarding the f l ’ functional properties, being thermally stable up to 500 oC. For higher Ag contents (zone II) the energy supplied by thermal treatments was sufficient to activate the crystallization of Ti-Ag intermetallic phases. A strong increase of the grain size of these phases was also reported. The structural and morphological organization proved to be determinant for the physical responses of the TiAgx system. The hardness and Y g’s modulus were significantly improved with the formation of the intermetallic phases. The silver addition and annealing treatments also played an important role in the electrical conductivity of the films, which was once again improved by the formation of Ti-Ag phases. The thermal diffusivity of the films was practically unchanged with the heat-treatment. This set of results shows that this intermetallic-like thin film system has good thermal stability up to high temperatures (as high as 500 oC), which in case of the highest Ag content zone is particularly evident for electrical and mechanical properties, showing an important improvement. Hardness increases about three times, while resistivity values become half of those from the lowest Ag contents zone. These set of characteristics are consistent with the targeted applications, namely in terms of biomedical sensing devices.

Implementação de um sistema de previsão e controlo para operação otimizada de um sistema de recolha e armazenamento de água pluvial

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

A multi–physics approach applied to masonry structures with non–hydraulic lime mortars

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil (área de especialização em Engenharia de Estruturas).

On design and control of simulated moving bed plants

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2010

Matemàtica i música amb ADN

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2005. Estudi sobre l’ADN que té com a finalitat conèixer introductòriament l’utilització del càlcul matemàtic computacional en les investigacions sobre aquest. Els objectius de l’estudi són per una part, conèixer què és l'ADN i quins són els seus mecanismes de duplicació i de transmissió de la informació genètica, així com el paper d'altres molècules que intervenen en aquest procés ; també s’estudia quins han estat els processos de la cèl·lula que l'ésser humà ha estat capaç de copiar o imitar. A partir d’aquesta introducció, es vol conèixer què s'entén concretament per computació amb ADN i alguns dels problemes matemàtics que s'han resolt, així com algunes aplicacions de l'ADN en altres camps. La recerca ha permès arribar a diverses conclusions. Primerament que l'ADN és un excel·lent candidat per poder fer càlculs matemàtics. En segon lloc, tot i que en el present treball no se solucionen problemes computacionalment difícils es mostra la capacitat de les molècules d'ADN per resoldre problemes. En tercer lloc, l'interès mostrat per importants empreses dedicades a la informàtica fa més esperançador que en un futur hi pugui haver ordinadors que funcionin amb molècules d'ADN. Finalment, es demostra que les matemàtiques, la informàtica i la biologia són tres camps que estan interrelacionats. Per tal de trencar una mica amb la serietat del treball, s'acaba descrivint una manera de posar música a les cadenes d'ADN, i es mostren alguns resultats com són les músiques associades als 24 cromosomes humans, així com les corresponents a 29 proteïnes.

Estimation of dynamic latent variable models using simulated nonparametric moments

Given a model that can be simulated, conditional moments at a trial parameter value can be calculated with high accuracy by applying kernel smoothing methods to a long simulation. With such conditional moments in hand, standard method of moments techniques can be used to estimate the parameter. Since conditional moments are calculated using kernel smoothing rather than simple averaging, it is not necessary that the model be simulable subject to the conditioning information that is used to define the moment conditions. For this reason, the proposed estimator is applicable to general dynamic latent variable models. Monte Carlo results show that the estimator performs well in comparison to other estimators that have been proposed for estimation of general DLV models.

Use of DNA profiles for investigation using a simulated national DNA database: Part I. Partial SGM Plus profiles.

In traditional criminal investigation, uncertainties are often dealt with using a combination of common sense, practical considerations and experience, but rarely with tailored statistical models. For example, in some countries, in order to search for a given profile in the national DNA database, it must have allelic information for six or more of the ten SGM Plus loci for a simple trace. If the profile does not have this amount of information then it cannot be searched in the national DNA database (NDNAD). This requirement (of a result at six or more loci) is not based on a statistical approach, but rather on the feeling that six or more would be sufficient. A statistical approach, however, could be more rigorous and objective and would take into consideration factors such as the probability of adventitious matches relative to the actual database size and/or investigator's requirements in a sensible way. Therefore, this research was undertaken to establish scientific foundations pertaining to the use of partial SGM Plus loci profiles (or similar) for investigation.

Formació de professorat per a una educació matemàtica de familiars en contextos multiculturals

El projecte “Formació de professorat per a una educació matemàtica de familiars en contextos multiculturals” ha consistit en el desenvolupament i anàlisi d’estratègies formatives en matemàtiques per a familiars d’alumnat de primària i secundària. El projecte dóna resposta a la necessitat de donar eines als familiars de l’alumnat per a facilitar-los l’accés a les matemàtiques que estan aprenent els seus fills i filles i poder ajudar-los. D’aquesta manera se superen les distàncies existents entre les matemàtiques que coneixen els pares/les mares i les que s’ensenyen a l’escola, que s’incrementen en el cas de famílies provinents d’altres països, i es contribueix a desenvolupar una educació de qualitat que faciliti l’assoliment d’una igualtat de resultats educatius entre l’alumnat, en el respecte a les diferències entre cultures, i establint lligams entre l’escola i la comunitat. A través del desenvolupament de dos “tallers de matemàtiques” per a familiars, a una escola de primària i a un institut de secundària, i partint del coneixement existent en educació de persones adultes i del diàleg igualitari entre les diferents persones participants, s’han pogut identificar elements rellevants en la formació matemàtica de familiars que faciliten el seu aprenentatge de les matemàtiques, així com estratègies per a ajudar els seus fills/es en l’aprenentatge de les matemàtiques. Partint d’aquestes situacions reals de formació de pares i mares que s’han donat als tallers, s’han creat materials didàctics que poden ser emprats en altres contextos de formació de familiars: per una banda, un recull de materials en format llibre que poden ser emprats per part de professorat que treballi en formació de familiars o pels propis familiars per a treballar amb els seus fills/es; per altra banda, un material audiovisual amb situacions claus que il·lustren estratègies i elements rellevants per a la formació matemàtica de familiars.

La programació al servei de la matemàtica

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. La programació al servei de la matemàtica és un programa informàtic fet amb Excel i Visual Basic. Resol equacions de primer grau, equacions de segon grau, sistemes d'equacions lineals de dues equacions i dues incògnites, sistemes d'equacions lineals compatibles determinats de tres equacions i tres incògnites i troba zeros de funcions amb el teorema de Bolzano. En cadascun dels casos, representa les solucions gràficament. Per a això, en el treball s'ha hagut de treballar, en matemàtiques, amb equacions, nombres complexos, la regla de Cramer per a la resolució de sistemes, i buscar la manera de programar un mètode iteratiu pel teorema de Bolzano. En la part gràfica, s'ha resolt com fer taules de valors amb dues i tres variables i treballar amb rectes i plans. Per la part informàtica, s'ha emprat un llenguatge nou per l'alumne i, sobretot, ha calgut saber decidir on posar una determinada instrucció, ja que el fet de variar-ne la posició una sola lí­nea ho pot canviar tot. A més d'això, s'han resolt altres problemes de programació i també s'ha realitzat el disseny de pantalles.