The Beneficial Effects of Motivational Self-Talk on Endurance Performance and Cognitive Function in the Heat

The role of psychological strategies on endurance performance and cognitive function in the heat is unclear. This thesis tested the effects of a two-week motivational self-talk (MST) intervention - specific to heat stress - on endurance capacity and cognitive function in the heat (35°C 50% RH). The study utilized a pre-test / post-test design testing endurance capacity using a time to exhaustion test (TTE) after exercise-induced hyperthermia. Cognitive function (e.g executive function) was tested at baseline in thermoneutral (22°C 30% RH), before (R1) and after the TTE (R2). MST led to a significant improvement (~30%) in TTE and significantly faster completion time with fewer errors made on executive function tasks at baseline and R2, but not in R1, while there were no differences in the control group. Overall, these results indicate that using a top-down regulation strategy consisting of self-contextualized MST can improve physical and cognitive performance in the heat.

Wait Times to Rheumatology and Rehabilitation Services for Persons with Arthritis in Quebec

L’arthrite est l’une des causes principales de douleur et d’incapacité auprès de la population canadienne. Les gens atteints d’arthrite rhumatoïde (AR) devraient être évalués par un rhumatologue moins de trois mois suivant l’apparition des premiers symptômes et ce afin de débuter un traitement médical approprié qui leur sera bénéfique. La physiothérapie et l’ergothérapie s’avèrent bénéfiques pour les patients atteints d’ostéoarthrite (OA) et d’AR, et aident à réduire l’incapacité. Notre étude a pour but d’évaluer les délais d’attente afin d’obtenir un rendez-vous pour une consultation en rhumatologie et en réadaptation dans le système de santé public québécois, et d’explorer les facteurs associés. Notre étude est de type observationnel et transversal et s’intéresse à la province de Québec. Un comité d’experts a élaboré trois scénarios pour les consultations en rhumatologie : AR présumée, AR possible, et OA présumée ; ainsi que deux scénarios pour les consultations en réadaptation : AR diagnostiquée, OA diagnostiquée. Les délais d’attente ont été mesurés entre le moment de la requête initiale et la date de rendez-vous fixée. L’analyse statistique consiste en une analyse descriptive de même qu’une analyse déductive, à l’aide de régression logistique et de comparaison bivariée. Parmi les 71 bureaux de rhumatologie contactés, et pour tous les scénarios combinés, 34% ont donné un rendez-vous en moins de trois mois, 32% avaient une attente de plus de trois mois et 34% ont refusé de fixer un rendez-vous. La probabilité d’obtenir une évaluation en rhumatologie en moins de trois mois est 13 fois plus grande pour les cas d’AR présumée par rapport aux cas d’OA présumée (OR=13; 95% Cl [1.70;99.38]). Cependant, 59% des cas d’AR présumés n’ont pas obtenu rendez-vous en moins de trois mois. Cent centres offrant des services publics en réadaptation ont été contactés. Pour tous les scénarios combinés, 13% des centres ont donné un rendez-vous en moins de 6 mois, 13% entre 6 et 12 mois, 24% avaient une attente de plus de 12 mois et 22% ont refusé de fixer un rendez-vous. Les autres 28% restant requéraient les détails d’une évaluation relative à l’état fonctionnel du patient avant de donner un rendez-vous. Par rapport aux services de réadaptation, il n’y avait aucune différence entre les délais d’attente pour les cas d’AR ou d’OA. L’AR est priorisée par rapport à l’OA lorsque vient le temps d’obtenir un rendez-vous chez un rhumatologue. Cependant, la majorité des gens atteints d’AR ne reçoivent pas les services de rhumatologie ou de réadaptation, soit physiothérapie ou ergothérapie, dans les délais prescrits. De meilleures méthodes de triage et davantage de ressources sont nécessaires.

Développement d’un algorithme de branch-and-price-and-cut pour le problème de conception de réseau avec coûts fixes et capacités

De nombreux problèmes en transport et en logistique peuvent être formulés comme des modèles de conception de réseau. Ils requièrent généralement de transporter des produits, des passagers ou encore des données dans un réseau afin de satisfaire une certaine demande tout en minimisant les coûts. Dans ce mémoire, nous nous intéressons au problème de conception de réseau avec coûts fixes et capacités. Ce problème consiste à ouvrir un sous-ensemble des liens dans un réseau afin de satisfaire la demande, tout en respectant les contraintes de capacités sur les liens. L'objectif est de minimiser les coûts fixes associés à l'ouverture des liens et les coûts de transport des produits. Nous présentons une méthode exacte pour résoudre ce problème basée sur des techniques utilisées en programmation linéaire en nombres entiers. Notre méthode est une variante de l'algorithme de branch-and-bound, appelée branch-and-price-and-cut, dans laquelle nous exploitons à la fois la génération de colonnes et de coupes pour la résolution d'instances de grande taille, en particulier, celles ayant un grand nombre de produits. En nous comparant à CPLEX, actuellement l'un des meilleurs logiciels d'optimisation mathématique, notre méthode est compétitive sur les instances de taille moyenne et supérieure sur les instances de grande taille ayant un grand nombre de produits, et ce, même si elle n'utilise qu'un seul type d'inégalités valides.

Low cost synthesis of cathode and anode materials for lithium-ion batteries

Dans cette thèse, nous démontrons des travaux sur la synthèse à faible coût des matériaux de cathode et l'anode pour les piles lithium-ion. Pour les cathodes, nous avons utilisé des précurseurs à faible coût pour préparer LiFePO4 et LiFe0.3Mn0.7PO4 en utilisant une méthode hydrothermale. Tout d'abord, des matériaux composites (LiFePO4/C) ont été synthétisés à partir d'un précurseur de Fe2O3 par une procédé hydrothermique pour faire LiFePO4(OH) dans une première étape suivie d'une calcination rapide pour le revêtement de carbone. Deuxièmement, LiFePO4 avec une bonne cristallinité et une grande pureté a été synthétisé en une seule étape, avec Fe2O3 par voie hydrothermale. Troisièmement, LiFe0.3Mn0.7PO4 a été préparé en utilisant Fe2O3 et MnO comme des précurseurs de bas coûts au sein d'une méthode hydrothermale synthétique. Pour les matériaux d'anode, nous avons nos efforts concentré sur un matériau d'anode à faible coût α-Fe2O3 avec deux types de synthèse hydrothermales, une a base de micro-ondes (MAH) l’autre plus conventionnelles (CH). La nouveauté de cette thèse est que pour la première fois le LiFePO4 a été préparé par une méthode hydrothermale en utilisant un précurseur Fe3+ (Fe2O3). Le Fe2O3 est un précurseur à faible coût et en combinant ses coûts avec les conditions de synthèse à basse température nous avons réalisé une réduction considérable des coûts de production pour le LiFePO4, menant ainsi à une meilleure commercialisation du LiFePO4 comme matériaux de cathode dans les piles lithium-ion. Par cette méthode de préparation, le LiFePO4/C procure une capacité de décharge et une stabilité de cycle accrue par rapport une synthétisation par la méthode à l'état solide pour les mêmes précurseurs Les résultats sont résumés dans deux articles qui ont été récemment soumis dans des revues scientifiques.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Drawing in the margins : identity and subjectivity in contemporary autobiographical comics

Mon projet de thèse démontre comment le genre de la bande dessinée peut être mobilisé de façon à déstabiliser les idéologies identitaires dominantes dans un contexte autobiographique. À partir de théories contemporaines de récits de vie et de leurs emphase sur la construction du sujet au travers du processus autobiographique, j’explore les façons par lesquelles les propriétés formelles de la bande dessinée permettent aux artistes féminines et minoritaires d’affirmer leurs subjectivités et de s’opposer aux idéaux hégémoniques reliés à la représentation du genre, du traumatisme, de la sexualité, de l’ethnicité, et du handicap, en s’auto-incarnant à même la page de bande dessinée. Par une analyse visuelle formelle, ma thèse prouve que les esthétiques hyper-personnelles du dessin à la main découlant d’une forme ancrée dans l’instabilité générique et le (re)mixage continu des codes verbaux et visuels permettent aux artistes de déstabiliser les régimes de représentation conventionnels dans une danse complexe d’appropriation et de resignification qui demeure toujours ouverte à la création de nouveaux sens. Suite à l’introduction, mon second chapitre explique la résistance de Julie Doucet par rapport aux plaisirs visuels découlant de la contemplation des femmes dans la bande dessinée par son utilisation du concept originairement misogyne de la matérialité féminine grotesque comme principe génératif à partir duquel elle articule une critique de la forme et du contenu des représentations normatives et restrictives du corps féminin. Le troisième chapitre considère la capacité de la bande dessinée à représenter le traumatisme, et se penche sur les efforts de Phoebe Gloeckner visant à faire face aux abus sexuels de son enfance par l’entremise d’un retour récursif sur des souvenirs visuels fondamentaux. Le chapitre suivant maintient que la nature sérielle de la bande dessinée, sa multimodalité et son association à la culture zine, fournissent à Ariel Schrag les outils nécessaires pour expérimenter sur les codes visuels et verbaux de façon à décrire et à affirmer le sens identitaire en flux de l’adolescent queer dans sa quadrilogie expérimentale Künstlerroman. Le cinquième chapitre suggère que l’artiste de provenance Libanaise Toufic El Rassi utilise la forme visuelle pour dénoncer les mécanismes générateurs de préjugés anti-Arabes, et qu’il affirme son identité grâce au pouvoir de rhétorique temporaire que lui procure l’incarnation d’un stéréotype connu. Mon dernier chapitre démontre comment Al Davison emploie la bande dessinée pour mettre en scène des rencontres d’observations dynamiques avec le spectateur implicite pouvant potentiellement aider l’auteur à éviter le regard objectivant généralement associé à la perception du handicap.

Semiautomated 3D liver segmentation using computed tomography and magnetic resonance imaging

Le foie est un organe vital ayant une capacité de régénération exceptionnelle et un rôle crucial dans le fonctionnement de l’organisme. L’évaluation du volume du foie est un outil important pouvant être utilisé comme marqueur biologique de sévérité de maladies hépatiques. La volumétrie du foie est indiquée avant les hépatectomies majeures, l’embolisation de la veine porte et la transplantation. La méthode la plus répandue sur la base d'examens de tomodensitométrie (TDM) et d'imagerie par résonance magnétique (IRM) consiste à délimiter le contour du foie sur plusieurs coupes consécutives, un processus appelé la «segmentation». Nous présentons la conception et la stratégie de validation pour une méthode de segmentation semi-automatisée développée à notre institution. Notre méthode représente une approche basée sur un modèle utilisant l’interpolation variationnelle de forme ainsi que l’optimisation de maillages de Laplace. La méthode a été conçue afin d’être compatible avec la TDM ainsi que l' IRM. Nous avons évalué la répétabilité, la fiabilité ainsi que l’efficacité de notre méthode semi-automatisée de segmentation avec deux études transversales conçues rétrospectivement. Les résultats de nos études de validation suggèrent que la méthode de segmentation confère une fiabilité et répétabilité comparables à la segmentation manuelle. De plus, cette méthode diminue de façon significative le temps d’interaction, la rendant ainsi adaptée à la pratique clinique courante. D’autres études pourraient incorporer la volumétrie afin de déterminer des marqueurs biologiques de maladie hépatique basés sur le volume tels que la présence de stéatose, de fer, ou encore la mesure de fibrose par unité de volume.

A prospective two-year examination of cognitive and behavioral correlates of provoked vestibulodynia outcomes.

Note de l'éditeur : This article may not exactly replicate the final version published in the journal. It is not the copy of record. / Cet article ne constitue pas la version officielle, et peut différer de la version publiée dans la revue.

Lithium Containing Complex Metal Oxides and Metal phosphates:Investigations on their synthesis and various characterizations for rechargeable lithium battery applications

The work presented in the thesis is centered around two important types of cathode materials, the spinel structured LixMn204 (x =0.8to1.2) and the phospho -oIivine structured LiMP04 (M=Fe and Ni). The spinel system LixMn204, especially LiMn204 corresponding to x= 1 has been extensively investigated to understand its structural electrical and electrochemical properties and to analyse its suitability as a cathode material in rechargeable lithium batteries. However there is no reported work on the thermal and optical properties of this important cathode material. Thermal diffusivity is an important parameter as far as the operation of a rechargeable battery is concerned. In LixMn204, the electronic structure and phenomenon of Jahn-Teller distortion have already been established theoretically and experimentally. Part of the present work is an attempt to use the non-destructive technique (NDT) of photoacoustic spectroscopy to investigate the nature of the various electronic transitions and to unravel the mechanisms leading to the phenomenon of J.T distortion in LixMn204.The phospho-olivines LiMP04 (M=Fe, Ni, Mn, Co etc) are the newly identified, prospective cathode materials offering extremely high stability, quite high theoretical specific capacity, very good cycIability and long life. Inspite of all these advantages, most of the phospho - olivines especially LiFeP04 and LiNiP04 show poor electronic conductivity compared to LixMn204, leading to low rate capacity and energy density. In the present work attempts have been made to improve the electronic conductivity of LiFeP04 and LiNiP04 by adding different weight percentage MWNT .It is expected that the addition of MWNT will enhance the electronic conductivity of LiFeP04 and LiNiP04 with out causing any significant structural distortions, which is important in the working of the lithium ion battery.

Price, profitability and employment in the handloom industry in kerala

The present study is on the nature, problems and prospects of the handloom industry in Kerala. The problems of the industry are mostly in the nature of low earnings of the workers, underutilisation of the existing capacity and low profit in its various sectors. The majority of the handloom co-operative societies are either dormant or facing liquidation. The income and employment of weavers are so pitiably low that they are living in utter poverty and starvation. Frequent price fluctuations of yarns, dyes and chemicals increase the cost of production and reduce the profitability. Consequently handloom fabrics are not able to compete with mill cloths and powerloom products. Accumulating the unsold stocks in the godowns of co-operative societies and with master weavers has become the practice of the day. Spinning mills in Kerala are producing only lower counts of yarns. S, handloom industry has to depend on textile mills in Tamil Nadu for higher counts of yarn. They create artificial scarcity and increase the prices exflorbitantly. Wage rates prevailing in Kerala are higher than those in Tamil Hadu. So rich master weavers are migrating to Tamil.Nadu and exporting the fabrics. under the label 'Kera1a Handlooms'. Governmental efforts to tackle the crisis by way of rebates and subsidies are found to be futile.

Structural, electrical and electrochemical characterization of high frequency magnetron sputtered spinel oxide cathode films for lithium ion battery applications

The main challenges in the deposition of cathode materials in thin film form are the reproduction of stoichiometry close to the bulk material and attaining higher rates of deposition and excellent crystallinity at comparatively lower annealing temperatures. There are several methods available to develop stoichiometric thin film cathode materials including pulsed laser deposition; plasma enhanced chemical vapor deposition, electron beam evaporation, electrostatic spray deposition and RF magnetron sputtering. Among them the most versatile method is the sputtering technique, owing to its suitability for micro-fabricating the thin film batteries directly on chips in any shape or size, and on flexible substrates, with good capacity and cycle life. The main drawback of the conventional sputtering technique using RF frequency of 13.56MHz is its lower rate of deposition, compared to other deposition techniques A typical cathode layer for a thin film battery requires a thickness around one micron. To deposit such thick layers using convention RF sputtering, longer time of deposition is required, since the deposition rate is very low, which is typically 10-20 Å/min. This makes the conventional RF sputtering technique a less viable option for mass production in an economical way. There exists a host of theoretical and experimental evidences and results that higher excitation frequency can be efficiently used to deposit good quality films at higher deposition rates with glow discharge plasma. The effect of frequencies higher than the conventional one (13.56MHz) on the RF magnetron sputtering process has not been subjected to detailed investigations. Attempts have been made in the present work, to sputter deposit spinel oxide cathode films, using high frequency RF excitation source. Most importantly, the major challenge faced by the thin film battery based on the LiMn2O4 cathode material is the poor capacity retention during charge discharge cycling. The major causes for the capacity fading reported in LiMn2O4cathode materials are due to, Jahn-Teller distortion, Mn2+ dissolution into the electrolyte and oxygen loss in cathode material during cycling. The work discussed in this thesis is an attempt on overcoming the above said challenges and developing a high capacity thin film cathode material.

Lignin recovery, Biochar Production and Decolourisation of Coir pith Black Liquor

Coir pith black liquor obtained as a dark brown filtrate from oxidative delignification needs to be decolourised before releasing to open environment. From this liquor industrially valuable lignin was recovered using acid precipitation method. ‘Biochar’ was produced by slow pyrolysis of coir pith at 500oC and 600oC. Water holding capacity and pH of the biochar were estimated. CHNS analysis was carried out to identify the nutrient profile. Structural characterization was done using FTIR and SEM Studies. Biochar produced at 600oC was found to be more suitable for decolourisation of the coir pith black liquor. FTIR analysis indicated peak changes while SEM analysis indicated surface area and porosity changes. Biochar decolourisation experiments were carried out on crude coir pith black liquor and also on lignin recovered coir pith black liquor.

New studies on the versatile roles of Polyaniline and its composites in polymer based optoelectronic and energy storage devices

From the early stages of the twentieth century, polyaniline (PANI), a well-known and extensively studied conducting polymer has captured the attention of scientific community owing to its interesting electrical and optical properties. Starting from its structural properties, to the currently pursued optical, electrical and electrochemical properties, extensive investigations on pure PANI and its composites are still much relevant to explore its potentialities to the maximum extent. The synthesis of highly crystalline PANI films with ordered structure and high electrical conductivity has not been pursued in depth yet. Recently, nanostructured PANI and the nanocomposites of PANI have attracted a great deal of research attention owing to the possibilities of applications in optical switching devices, optoelectronics and energy storage devices. The work presented in the thesis is centered around the realization of highly conducting and structurally ordered PANI and its composites for applications mainly in the areas of nonlinear optics and electrochemical energy storage. Out of the vast variety of application fields of PANI, these two areas are specifically selected for the present studies, because of the following observations. The non-linear optical properties and the energy storing properties of PANI depend quite sensitively on the extent of conjugation of the polymer structure, the type and concentration of the dopants added and the type and size of the nano particles selected for making the nanocomposites. The first phase of the work is devoted to the synthesis of highly ordered and conducting films of PANI doped with various dopants and the structural, morphological and electrical characterization followed by the synthesis of metal nanoparticles incorporated PANI samples and the detailed optical characterization in the linear and nonlinear regimes. The second phase of the work comprises the investigations on the prospects of PANI in realizing polymer based rechargeable lithium ion cells with the inherent structural flexibility of polymer systems and environmental safety and stability. Secondary battery systems have become an inevitable part of daily life. They can be found in most of the portable electronic gadgets and recently they have started powering automobiles, although the power generated is low. The efficient storage of electrical energy generated from solar cells is achieved by using suitable secondary battery systems. The development of rechargeable battery systems having excellent charge storage capacity, cyclability, environmental friendliness and flexibility has yet to be realized in practice. Rechargeable Li-ion cells employing cathode active materials like LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4 have got remarkable charge storage capacity with least charge leakage when not in use. However, material toxicity, chance of cell explosion and lack of effective cell recycling mechanism pose significant risk factors which are to be addressed seriously. These cells also lack flexibility in their design due to the structural characteristics of the electrode materials. Global research is directed towards identifying new class of electrode materials with less risk factors and better structural stability and flexibility. Polymer based electrode materials with inherent flexibility, stability and eco-friendliness can be a suitable choice. One of the prime drawbacks of polymer based cathode materials is the low electronic conductivity. Hence the real task with this class of materials is to get better electronic conductivity with good electrical storage capability. Electronic conductivity can be enhanced by using proper dopants. In the designing of rechargeable Li-ion cells with polymer based cathode active materials, the key issue is to identify the optimum lithiation of the polymer cathode which can ensure the highest electronic conductivity and specific charge capacity possible The development of conducting polymer based rechargeable Li-ion cells with high specific capacity and excellent cycling characteristics is a highly competitive area among research and development groups, worldwide. Polymer based rechargeable batteries are specifically attractive due to the environmentally benign nature and the possible constructional flexibility they offer. Among polymers having electrical transport properties suitable for rechargeable battery applications, polyaniline is the most favoured one due to its tunable electrical conducting properties and the availability of cost effective precursor materials for its synthesis. The performance of a battery depends significantly on the characteristics of its integral parts, the cathode, anode and the electrolyte, which in turn depend on the materials used. Many research groups are involved in developing new electrode and electrolyte materials to enhance the overall performance efficiency of the battery. Currently explored electrolytes for Li ion battery applications are in liquid or gel form, which makes well-defined sealing essential. The use of solid electrolytes eliminates the need for containment of liquid electrolytes, which will certainly simplify the cell design and improve the safety and durability. The other advantages of polymer electrolytes include dimensional stability, safety and the ability to prevent lithium dendrite formation. One of the ultimate aims of the present work is to realize all solid state, flexible and environment friendly Li-ion cells with high specific capacity and excellent cycling stability. Part of the present work is hence focused on identifying good polymer based solid electrolytes essential for realizing all solid state polymer based Li ion cells.The present work is an attempt to study the versatile roles of polyaniline in two different fields of technological applications like nonlinear optics and energy storage. Conducting form of doped PANI films with good extent of crystallinity have been realized using a level surface assisted casting method in addition to the generally employed technique of spin coating. Metal nanoparticles embedded PANI offers a rich source for nonlinear optical studies and hence gold and silver nanoparticles have been used for making the nanocomposites in bulk and thin film forms. These PANI nanocomposites are found to exhibit quite dominant third order optical non-linearity. The highlight of these studies is the observation of the interesting phenomenon of the switching between saturable absorption (SA) and reverse saturable absorption (RSA) in the films of Ag/PANI and Au/PANI nanocomposites, which offers prospects of applications in optical switching. The investigations on the energy storage prospects of PANI were carried out on Li enriched PANI which was used as the cathode active material for assembling rechargeable Li-ion cells. For Li enrichment or Li doping of PANI, n-Butyllithium (n-BuLi) in hexanes was used. The Li doping as well as the Li-ion cell assembling were carried out in an argon filled glove box. Coin cells were assembled with Li doped PANI with different doping concentrations, as the cathode, LiPF6 as the electrolyte and Li metal as the anode. These coin cells are found to show reasonably good specific capacity around 22mAh/g and excellent cycling stability and coulombic efficiency around 99%. To improve the specific capacity, composites of Li doped PANI with inorganic cathode active materials like LiFePO4 and LiMn2O4 were synthesized and coin cells were assembled as mentioned earlier to assess the electrochemical capability. The cells assembled using the composite cathodes are found to show significant enhancement in specific capacity to around 40mAh/g. One of the other interesting observations is the complete blocking of the adverse effects of Jahn-Teller distortion, when the composite cathode, PANI-LiMn2O4 is used for assembling the Li-ion cells. This distortion is generally observed, near room temperature, when LiMn2O4 is used as the cathode, which significantly reduces the cycling stability of the cells.

Assessing adaptation – Climate change and indigenous livelihood in the Andes of Bolivia

Based on a case study of Charazani – Bolivia, this article outlines the understanding of adaptive strategies to cope with climate change and its impact on environmental and socioeconomic conditions that are affecting rural livelihoods. Mainly qualitative methods were used to collect and analyze data following the framework for vulnerability assessments of a socio-ecological system. Climate data reveals an increase of precipitation and temperature during the last decades. Furthermore the occurrence of extreme weather events, particularly drought, frost, hailstorms and consequently landslides and fire are increasing. Local testimonies highlight these events as the principle reasons for agricultural losses. This climatic variability and simultaneous social changes were identified as the drivers of vulnerability. Yet, several adaptive measures were identified at household, community and external levels in order to cope with such vulnerability; e.g. traditional techniques in agriculture and risk management. Gradually, farmers complement these activities with contemporary practices in agriculture, like intensification of land use, diversification of irrigation system and use of artificial fertilizers. As part of a recent trend community members are forced to search for new off-farm alternatives beyond agriculture for subsistence. Despite there is a correspondingly large array of possible adaptation measures that families are implementing, local testimonies point out, that farmers often do not have the capacity and neither the economical resources to mitigate the risk in agricultural production. Although several actions are already considered to promote further adaptive capacity, the current target is to improve existing livelihood strategies by reducing vulnerability to hazards induced by climate change.

Survey of Agricultural Practices and Alternatives to Pesticide Use to Conserve Water Resources in the Mojanda Watershed, Ecuador

Agriculture in the Mojanda Watershed is facing rainfall reductions caused by climate change. Reductions of water availability in the Watershed are also due to constant extension of the agricultural activities into the páramo ecosystem above 3000m a.s.l., with this ecosystem having immanently important functions in the local water balance. The application of pesticides threatens the quality of water and with less precipitation contaminations will further concentrate in the outflow. To analyze problems associated with agricultural practices in the area a questionnaire about agricultural practices (28) was conducted and fields (20) were surveyed for pests and diseases with a focus on potatoes (Solanum tuberosum L.), tree tomatoes (Solanum betaceum Cav.) and peas (Pisum sativum L.). Potatoes were infected to a low degree with Phytophthora infestans and according to the farmers the Andean potato weevil (Premnotrypes spec.) caused biggest losses. To combat the weevil the soils are disinfected with toxic Carbofuran (WHO Class 1B). Tree tomatoes showed symptoms of various fungal diseases. Most important was Fusarium solani causing the branches to rot and Anthracnosis (Colletotrichum gloeosporioides) causing the fruits to rot. Fungicide applications were correspondingly high. Peas were only minorly affected by Ascochyta blight (Mycosphaerella pinodes) and a root rot. Overall 19 active ingredients were applied of which fungicide Mancozeb (WHO class table 5) and insecticide Carbofuran (WHO Class 1B) were applied the most. Approved IPM methods are advised to reduce pesticide use. For tree tomatoes regular cutting of branches infected with F. solani and regular collection and disposal of infected fruits with Anthracnosis are advised. For potatoes plastic barriers around the fields prevent the Andean potato weevil from laying eggs thus reducing infestation with the larvae in the tubers. Local bioinsecticide “Biol” seems effective and without harm to the environment, although not used by many farmers. Organic fertilization promises to restore decreasing soil fertility, water holding capacity and reduce erosion. The here presented alternatives and strategies to reduce pesticide use pose an opportunity to preserve the water resources of the region.