Progress in a-Si:H/c-Si heterojunction emitters obtained by Hot-Wire CVD at 200°C

In this work, we investigate heterojunction emitters deposited by Hot-Wire CVD on p-type crystalline silicon. The emitter structure consists of an n-doped film (20 nm) combined with a thin intrinsic hydrogenated amorphous silicon buffer layer (5 nm). The microstructure of these films has been studied by spectroscopic ellipsometry in the UV-visible range. These measurements reveal that the microstructure of the n-doped film is strongly influenced by the amorphous silicon buffer. The Quasy-Steady-State Photoconductance (QSS-PC) technique allows us to estimate implicit open-circuit voltages near 700 mV for heterojunction emitters on p-type (0.8 Ω·cm) FZ silicon wafers. Finally, 1 cm 2 heterojunction solar cells with 15.4% conversion efficiencies (total area) have been fabricated on flat p-type (14 Ω·cm) CZ silicon wafers with aluminum back-surface-field contact.

SELLUTEHTAAN HÖYRYVERKON YLIJÄÄMÄENERGIAN HALLINNAN PARANTAMINEN

Tässä työssä on selvitetty sellutehtaan höyryverkosta tehtaan ulkopuolelle myytävän ylijäämähöyryn määrän ja paineen nopeaan vaihteluun vaikuttavia tekijöitä. Työssä on tarkasteltu höyryn kehityksen ja kulutuksen vaihtelun vaikutusta ylijäämähöyryyn. Lisäksi on tarkasteltu mahdollisuuksia edellä mainittujen häiriöiden tasaamiseksi. Työssä on selvitetty teoriaa, joka vaikuttaa sellutehtaan höyryn kehitykseen ja kulutukseen. Lisäksi on selvitetty energiataselaskennan ja höyryverkon hallintaa parantavien toimenpiteiden teoriaa. Omana kokonaisuutena on sellutehtaan höyryn kehityksen ja kulutuksen tarkastelu sekä selvitys tehtaan höyryverkon hallinnan nykytilasta. Höyryverkolle on muodostettu energiatase. Työn tuloksia varten on kerätty ja tallennettu mittapistetietoa tiedonkeräysjärjestelmän avulla eri höyryverkon mittapisteistä. Työn tuloksina on mainittu useita höyryverkon hallintaa parantavia toteutuskelpoisia asioita ja toimenpiteitä. Työllä on luotu pohjaa menetelmälle, joka ohjaa energian kehitystä vastaamaan sellun tuotannon tarvitsemaa energiamäärää. Samalla saataisiin paremmin hallittua ylijäämähöyryä ja sen määrän sekä paineen vaihtelu vähentyisi.

pH:n stabiilisuus ditioniittivalkaistulla neutraalilla LWC-prosessilla

Tässä työssä Oy Keskuslaboratoriossa sijaitsevalla kiertovesisimulaattorilla on tutkittiu ditioniittivalkaisun ja hylyn määrän vaikutusta pH:n stabiilisuuteen ja häiriöaineiden määrään neutraalissa LWC-prosessissa. Lisäksi on tutkittu ditioniitin määrän seisokkien ja valkaisuviiveiden vaikutusta. Kirjallisuusosassa tutustutaan ditioniittivalkaisuun ja valkaisun kemiaan sekä kalsiumkarbonaatin liukenemiseen. Lyhyesti selvitetään myös paperikoneen vesikiertoja sekä prosessissa olevia häiriöaineita. Karbonaatin liukenemisen osalta tarkastellaan myös mahdollisuutta mallintaa prosessia. Diplomityön aikana ajettiin yhdeksän simulaattoriajoa, jotka ajettiin kahden tai kolmen ajon sarjoissa. Ajoja ajettiin kolmella eri hylkymäärällä. Ditioniittivalkaisun lisäksi suoritettiin referenssiajoja ilman valkaisua. Lyhyen kierron pH pyrittiin pääosin säätämään seitsemään. Valkaisuviiveiden ja yli-yön kestävien seisokkien vaikutusta tutkittiin myös. Kokeissa todettiin ditioniitin alentavan pH tasoa. Tämä pH:n aleneminen johtaa kalsiumkarbonaatin liukenemiseen kalsiumkarbonaatin pyrkiessä puskuroimaan pH:n laskua. Valkaisureaktiossa syntyy negatiivisesti varauruneita yhdisteitä, jotka lisäävät prosessin anionisuutta. Ditioniitin valkaisuvaikutus näkyi lopputuotteen vaaleuden kasvuna sekä kieroveden värillisten yhdisteiden vähenemisenä. Ditioniittivalkaisu näytti poistavan myös noin 30% ligniinistä. Lipofiilisiin uuteaineisiin ditioniitilla ei ollut vaikutusta. Riittävä ditioniittiannos kokeiden perusteella on korkeintaan 1% ditioniittiä käytetyn mekaanisen massan määrästä. Korkeammalla annostuksella ei ollut vaikutusta vaaleuteen. Valkaisuaikana 30 minuuttia on riittävä. Pidempien valkaisuviiveiden ja seisokkien aikana valkaisussa syntyvän sulfiitin todettiin muuttuvan sulfaatiksi. Hylyn määrän lisääminen nosti pH:ta, varausta, johtokykyä ja liuenneen kalsiumin määrään. Hylyn määrän lisäminen paransi myös optisia ominaisuuksia, mikä johtui osin hylyn sisältämästä kalsiumkarbonaatista ja osin hylyn sisältämästä mekaanisesta massasta, joka oli valkaistua.

Safer-drinking strategies used by chronically homeless individuals with alcohol dependence.

Chronically homeless individuals with alcohol dependence experience severe alcohol-related consequences. It is therefore important to identify factors that might be associated with reduced alcohol-related harm, such as the use of safer-drinking strategies. Whereas effectiveness of safer-drinking strategies has been well-documented among young adults, no studies have explored this topic among more severely affected populations, such as chronically homeless individuals with alcohol dependence. The aims of this study were thus to qualitatively and quantitatively document safer-drinking strategies used in this population. Participants (N=31) were currently or formerly chronically homeless individuals with alcohol dependence participating in a pilot study of extended-release naltrexone and harm-reduction counseling. At weeks 0 and 8, research staff provided a list of safer-drinking strategies for participants to endorse. Implementation of endorsed safer-drinking strategies was recorded at the next appointment. At both time points, strategies to buffer the effects of alcohol on the body (e.g., eating prior to and during drinking) were most highly endorsed, followed by changing the manner in which one drinks (e.g., spacing drinks), and reducing alcohol consumption. Quantitative analyses indicated that all participants endorsed safer-drinking strategies, and nearly all strategies were implemented (80-90% at weeks 0 and 8, respectively). These preliminary findings indicate that chronically homeless people with alcohol dependence use strategies to reduce harm associated with their drinking. Larger randomized controlled trials are needed to test whether interventions that teach safer-drinking strategies may reduce overall alcohol-related harm in this population.

Label-free detection of tobramycin in serum by transmission-localized surface plasmon resonance.

In order to improve the efficacy and safety of treatments, drug dosage needs to be adjusted to the actual needs of each patient in a truly personalized medicine approach. Key for widespread dosage adjustment is the availability of point-of-care devices able to measure plasma drug concentration in a simple, automated, and cost-effective fashion. In the present work, we introduce and test a portable, palm-sized transmission-localized surface plasmon resonance (T-LSPR) setup, comprised of off-the-shelf components and coupled with DNA-based aptamers specific to the antibiotic tobramycin (467 Da). The core of the T-LSPR setup are aptamer-functionalized gold nanoislands (NIs) deposited on a glass slide covered with fluorine-doped tin oxide (FTO), which acts as a biosensor. The gold NIs exhibit localized plasmon resonance in the visible range matching the sensitivity of the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor employed as a light detector. The combination of gold NIs on the FTO substrate, causing NIs size and pattern irregularity, might reduce the overall sensitivity but confers extremely high stability in high-ionic solutions, allowing it to withstand numerous regeneration cycles without sensing losses. With this rather simple T-LSPR setup, we show real-time label-free detection of tobramycin in buffer, measuring concentrations down to 0.5 μM. We determined an affinity constant of the aptamer-tobramycin pair consistent with the value obtained using a commercial propagating-wave based SPR. Moreover, our label-free system can detect tobramycin in filtered undiluted blood serum, measuring concentrations down to 10 μM with a theoretical detection limit of 3.4 μM. While the association signal of tobramycin onto the aptamer is masked by the serum injection, the quantification of the captured tobramycin is possible during the dissociation phase and leads to a linear calibration curve for the concentrations over the tested range (10-80 μM). The plasmon shift following surface binding is calculated in terms of both plasmon peak location and hue, with the latter allowing faster data elaboration and real-time display of the results. The presented T-LSPR system shows for the first time label-free direct detection and quantification of a small molecule in the complex matrix of filtered undiluted blood serum. Its uncomplicated construction and compact size, together with the remarkable performances, represent a leap forward toward effective point-of-care devices for therapeutic drug concentration monitoring.

Production Control Principles in Printed Wiring Board Fabrication

Työn tavoitteena oli kuvata piirilevyvalmistaja Aspocomp Oy:n Espoon tehtaan tämän hetkinen tuotannonohjausperiaate ja tunnistaa siinä esiintyvät puutteet sekä kehittää vaihtoehtoinen tuotannonohjausperiaate piirilevyvalmistukseen. Vaihtoehtoisen ohjausperiaatteen lähtökohtana oli tuotannonohjauksen sopeuttaminen vaativaan ja jatkuvasti muuttuvaan liiketoimintaympäristöön. Työn teoreettinen osa keskittyi tuotannonohjauksen eri lähestymistapoihin. Kirjallisuuskatsauksessa esitetään eri tuotannonohjausperiaatteiden keskeiset sisällöt, jotka muodostavat rungon toimivalle tuotannonohjauskäytännölle. Työn kokeellinen osa keskittyi Espoon piirilevytehtaan tuotannonohjausperiaatteen selvittämiseen. Espoon piirilevytehtaan nykyisessä tuotannonohjausperiaatteessa havaittujen ongelmakohtien ja liiketoimintaympäristön vaatimusten perusteella kehitettiin vaihtoehtoinen tuotannonohjaustapa. Vaihtoehtoisen tuotannonohjaustavan päämääränä oli läpimenoajan lyhentäminen sekä tuotannon parempi hallittavuus. Vaihtoehtoinen toimintamalli tavoitteiden saavuttamiseksi perustuu pullonkaulateoriaan, jossa keskeisin muutos nykyiseen toimintamalliin oli puolivalmisteiden varastointi toimitusajan lyhentämiseksi sekä tuotantovolyymin heilahdusten vaikutusten vähentämiseksi. Työn kokeellisessa osassa ilmeni, että kysynnän muutokset ja kapasiteetin suunnittelun puute aiheuttivat ongelmia piirilevytehtaan tuotannonohjauksessa.

Biologisen jätevedenpuhdistuksen ilmastuksen tehostaminen

Työssä tutkittiin, mikä on kustannustehokkain tapa lisätä ilmastuskapasiteettia ja selvitettiin, saostaako vesilaitokselta flotaatioaltaasta poistettava ferrisulfaattisakka jäteveden fosforia esiselkeyttimessä. Työssä määritettiin teoreettinen hapentarve ilmastusaltaassa maksimikuormituksen aikana ja hapensiirtonopeus jäteveteen olemassa olevalla laitteistolla. Hapensiirtonopeuden funktion korjauskertoimet  ja  sekä kokonaishapensiirtokerroin määritettiin laboratorio-olosuhteissa. Lisäksi laskettiin kuinka paljon nykyisten ilmastimien kautta saadaan happea jäteveteen liukenemaan ja verrattiin tätä lukua teoreettiseen hapentarpeeseen. Jälkimmäistä menettelytapaa käyttäen arvioitiin lisähapen tarve. Tulokseksi saatiin, että maksimi BOD-kuormituksen aikana happea tarvitsee saada jäteveteen liuotettua 5200 m³/d lisää. Ilmastuskapasiteetin lisäyksen kustannuslaskelmassa verrattiin neljää vaihtoehtoa: puhdasta happea liuotettuna happimattojen kautta tai OKI-ilmastimen kautta, onsite-happilaitoksen puhdasta happea liuotettuna OKI-ilmastimen kautta tai ilman happea liuotettuna jäteveteen EDI-ilmastimien kautta. Laskelmat osoittivat uusien EDI-ilmastimien hankinnan olevan edullisin vaihtoehto pitkällä aikavälillä. Vaikka EDI-ilmastimien investointikustannukset ovat korkeat, tulevat ne käyttökustannuksiltaan kaikkein edullisimmaksi. Vesilaitokselta tulevan rautasuolasakan fosforia saostavaa vaikutusta tutkittiin laboratoriossa astiakokein. Näytteet otettiin vesilaitokselta jätevesilaitokselle menevästä rautasuolasakasta sekä esiselkeyttimen kirkasteesta. Näitä eri suhteissa keskenään sekoittamalla saatiin selville, että rautasuolasakka ja sakan mukana tuleva reagoimaton rautasuola saostavat liukoista ja kokonaisfosforia esiselkeytyksessä.

Genetic consequences of population expansions and contractions in the common hippopotamus (Hippopotamus amphibius) since the Late Pleistocene.

Over the past two decades, an increasing amount of phylogeographic work has substantially improved our understanding of African biogeography, in particular the role played by Pleistocene pluvial-drought cycles on terrestrial vertebrates. However, still little is known on the evolutionary history of semi-aquatic animals, which faced tremendous challenges imposed by unpredictable availability of water resources. In this study, we investigate the Late Pleistocene history of the common hippopotamus (Hippopotamus amphibius), using mitochondrial and nuclear DNA sequence variation and range-wide sampling. We documented a global demographic and spatial expansion approximately 0.1-0.3 Myr ago, most likely associated with an episode of massive drainage overflow. These events presumably enabled a historical continent-wide gene flow among hippopotamus populations, and hence, no clear continental-scale genetic structuring remains. Nevertheless, present-day hippopotamus populations are genetically disconnected, probably as a result of the mid-Holocene aridification and contemporary anthropogenic pressures. This unique pattern contrasts with the biogeographic paradigms established for savannah-adapted ungulate mammals and should be further investigated in other water-associated taxa. Our study has important consequences for the conservation of the hippo, an emblematic but threatened species that requires specific protection to curtail its long-term decline.

Nanocharacterization of Soft Biological Samples in Shear Mode with Quartz Tuning Fork Probes

Quartz tuning forks are extremely good resonators and their use is growing in scanning probe microscopy. Nevertheless, only a few studies on soft biological samples have been reported using these probes. In this work, we present the methodology to develop and use these nanosensors to properly work with biological samples. The working principles, fabrication and experimental setup are presented. The results in the nanocharacterization of different samples in different ambients are presented by using different working modes: amplitude modulation with and without the use of a Phase-Locked Loop (PLL) and frequency modulation. Pseudomonas aeruginosa bacteria are imaged in nitrogen using amplitude modulation. Microcontact printed antibodies are imaged in buffer using amplitude modulation with a PLL. Finally, metastatic cells are imaged in air using frequency modulation.

Counter-propagating dual-trap optical tweezers based on linear momentum conservation

We present a dual-trap optical tweezers setup which directly measures forces using linear momentum conservation. The setup uses a counter-propagating geometry, which allows momentum measurement on each beam separately. The experimental advantages of this setup include low drift due to all-optical manipulation, and a robust calibration (independent of the features of the trapped object or buffer medium) due to the force measurement method. Although this design does not attain the high-resolution of some co-propagating setups, we show that it can be used to perform different single molecule measurements: fluctuation-based molecular stiffness characterization at different forces and hopping experiments on molecular hairpins. Remarkably, in our setup it is possible to manipulate very short tethers (such as molecular hairpins with short handles) down to the limit where beads are almost in contact. The setup is used to illustrate a novel method for measuring the stiffness of optical traps and tethers on the basis of equilibrium force fluctuations, i.e., without the need of measuring the force vs molecular extension curve. This method is of general interest for dual trap optical tweezers setups and can be extended to setups which do not directly measure forces.

Control of doped layers in p-i-n microcrystalline solar cells fully deposited with HWCVD

In this paper, the influence of the deposition conditions on the performance of p-i-n microcrystalline silicon solar cells completely deposited by hot-wire chemical vapor deposition is studied. With this aim, the role of the doping concentration, the substrate temperature of the p-type layer and of amorphous silicon buffer layers between the p/i and i/n microcrystalline layers is investigated. Best results are found when the p-type layer is deposited at a substrate temperature of 125 °C. The dependence seen of the cell performance on the thickness of the i layer evidenced that the efficiency of our devices is still limited by the recombination within this layer, which is probably due to the charge of donor centers most likely related to oxygen.

Pom1 gradient buffering through intermolecular auto-phosphorylation.

Concentration gradients provide spatial information for tissue patterning and cell organization, and their robustness under natural fluctuations is an evolutionary advantage. In rod-shaped Schizosaccharomyces pombe cells, the DYRK-family kinase Pom1 gradients control cell division timing and placement. Upon dephosphorylation by a Tea4-phosphatase complex, Pom1 associates with the plasma membrane at cell poles, where it diffuses and detaches upon auto-phosphorylation. Here, we demonstrate that Pom1 auto-phosphorylates intermolecularly, both in vitro and in vivo, which confers robustness to the gradient. Quantitative imaging reveals this robustness through two system's properties: The Pom1 gradient amplitude is inversely correlated with its decay length and is buffered against fluctuations in Tea4 levels. A theoretical model of Pom1 gradient formation through intermolecular auto-phosphorylation predicts both properties qualitatively and quantitatively. This provides a telling example where gradient robustness through super-linear decay, a principle hypothesized a decade ago, is achieved through autocatalysis. Concentration-dependent autocatalysis may be a widely used simple feedback to buffer biological activities.

Control de respiració en temps real per dispositius Android

El projecte està basat en la creació d'una aplicació per dispositius mòbils android i que fent servir l'ús del micròfon capturi el so que genera l'usuari i pugui determinar si s'està respirant i en quin punt de la respiració es troba l'usuari. S'ha dut a terme una filosofia de disseny orientada a l'usuari (DCU) de manera que el primer pas ha sigut realitzar un prototip i un 'sketch'. A continuació, s'han realitzat 10 aplicacions test i en cadascuna d'elles s'ha ampliat la funcionalitat fins a arribar a obtenir una aplicació base que s'aproxima al disseny inicial generat per mitjà del prototip. El més important dels dissenys algorísmics que s'han realitzat per la aplicació es la capacitat de processar el senyal en temps real, ja que fins i tot s'ha pogut aplicar la transformada ràpida de Fourier (FFT) en temps real sense que el rendiment de l'aplicació es veies afectat. Això ha sigut possible gràcies al disseny del processament amb doble buffer i amb un fil d'execució dedicat independent del fil principal d'execució del programa 'UI Thread'

Domain matched epitaxial growth of Bi1.5Zn1Nb1.5O7 thin films by pulsed laser deposition

Bi1.5Zn1Nb1.5O7 (BZN) epitaxial thin films were grown by pulsed laser deposition on Al2O3 with a double ZnO buffer layer through domain matching epitaxy (DME) mechanism. The pole figure analysis and reciprocal space mapping revealed the single crystalline nature of the thin film. The pole figure analysis also shows a 60º twinning for the (222) oriented crystals. Sharp intense spots in the SAED pattern also indicate the high crystalline nature of BZN thin film. The Fourier filtered HRTEM images of the BZN-ZnO interface confirms the domain matched epitaxy of BZN with ZnO buffer. An electric field dependent dielectric tunability of 68% was obtained for the BZN thin films with inter digital capacitors patterned over the film.

Glyoxysomal malate-dehydrogenase and malate synthase from Soybean cotyledons (Glycine max. L.): Enzyme association, antibody-production and cDNA cloning

In order to investigate a possible association between soybean malate synthase (MS; L-malate glyoxylate-lyase, CoA-acetylating, EC 4.1.3.2) and glyoxysomal malate dehydrogenase (gMDH; (S)-malate: NAD(+) oxidoreductase, EC 1.1.1.37), two consecutive enzymes in the glyoxylate cycle, their elution profiles were analyzed on Superdex 200 HR fast protein liquid chromatography columns equilibrated in low- and high-ionic-strength buffers. Starting with soluble proteins extracted from the cotyledons of 5-d-old soybean seedlings and a 45% ammonium sulfate precipitation, MS and gMDH coeluted on Superdex 200 HR (low-ionic-strength buffer) as a complex with an approximate relative molecular mass (M(r)) of 670000. Dissociation was achieved in the presence of 50 mM KCl and 5 mM MgCl2, with the elution of MS as an octamer of M, 510 000 and of gMDH as a dimer of M, 73 000. Polyclonal antibodies raised to the native copurified enzymes recognized both denatured MS and gMDH on immunoblots, and their native forms after gel filtration. When these antibodies were used to screen a lambda ZAP II expression library containing cDNA from 3-d-old soybean cotyledons, they identified seven clones encoding gMDH, whereas ten clones encoding MS were identified using an antibody to SDS-PAGE-purified MS. Of these cDNA clones a 1.8 kb clone for MS and a 1.3-kb clone for gMDH were fully sequenced. While 88% identity was found between mature soybean gMDH and watermelon gMDH, the N-terminal transit peptides showed only 37% identity. Despite this low identity, the soybean gMDH transit peptide conserves the consensus R(X(6))HL motif also found in plant and mammalian thiolases.