PREPARAÇÃO DE PONTOS DE CARBONO E SUA CARACTERIZAÇÃO ÓPTICA: UM EXPERIMENTO PARA INTRODUZIR NANOCIÊNCIA NA GRADUAÇÃO

Carbon dots (CDs) constitute a new class of carbon-based nanomaterials that measure less than 10 nm and display attractive physical and chemical features such as fluorescence. CDs have been considered the new “power” carbon nanomaterials since their accidental discovery in 2004. This study reports a simple, easy, and accessible experiment for undergraduate courses. The experiment involves the preparation of CDs by pyrolysis using commercial gelatin as a low cost precursor as well as CD purification and optical characterization. The optical properties of CDs such as absorption and emission properties make them a promising material for teaching the basic concepts and techniques used for characterization of nanomaterials. Also, the reactants and final product are suitable for undergraduate courses since they are non-toxic materials. The prepared CDs can be used in such applications as bioimaging, solar cells, and photocatalysis.

Improving the competitiveness of electrolytic Zinc process by chemical reaction engineering approach

This doctoral thesis describes the development work performed on the leachand purification sections in the electrolytic zinc plant in Kokkola to increase the efficiency in these two stages, and thus the competitiveness of the plant. Since metallic zinc is a typical bulk product, the improvement of the competitiveness of a plant was mostly an issue of decreasing unit costs. The problems in the leaching were low recovery of valuable metals from raw materials, and that the available technology offered complicated and expensive processes to overcome this problem. In the purification, the main problem was consumption of zinc powder - up to four to six times the stoichiometric demand. This reduced the capacity of the plant as this zinc is re-circulated through the electrolysis, which is the absolute bottleneck in a zinc plant. Low selectivity gave low-grade and low-value precipitates for further processing to metallic copper, cadmium, cobalt and nickel. Knowledge of the underlying chemistry was poor and process interruptions causing losses of zinc production were frequent. Studies on leaching comprised the kinetics of ferrite leaching and jarosite precipitation, as well as the stability of jarosite in acidic plant solutions. A breakthrough came with the finding that jarosite could precipitate under conditions where ferrite would leach satisfactorily. Based on this discovery, a one-step process for the treatment of ferrite was developed. In the plant, the new process almost doubled the recovery of zinc from ferrite in the same equipment as the two-step jarosite process was operated in at that time. In a later expansion of the plant, investment savings were substantial compared to other technologies available. In the solution purification, the key finding was that Co, Ni, and Cu formed specific arsenides in the “hot arsenic zinc dust” step. This was utilized for the development of a three-step purification stage based on fluidized bed technology in all three steps, i.e. removal of Cu, Co and Cd. Both precipitation rates and selectivity increased, which strongly decreased the zinc powder consumption through a substantially suppressed hydrogen gas evolution. Better selectivity improved the value of the precipitates: cadmium, which caused environmental problems in the copper smelter, was reduced from 1-3% reported normally down to 0.05 %, and a cobalt cake with 15 % Co was easily produced in laboratory experiments in the cobalt removal. The zinc powder consumption in the plant for a solution containing Cu, Co, Ni and Cd (1000, 25, 30 and 350 mg/l, respectively), was around 1.8 g/l; i.e. only 1.4 times the stoichiometric demand – or, about 60% saving in powder consumption. Two processes for direct leaching of the concentrate under atmospheric conditions were developed, one of which was implemented in the Kokkola zinc plant. Compared to the existing pressure leach technology, savings were obtained mostly in investment. The scientific basis for the most important processes and process improvements is given in the doctoral thesis. This includes mathematical modeling and thermodynamic evaluation of experimental results and hypotheses developed. Five of the processes developed in this research and development program were implemented in the plant and are still operated. Even though these processes were developed with the focus on the plant in Kokkola, they can also be implemented at low cost in most of the zinc plants globally, and have thus a great significance in the development of the electrolytic zinc process in general.

SELECTION OF HERBICIDES TARGETING THE USE IN CROP SYSTEMS CULTIVATED WITH SHOWY CROTALARIA

ABSTRACT The increase in the area planted with Crotalaria spectabilishas occurred by several factors, highlighting the potential to reduce the nematodes, nitrogen fixation and the high production of biomass. By becoming a species sown as a crop, it is necessary to control the weeds that coexist with showy crotalaria. This change in the use of this crop creates the possibility of this specie becoming a weed. The aim of this study was to assess the potential use of herbicides applied in preemergence and postemergence of C.spectabilisfor different purposes (control of volunteer and selectivity plants). Three experiments were installed in a greenhouse (two with herbicides applied in preemergence - in soils with distinct textural categories; and one experiment with herbicides applied in postemergence). The results of the experiments with herbicides applied in preemergence showed that: amicarbazone, atrazine, diuron, metribuzin, prometryn, fomesafen and sulfentrazone showed effectiveness for control of C.spectabilis in clayey soil. Besides these, flumioxazin and isoxaflutole also showed potential to be used in the control of showy crotalaria in soils with loam texture. In relation to the postemergence herbicides, atrazine, diuron, prometryn, flumioxazin, fomesafen, lactofen, saflufenacil, amonio-glufosinate and glyphosate can be used aiming the chemical control of C.spectabilis. Herbicides chlorimuron-ethyl, diclosulan, imazethapyr, pyrithiobac-sodium, trifloxysulfuron-sodium, clomazone, pendimethalin, S-metolachlor and trifluralin applied in preemergence, and imazethapyr, pyrithiobac-sodium, flumiclorac, bentazon and clethodim applied in postemergence caused low levels of injury to C.spectabilis plants, making necessary the development of new searches to ensure the selectivity of these products.

Seed predation of Virola bicuhyba (Schott) Warb. (Myristicaceae) in the Atlantic forest of south-eastern Brazil

Seed predation of Virola bicuhyba (Myristicaceae) was studied in an area of Atlantic forest in south-eastern Brazil, with the objective of testing the Janzen-Connell model. The predation of seeds was evaluated at three different distances from the parent tree for two classes of predators: invertebrates and vertebrates. The method of exclosure plots (closed plots) and open control plots was used, distributed at 5, 15 and 25 m from the trunk of each adult fruiting tree of V. bicuhyba. In Experiment 1, 1,200 seeds were used and, in Experiment 2, 1,440 seeds. Both experiments did not agree with Janzen-Connell model, as seed predation by invertebrates and vertebrates was independent of the distance from the parent tree. Seed predation rate was high, however the impact of predation by vertebrates was higher than by invertebrates, indicating that it is the main cause of seed mortality.

Influence of surface functionalization on the behavior of silica nanoparticles in biological systems

Personalized nanomedicine has been shown to provide advantages over traditional clinical imaging, diagnosis, and conventional medical treatment. Using nanoparticles can enhance and clarify the clinical targeting and imaging, and lead them exactly to the place in the body that is the goal of treatment. At the same time, one can reduce the side effects that usually occur in the parts of the body that are not targets for treatment. Nanoparticles are of a size that can penetrate into cells. Their surface functionalization offers a way to increase their sensitivity when detecting target molecules. In addition, it increases the potential for flexibility in particle design, their therapeutic function, and variation possibilities in diagnostics. Mesoporous nanoparticles of amorphous silica have attractive physical and chemical characteristics such as particle morphology, controllable pore size, and high surface area and pore volume. Additionally, the surface functionalization of silica nanoparticles is relatively straightforward, which enables optimization of the interaction between the particles and the biological system. The main goal of this study was to prepare traceable and targetable silica nanoparticles for medical applications with a special focus on particle dispersion stability, biocompatibility, and targeting capabilities. Nanoparticle properties are highly particle-size dependent and a good dispersion stability is a prerequisite for active therapeutic and diagnostic agents. In the study it was shown that traceable streptavidin-conjugated silica nanoparticles which exhibit a good dispersibility could be obtained by the suitable choice of a proper surface functionalization route. Theranostic nanoparticles should exhibit sufficient hydrolytic stability to effectively carry the medicine to the target cells after which they should disintegrate and dissolve. Furthermore, the surface groups should stay at the particle surface until the particle has been internalized by the cell in order to optimize cell specificity. Model particles with fluorescently-labeled regions were tested in vitro using light microscopy and image processing technology, which allowed a detailed study of the disintegration and dissolution process. The study showed that nanoparticles degrade more slowly outside, as compared to inside the cell. The main advantage of theranostic agents is their successful targeting in vitro and in vivo. Non-porous nanoparticles using monoclonal antibodies as guiding ligands were tested in vitro in order to follow their targeting ability and internalization. In addition to the targeting that was found successful, a specific internalization route for the particles could be detected. In the last part of the study, the objective was to clarify the feasibility of traceable mesoporous silica nanoparticles, loaded with a hydrophobic cancer drug, being applied for targeted drug delivery in vitro and in vivo. Particles were provided with a small molecular targeting ligand. In the study a significantly higher therapeutic effect could be achieved with nanoparticles compared to free drug. The nanoparticles were biocompatible and stayed in the tumor for a longer time than a free medicine did, before being eliminated by renal excretion. Overall, the results showed that mesoporous silica nanoparticles are biocompatible, biodegradable drug carriers and that cell specificity can be achieved both in vitro and in vivo.

A new model for the population pharmacokinetics of didanosine in healthy subjects

Didanosine (ddI) is a component of highly active antiretroviral therapy drug combinations, used especially in resource-limited settings and in zidovudine-resistant patients. The population pharmacokinetics of ddI was evaluated in 48 healthy volunteers enrolled in two bioequivalence studies. These data, along with a set of co-variates, were the subject of a nonlinear mixed-effect modeling analysis using the NONMEM program. A two-compartment model with first order absorption (ADVAN3 TRANS3) was fitted to the serum ddI concentration data. Final pharmacokinetic parameters, expressed as functions of the co-variates gender and creatinine clearance (CL CR), were: oral clearance (CL = 55.1 + 240 x CL CR + 16.6 L/h for males and CL = 55.1 + 240 x CL CR for females), central volume (V2 = 9.8 L), intercompartmental clearance (Q = 40.9 L/h), peripheral volume (V3 = 62.7 + 22.9 L for males and V3 = 62.7 L for females), absorption rate constant (Ka = 1.51/h), and dissolution time of the tablet (D = 0.43 h). The intraindividual (residual) variability expressed as coefficient of variation was 13.0%, whereas the interindividual variability of CL, Q, V3, Ka, and D was 20.1, 75.8, 20.6, 18.9, and 38.2%, respectively. The relatively high (>30%) interindividual variability for some of these parameters, observed under the controlled experimental settings of bioequivalence trials in healthy volunteers, may result from genetic variability of the processes involved in ddI absorption and disposition.

Physicochemical study of CaCO3 from egg shells

Calcium carbonate, a pharmaceutical excipient, is widely used as diluent in solid dosage forms. It is also used as a base for medicinal and dental preparations, a buffering and dissolution aid for dispersible tablets, a food additive and a calcium supplement. Egg shells are a rich source of mineral salts, mainly calcium carbonate, which corresponds to about 94% of the shell. Layer farms produce large amounts of shells, whose final disposal poses a challenge from the environmental standpoint. This work was designed to evaluate the physicochemical and thermal properties of calcium carbonate obtained from egg shells. The findings indicated that calcium carbonate from egg shells can be used as an alternative pharmaceutical excipient.

Methods for overcoming dormancy in Dinizia excelsa Ducke seeds

The impermeability of seed coat to water is common mechanism in Fabaceae seeds. Treatments to overcome hardseededness include scarification with sulphuric acid, scarification on abrasive surface and soaking in water among others. The objective of this study was to identify an effective method to overcome dormancy in Dinizia excelsa seeds. A pre-test (untreated seed) and three experiments were carried out: immersion of seeds in acid sulphuric for 10, 20, 30, 40, 50 and 60min (experiment 1); scarification on abrasive surface at the positions distal end, near of the mycrophyle and on the lateral tissue and tegument clipping at 1mm of the distal end, near of the mycrophyle and on the lateral tissue (experiment 2); scarification on abrasive surface and immersion in water for 0, 12, 24 and 48h (experiment 3). The experimental design was completely with four replications of 50 seeds for each treatment. The statistical analysis was carried out by ANOVA and regression analysis. Seedlings emergence on untreated seeds started on the 8th day after sowing and reached 52.5% on the 1,709th day. In general, the treatments to overcome dormancy increase emergence. Emergence was higher for seeds treated with sulphuric acid for 20 and 30min with emergence of 93.6% and 86.6%, respectively. For seeds scarified on abrasive surface higher emergences were recorded for scarification on distal end, near of the mycrophyle and on the lateral, 82.7%, 74.3% and 75.7%, respectively. Seeds scarified manually showed higher emergence when not immersed in water (75%), or when immersed for 12 and 24h (75%, 73.6% and 65.6%, respectively). Immersion seeds in sulphuric acid for 20 and 30min and scarification on abrasive surface of distal end are effective to overcome dormancy in D. excelsa.

An experimental investigation of dechanneling in copper single crystals

This investigation comprises a comparison of experimental and theoretical dechanneling of MeV protons in copper single crystals. Dechanneling results when an ion's transverse energy increases to the value where the ion can undergo small impact parameter collisions with individual atoms. Depth dependent dechanneling rates were determined as functions of lattice temperature, ion beam energy and crystal axis orientation. Ion beam energies were IMeV and 2MeV,temperatures ranged from 35 K to 280 K and the experiment was carried out along both the (lOa) and <110) axes. Experimental data took the form of aligned and random Rutherford backscattered energy spectra. Dechanneling rates were extracted from these spectra using a single scattering theory that took explicit account of the different stopping powers experienced by channeled and dechanneled ions and also included a correction factor to take into account multiple scattering effects along the ion's trajectory. The assumption of statistical equilibrium and small angle scattering of the channeled ions allows a description of dechanneling in terms of the solution of a diffusion like equation which contains a so called diffusion function. The diffusion function is shown to be related to the increase in average transverse energy. Theoretical treatments of increase in average transverse energy due to collisions of projectiles with channel electrons and thermal perturbations in the lattice potential are reviewed. Using the diffusion equation and the electron density in the channel centre as a fitting parameter dechanneling rates are extracted. Excellent agreement between theory and experiment has been demonstrated. Electron densities determined in the fitting procedure appear to be realistic. The surface parameters show themselves to be good indicators of the quality of the crystal.

Sperm utilization patterns in Gryllus integer (orthoptera: gryllidae

Sperm competition is the competition for fertilizations between ejaculates, within a female, following multiple mating. There are four sperm utilization or precedence patterns: first male precedence, where the first male to mate fertilizes most of the eggs laid by a female; last male precedence, where the last male to mate fertilizes most of the eggs laid by a female; "all-or-none" pattern, where sperm from either male fertilizes all the eggs laid by a female but which male's sperm that is used is random; or sperm mixing, where sperm from each male is used equally in fertilizing eggs laid by a female. Intermediate utilization patterns are also possible. Sperm competition occurs in a wide variety of insect species as well as other animals. This study was undertaken to study sperm competition in the field cricket, Gryllus integer. Four experiments were conducted: a radiation and sterilization experiment, a diapause experiment, and 2 competition experiments. It was found that 7,000 rad of gamma radiation sterilized adult ~ integer males. There was no diapause in the laboratory in ~ integer eggs. In the first competition experiment, three groups of females were used: females mated with a normal male, then with a second normal male (NN group); females mated with a normal male, and then with a sterile male (NR group); and females mated with a sterile male, and then with a normal male (RN group). The results obtained from this experiment showed that the mean proportion of eggs hatched was significantly different between 3 groups of females, with the proportion hatched much greater in the NN group than in either the NR or RN groups. The pattern for the proportion of eggs hatched following a double mating most closely resembled a pattern expected if sperm mixing is occurring. Results obtained in the replicate competition experiment showed that the mean proportion of eggs hatched for the females in the NR group was significantly lower than the proportion hatched in the other two groups. This also supports a model of sperm mixing as a precedence pattern. Values calculated following Boorman and Parker (1976), for the proportion of eggs fertilized by the second male to mate following a double mating, were 0.57 in competition experiment 1 and 0.62 in the replicate. These values indicate that sperm mixing occurs in~ integer.

Etude théorique des propriétés électroniques et optiques des super-réseaux de Si/SiO2

FRANCAIS: L'observation d'une intense luminescence dans les super-réseaux de Si/SiO2 a ouvert de nouvelles avenues en recherche théorique des matériaux à base de silicium, pour des applications éventuelles en optoélectronique. Le silicium dans sa phase cristalline possède un gap indirect, le rendant ainsi moins intéressant vis-à-vis d'autres matériaux luminescents. Concevoir des matériaux luminescents à base de silicium ouvrira donc la voie sur de multiples applications. Ce travail fait état de trois contributions au domaine. Premièrement, différents modèles de super-réseaux de Si/SiO2 ont été conçus et étudiés à l'aide de calculs ab initio afin d'en évaluer les propriétés structurales, électroniques et optiques. Les deux premiers modèles dérivés des structures cristallines du silicium et du dioxyde de silicium ont permis de démontrer l'importance du rôle de l'interface Si/SiO2 sur les propriétés optiques. De nouveaux modèles structurellement relaxés ont alors été construits afin de mieux caractériser les interfaces et ainsi mieux évaluer la portée du confinement sur les propriétés optiques. Deuxièmement, un gap direct dans les modèles structurellement relaxés a été obtenu. Le calcul de l'absorption (par l'application de la règle d'or de Fermi) a permis de confirmer que les propriétés d'absorption (et d'émission) du silicium cristallin sont améliorées lorsque celui-ci est confiné par le SiO2. Un décalage vers le bleu avec accroissement du confinement a aussi été observé. Une étude détaillée du rôle des atomes sous-oxydés aux interfaces a de plus été menée. Ces atomes ont le double effet d'accroître légèrement le gap d'énergie et d'aplanir la structure électronique près du niveau de Fermi. Troisièmement, une application directe de la théorique des transitions de Slater, une approche issue de la théorie de la fonctionnelle de la densité pour des ensembles, a été déterminée pour le silicium cristallin puis comparée aux mesures d'absorption par rayons X. Une très bonne correspondance entre cette théorie et l'expérience est observée. Ces calculs ont été appliqués aux super-réseaux afin d'estimer et caractériser leurs propriétés électroniques dans la zone de confinement, dans les bandes de conduction.

Évaluation économique des services écosystémiques dans la région de Montréal : analyse spatiale et préférences exprimées

Les services écosystémiques (SE) réfèrent aux bénéfices que produisent et soutiennent la biodiversité et les écosystèmes et qui profitent à l’être humain. Dans beaucoup de cas, ils ne sont pas pris en compte dans le système économique. Cette externalisation des SE engendre des décisions sur l’utilisation du territoire et des ressources naturelles qui ignorent leur contribution à la qualité de vie des communautés. Afin notamment de sensibiliser l’opinion publique à l’importance des SE et de mieux les intégrer dans les processus décisionnels, ont été développées des démarches d’évaluation économique des SE. Dans cette thèse, nous avons cherché à comprendre à la fois comment l’utilisation passée et actuelle des sols dans la région de Montréal affecte la valeur des SE et comment ces aménités naturelles sont perçues et valorisées par la population, dans une perspective d’aménagement futur du territoire. Pour ce faire, nous avons utilisé deux approches : l’analyse spatiale recourant aux systèmes d’information géographique et l’analyse des préférences exprimées par des techniques d’enquête. Pour l’analyse spatiale, nous avons combiné des analyses cartographiques à des valeurs monétaires associées aux SE publiées dans la littérature. Nous avons alors estimé la valeur des écosystèmes d’un territoire par le transfert de bénéfices, de prix de marchés directs et de coûts évités. Cette démarche nous a permis de comprendre la relation entre l’utilisation actuelle du territoire du Grand Montréal écologique et la valeur des services fournis par les écosystèmes, que nous avons estimée à 2,2 milliards de dollars par année. Elle nous a permis aussi de mesurer les effets sur la valeur des SE du changement d’utilisation des sols entre les années 1960 et 2010. Nous avons montré que malgré différentes politiques de contrôle et d’encadrement de l’étalement urbain au cours de cette période, les pertes économiques non marchandes liées aux SE s’élèvent à 236 millions de dollars par année. Pour l’analyse des préférences exprimées, nous avons utlilisé deux méthodes, l’évaluation contingente et le choix multi-attributs, avec l’objectif de mesurer le consentement à payer de répondants pour des variations dans l’aménagement du territoire. Nous avons montré d’une part que les répondants valorisent significativement l’incidence des pratiques agro-environnementales sur la qualité de l’environnement et des paysages en consentant à payer entre 159 et 333 dollars par ménage par année pour une amélioration de la diversité du paysage agricole. D’autre part, leur volonté à payer pour l’amélioration de l’état des milieux humides du Québec est estimée entre 389 et 455 dollars par ménage par année. L’utilisation conjointe des deux méthodes nous a permis d’en comparer les résultats. Nous avons en outre démontré que le choix du format de question de valorisation de l’évaluation contingente affecte la convergence des résultats. Enfin, nous avons proposé des pistes de recherches futures portant sur l’intégration des démarches d’analyse biophysique, économique et politique dans des outils de prise de décision mieux adaptés à la dynamique des écosystèmes, de la biodiversité et des communautés humaines.

Conception et développement d'un environnement informatisé d'expérimentations contrôlées et assistées à distance par ordinateur (Ex@O)

La démarche scientifique (ou expérimentale) en milieu scolaire nécessite des savoir-faire expérimentaux qui ne s’acquièrent habituellement qu’en présentiel, c’est-à-dire en laboratoire institutionnel où l’enseignant ou le technicien sont présents et peuvent, à tout moment, assister pleinement l’apprenant dans sa démarche d’investigation scientifique et technologique. Ils peuvent l’orienter, le diriger, susciter sa réflexion, faire des démonstrations réelles ou contrôler son expérimentation en lui montrant comment paramétrer les outils d’expérimentation assistée par ordinateur (ExAO). Pour répondre aux besoins de la formation à distance, cette recherche de développement en didactique des sciences et de la technologie propose de mettre à la disposition des apprenants et des enseignants un environnement de laboratoire informatisé, contrôlé et assisté à distance. Cet environnement, axé sur un microlaboratoire d’ExAO (MicrolabExAO), que nous avons nommé Ex@O pour le distinguer, a été testé de manière fonctionnelle, puis évalué en situation réelle par des étudiants-maîtres et des élèves de l’éducation des adultes qui ont pratiqué et expérimenté la démarche scientifique, en situation de laboratoire réel, mais à distance. Pour ce faire, nous avons couplé le logiciel MicrolabExAO à un logiciel de prise en main à distance avec outils audio et vidéo (Teamviewer). De plus, nous avons créé et inséré, dans le logiciel MicrolabExAO, une aide en ligne pour télécharger et faciliter la prise en main à distance. Puisque cet environnement Ex@O permet de multiplier les contacts des apprenants avec une expérimentation concrète, ce prototype répond bien à l’un des objectifs du Programme de formation de l’école québécoise (PFEQ) qui est de rendre l’apprenant plus actif dans ses apprentissages. Et parce que ce premier prototype d’environnement Ex@O permet d’effectuer des activités en laboratoire à distance, nous avons pu vérifier qu’il met aussi l’accent, non seulement sur les savoirs, mais également sur les savoir-faire expérimentaux en sciences et technologie, traditionnellement développés dans les locaux des laboratoires institutionnels. Notons ici que la démarche expérimentale s’acquiert très majoritairement en laboratoire en pratiquant, souvent et régulièrement, le processus inductif et déductif propre à cette démarche. Cette pratique de la démarche expérimentale, à distance, avec la technologie Ex@O qui l’accompagne, nous a permis de vérifier que celle-ci était possible, voire comparable à la réalisation, pas-à-pas, d’un protocole expérimental effectué dans un laboratoire institutionnel.

Analyse et modélisation de la réponse des détecteurs du projet PICASSO pour la recherche de la matière sombre

Les mesures cosmologiques les plus récentes ont montré la présence d’un type de matière exotique constituant 85% de la masse de l’univers. Ce type de matière non baryonique serait formé de particules neutres, non relativistes, massives et interagissant faiblement avec la matière baryonique. L’ensemble des candidats est regroupé sous le nom générique WIMP (Weakly Interactive Massive Particles). L’expérience PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques de la matière SOmbre) est une expérience utilisant des détecteurs à seuil d’énergie contenant des gouttelettes surchauffées constituées de C4F10. Cette technique de détection est basée sur le principe de la chambre à bulles. Le projet PICASSO a pour but de détecter directement une particule de matière sombre. Le principe de détection est qu’une particule de matière sombre interagissant avec le liquide actif engendre un recul nucléaire du 19F. L’énergie de recul serait suffisante pour engendrer une transition de phase accompagnée d’un signal acoustique enregistrée par des senseurs piézoélectriques. Dans le cadre de ce mémoire, une simulation du taux de comptage de l’étalonnage des détecteurs PICASSO soumis à des neutrons monoénergétiques a été effectuée en utilisant la théorie de Seitz qui décrit les critères pour qu’une transition de phase ait lieu pour un liquide en état de surchauffe. De plus, un modèle calculant le signal acoustique émis lors d’une transition de phase engendré par différents types de radiations a été créé permettant de caractériser la discrimination entre différents bruits de fond en fonction de l’énergie de seuil. Finalement, un outil d’analyse, la localisation des évènements, a été utilisé pour appliquer des coupures sur le volume dans le but d’améliorer la discrimination alpha-neutron.

Effets du vieillissement sur les index électrophysiologiques de l’évaluation des relations spatiales en mémoire de travail visuelle

Le processus de vieillissement humain est un processus complexe qui varie grandement d’une personne à l’autre. Malgré l’ampleur des recherches faites sur le sujet, il reste encore beaucoup à explorer et à comprendre. Cette thèse propose trois expériences qui nous permettent d’améliorer notre compréhension des changements qui s’opèrent dans la mémoire de travail visuelle et l’attention visuospatiale avec la prise en âge. La première expérience propose d’examiner les changements dans les capacités de mémoire de travail visuelle entre des jeunes adultes, des adultes âgés sains et des personnes atteintes de trouble cognitif léger (TCL). De plus, grâce à un suivi fait avec les personnes ayant un TCL, nous avons pu examiner si des différences existaient au niveau comportemental entre les âgés qui ont déclinés vers un type de démence et ceux dont l’état est resté stable. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour étudier les effets du vieillissement sur le cerveau. Les tests neuropsychologiques et les tâches comportementales présentées dans la première expérience en sont un exemple. La neuroimagerie peut aussi s’avérer particulièrement utile. En effet, certaines mesures électrophysiologiques, aussi appelées potentiels reliés aux évènements (PRE), sont associées à des fonctions cognitives précises. Ces composantes nous permettent de suivre ces processus et d’observer les modulations causées par les caractéristiques des stimuli ou l’âge par exemple. C’est le cas de la N2pc (négativité 2 postérieure controlatérale) et de la SPCN (sustained posterior contralateral negativity), des composantes électrophysiologiques liées respectivement à l’attention visuospatiale et la mémoire de travail visuelle. On connait bien ces deux composantes ainsi que les facteurs qui les modulent, or elles sont peu utilisées pour les changements qui occurrent dans l’attention et la mémoire de travail visuelle dans le cadre du processus de vieillissement. Les deuxième et troisième expériences proposent d’utiliser une tâche de recherche visuelle (nombre d’items de couleur et identification d’une relation spatiale entre deux items de couleur) afin d’explorer les changements observables sur ces composantes électrophysiologiques. La deuxième expérience examine l’efficacité d’un paradigme à présentations multiples (‘multiple frame’) afin de mesurer la N2pc et la SPCN chez de jeunes adultes. La troisième expérience a pour but d’examiner les effets du vieillissement normal sur l’amplitude et la latence de la N2pc et la SPCN en utilisant le même type de tâche de recherche visuelle.