Study of thermal behaviors in CO2 laser irradiated glass

To understand mechanisms underlying laser-induced damage of BK7 and fused silica, we calculate the temperature field of the substrates with CO2 laser irradiating at a given laser power and beam radius. We find that the two glasses show different thermal behaviors. A model is developed for estimating the time t to heat the surface of the substrates up to a particular temperature T with cw CO2 laser irradiation. We calculate theoretically the duration t that the samples are irradiated, from the beginning to visual catastrophic damage, with the assumption of damage threshold determined by the critical temperature. The duration t that the samples are irradiated, from the beginning to visual catastrophic damage, is investigated experimentally as well. Here we take the melting point or softening point as the critical temperature, given the thermomechanical coupling properties, which is enough to cause damage for BK7. Damage features are characterized by the sound of visual cracks. Finally, we calculate stresses induced by laser heating. The analysis of stress indicates that the damage of BK7 is due to the stresses induced by laser heating. (c) 2005 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

Study of thermal behaviors in CO2 laser irradiated glass

To understand mechanisms underlying laser-induced damage of BK7 and fused silica, we calculate the temperature field of the substrates with CO2 laser irradiating at a given laser power and beam radius. We find that the two glasses show different thermal behaviors. A model is developed for estimating the time t to heat the surface of the substrates up to a particular temperature T with cw CO2 laser irradiation. We calculate theoretically the duration t that the samples are irradiated, from the beginning to visual catastrophic damage, with the assumption of damage threshold determined by the critical temperature. The duration t that the samples are irradiated, from the beginning to visual catastrophic damage, is investigated experimentally as well. Here we take the melting point or softening point as the critical temperature, given the thermomechanical coupling properties, which is enough to cause damage for BK7. Damage features are characterized by the sound of visual cracks. Finally, we calculate stresses induced by laser heating. The analysis of stress indicates that the damage of BK7 is due to the stresses induced by laser heating. (c) 2005 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

三倍频分光膜在1064 nm的破斑特性研究

采用电子束蒸发方式制备了两种不同材料组合的分光膜,分别对其在波长1064 nm激光辐照下的损伤阈值进行了测试,用Alpha-Step 500台阶仪对破斑进行了深度测量。实验结果表明,破斑呈现出表面层的剥落和深坑破坏两种形态。表面层的剥落深度在一定范围内不随能量密度的变化而变化；深坑破坏深浅不一,是膜内缺陷融化、汽化及喷发的综合作用的结果,是损伤阈值降低的主要原因。

Estudo do magmatismo máfico de complexos alcalinos do sudeste do Brasil

Nesta dissertação foram estudas rochas máficas dos complexos alcalinos de Morro de São João, Rio Bonito, Tanguá, Gericinó-Mendanha, Morro Redondo, Itatiaia e Passa Quatro. Essas rochas ocorrem na forma de diques e/ou sills. As amostras coletadas foram classificadas como lamprófiros, fonolitos, gabros e diabásios alcalinos. A análise geoquímica permitiu identificar um trend fortemente insaturado e um trend moderadamente alcalino para os complexos estudados. O primeiro é caracterizado por foiditos e fonolitos como membros parentais e mais evoluídos, respectivamente, enquanto o segundo tem basaltos alcalinos como membros parentais e traquitos como os mais evoluídos. Todas as amostras plotam no campo da série alcalina, sendo majoritariamente miaskíticas, sódicas ou potássicas. Adicionalmente, o estudo geoquímico indicou que os complexos alcalinos representam câmaras magmáticas distintas, onde diferentes processos evolutivos tiveram lugar. As modelagens apontaram dois processos de diferenciação distintos nos complexos estudados. Os complexos alcalinos de Morro de São João, Morro Redondo, Gericinó-Mendanha e Itatiaia estariam relacionados a processos de cristalização fracionada. Por outro lado, o Complexo Alcalino de Passa Quatro teria sido diferenciado por processos de cristalização fracionada com esvaziamento e posterior reabastecimento da câmara magmática (RTF). De um modo geral, esses modelos indicaram a presença de mais do que uma série magmática nos complexos estudados e a não cogeneticidade entre as séries agpaíticas e miaskíticas. A discriminação de fontes foi feita com base na análise dos elementos terras raras das amostras parentais de cada um dos complexos (gabro em Morro de São João e lamprófiro nos demais). No entanto, este procedimento não foi aplicado para o Complexo Alcalino de Morro Redondo, uma vez que todas as suas amostras apresentaram valores de MgO muito abaixo do típico para líquidos parentais. O líquido parental do Complexo Alcalino do Gericinó-Mendanha apresentou razões de La/Yb e La/Nb, maior e menor que a unidade, respectivamente, típicas de derivação a partir fontes férteis. Os líquidos parentais dos outros complexos alcalinos tiveram suas razões La/Yb e La/Nb maiores que a unidade, típicas de derivação a partir de fontes enriquecidas. Os modelos desenvolvidos revelaram que os líquidos parentais de cada um dos complexos estudados estariam relacionados a fontes lherzolíticas com granada residual. Além disso, a fusão parcial destas fontes teria ocorrido num intervalo de 1 a 7% dentro da zona da granada. Finalmente, as modelagens petrogenéticas elaboradas permitiram a proposição de um cenário geodinâmico, envolvendo a descompressão adiabática do manto litosférico e sublitosférico anomalamente aquecidos. As características geoquímicas dos líquidos parentais parecem ter sido controladas essencialmente pela mistura desses dois tipos de fontes.

Síntese, caracterização e estudo da ação antituberculose e citotóxica de hidrazonas derivadas de isoniazida e de seus complexos de cobre(II) e gálio(III)

No presente trabalho é descrita a obtenção de hidrazonas derivadas de isoniazida e de seus complexos de cobre(II) e gálio(III) candidatos a protótipos de fármacos antituberculose e antitumoral. Para investigar o efeito da modificação química sobre as bioatividades do fármaco isoniazida, foram preparados cinco derivados hidrazônicos: 2-piridinocarboxaldeído isonicotinoil hidrazona (HPCIH, 1), 2-acetilpiridina isonicotinoil hidrazona (HAPIH, 2), 2-benzoilpiridina isonicotinoil hidrazona (HBPIH, 3), 2-piridinoformamida isonicotinoil hidrazona (HPAmIH, 4) e 2-pirazinoformamida isonicotinoil hidrazona (HPzAmIH, 5), sendo o composto HPAmIH (4) inédito. Análises de ponto de fusão, espectroscopia de infravermelho (IV), espectrometria de massas, ressonância magnética nuclear (RMN), análise elementar e termogravimetria confirmaram a obtenção e pureza das hidrazonas. Foi determinada ainda a estrutura de HPCIH (1) por difração de raios X de monocristal. Essas moléculas foram efetivas em inibir o crescimento de cepas de micobactérias Mycobacterium tuberculosis H37Rv (ATCC 27294) nas concentrações testadas, com exceção de HPzAmIH (5). As hidrazonas HAPIH (2) e HBPIH (3) foram os compostos orgânicos mais ativos (concentração inibitória mínima, CIM = 0,625 g/mL), apresentando atividade antimicobacteriana apenas duas vezes inferior à do fármaco isoniazida.Quanto à ação contra células tumorais, as hidrazonas HAPIH (2) e HBPIH (3) foram as mais potentes contra as linhagens OVCAR-8 (tumor de ovário - humano), HCT-116 (tumor de cólon - humano) e SF-295 (glioblastoma humano), com inibições de 34,98 a 98,63% do crescimento celular, na concentração de 5 g/mL, enquanto que a isoniazida não foi efetiva contra as linhagens estudadas. Para avaliar o efeito da coordenação a metais sobre a atividade farmacológica das hidrazonas, foram sintetizados os complexos de cobre(II) e gálio(III), sendo todos inéditos: [Cu(HPCIH)Cl2]∙H2O (6), [Cu(HAPIH)Cl2]∙H2O (7), [Cu2(HBPIH)2Cl2]Cl2∙4H2O(8), [Cu(HPAmIH)Cl2]∙H2O (9), [Cu(HPzAmIH)Cl2]∙H2O (10), [Ga(HPCIH)2](NO3)32H2O (11), [Ga(HAPIH)(APIH)](NO3)22H2O (12), [Ga(HPAmIH)(PAmIH)](NO3)22H2O(13) e [Ga(HPzAmIH)(PzAmIH)](NO3)2H2O (14). Os complexos foram caracterizados por espectroscopia de IV, análise elementar, condutivimetria, RMN e espectroscopia eletrônica. Em geral, os complexos também demonstraram ação contra M. tuberculosis, sendo que apenas para 6, 9, 10 e 14 foi verificada melhor atividade em relação às hidrazonas livres. Os complexos metálicos foram tanto quanto ou mais ativos contra as células tumorais OVCAR-8, HCT-116 e SF-295 do que as hidrazonas livres. Merecem destaque os complexos 79 e 12, que apresentaram inibição de crescimento celular de 72,2100%, na concentração de 5 g/mL. Os resultados demonstram portanto que em geral os compostos 114 são menos ativos do que a isoniazida contra M. tuberculosis, enquanto que a modificação química do fármaco, formando-se hidrazonas com posterior complexação cobre(II) e gálio(III) constituíram uma estratégia interessante na obtenção de compostos mais potentes contra células tumorais

On the selective removal of steel by laser-assisted vortex machining

Of all laser-based processes, laser machining has received little attention compared with others such as cutting, welding, heat treatment and cleaning. The reasons for this are unclear, although much can be gained from the development of an effcient laser machining process capable of processing diffcult materials such as high-performance steels and aerospace alloys. Existing laser machining processes selectively remove material by melt shearing and evaporation. Removing material by melting and evaporation leads to very low wall plug effciencies, and the process has difficulty competing with conventional mechanical removal methods. Adopting a laser machining solution for some materials offers the best prospects of effcient manufacturing operations. This paper presents a new laser machining process that relies on melt shear removal provided by a vertical high-speed gas vortex. Experimental and theoretical studies of a simple machining geometry have identifed a stable vortex regime that can be used to remove laser-generated melt effectively. The resultant combination of laser and vortex is employed in machining trials on 43A carbon steel. Results have shown that laser slot machining can be performed in a stable regime at speeds up to 150mm/min with slot depths of 4mm at an incident CO2 laser power level of 600 W. Slot forming mechanisms and process variables are discussed for the case of steel. Methods of bulk machining through multislot machining strategies are also presented.

Preparação, caracterização e avaliação de nanocompósitos de PBAT/amido de milho e vermiculita organofilizada

Nos últimos 20-30 anos polímeros biodegradáveis vêm sendo estudados e desenvolvidos e atualmente já são comercializados. Contudo, o custo, a processabilidade e algumas propriedades ainda dificultam a penetração desses polímeros no mercado e a competição com as chamadas commodities. Não são poucos os autores que se dedicam a desenvolver aditivos e formulações para superar essas limitações. Desta forma, esta Tese se dedicou ao desenvolvimento de compósitos de Ecobras, fabricado pela Basf e comercializado pela Corn Products, utilizando como carga mineral resíduo da extração da bauxita, no município de Santa Luzia/PB, o qual consiste em sua totalidade de vermiculita. Esta vermiculita foi quimicamente modificada com sais de alquil fosfônio para melhorar a compatibilidade com a matriz polimérica e também espaçar as camadas de aluminossilicato. De fato, a modificação com o brometo de hexadecil tributil fosfônio resultou na esfoliação da vermiculita tornando-a potencialmente apropriada para a obtenção de nanocompósitos. A preparação dos compósitos foi realizada pelo método de intercalação no estado fundido e foram comparadas a utilização da câmara interna de mistura e da mini extrusora de dupla rosca, sendo esta última mais eficaz na dispersão da vermiculita, conforme revelado pela microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e reometria de placas. O grau de dispersão também foi influenciado pela estrutura química do modificador da vermiculita e pelo teor dessa carga incorporada à matriz. Teores mais elevados levaram a formação de aglomerados, enquanto a modificação da carga implicou na formação de micro e nanocompósitos. Ainda houve alterações das propriedades térmicas com aumento dos valores da temperatura de transição vítrea, de cristalização e fusão, embora o grau de cristalinidade tenha sido mantido. Nitidamente, foram obtidos materiais mais rígidos, com maior módulo e menor capacidade de deformação. Cerca de 58% de perda de massa foi observada para os micro e nanocompósitos obtidos após 17 semanas de enterro em solo simulado para avaliação da biodegradabilidade, valor bem próximo ao Ecobras puro. De modo geral, a incorporação das diferentes vermiculitas retardou nas primeiras semanas a biodegradação, provavelmente em função de modificações na estrutura cristalina, conforme sugerido pelos maiores valores de temperatura de fusão observados durante o acompanhamento do processo de biodegradação. No entanto, após 7 semanas os perfis de biodegradação dos micro e nanocompósitos se aproximaram bastante do Ecobras puro. Desta forma, foi possível nesta Tese obter um nanocompósito de Ecobras com vermiculita modificada com brometo de hexadecil fosfônio utilizando ferramentas comuns de processamento no estado fundido com biodegradabilidade próxima ao polímero de partida, porém mais rígido e menos deformável

Aplicação da metodologia de dissociação em alta resolução (HRM) para determinação de perfis genéticos com interesse forense

A genética forense tem grande importância na geração de provas em casos de violência sexual, paternidade criminal, identificação de cadáveres e investigação de evidências de locais de crime. A análise de STRs apresenta grande poder de discriminação, mas é uma metodologia multi-etapas, trabalhosa, cara e em muitos casos a análise genética é prejudicada pela baixa quantidade e qualidade das evidências coletadas. Este estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar uma metodologia de triagem de amostras forenses através da análise de perfis de dissociação em alta resolução (HRM) de regiões do DNA mitocondrial, o qual está presente em maior número de cópias e mais resistente a degradação. Para tanto, foram extraídos DNAs de 68 doadores. Estas amostras foram sequenciadas e analisadas por HRM para sete alvos no DNA mitocondrial. Também foram realizados ensaios para determinar a influência do método de extração, da concentração e nível de degradação do DNA no perfil de HRM obtido para uma amostra. Os resultados demonstraram a capacidade da técnica de excluir indivíduos com sequências diferentes da referência comparativa em cinco regiões amplificadas. Podem ser analisadas em conjunto, amostras de DNA com variação de concentração de até a ordem de 100 vezes e extraídas por diferentes metodologias. Condições de degradação de material genético não prejudicaram a obtenção de perfis de dissociação em alta resolução. A sensibilidade da técnica foi aprimorada com a análise de produtos de amplificação de tamanho reduzido. A fim de otimizar o ensaio foi testada a análise de HRM em reações de PCR duplex. Um dos pares de amplificação forneceu perfis de HRM compatíveis com resultados obtidos de reações com amplificação de apenas um dos alvos. Através da análise conjunta das cinco regiões, esta metodologia visa a identificação de indivíduos não relacionados com as referências comparativas, diminuindo o número de amostras a serem analisadas por STRs, reduzindo gastos e aumentando a eficiência da rotina de laboratórios de genética forense.

Viscous state effect on the activity of Fe nanocatalysts.

Many applications of nanotubes and nanowires require controlled bottom-up engineering of these nanostructures. In catalytic chemical vapor deposition, the thermo-kinetic state of the nanocatalysts near the melting point is one of the factors ruling the morphology of the grown structures. We present theoretical and experimental evidence of a viscous state for nanoparticles near their melting point. The state exists over a temperature range scaling inversely with the catalyst size, resulting in enhanced self-diffusion and fluidity across the solid-liquid transformation. The overall effect of this phenomenon on the growth of nanotubes is that, for a given temperature, smaller nanoparticles have a larger reaction rate than larger catalysts.

Selective epitaxial growth in silicon on insulator: Planarity and mass flow

Seeded zone-melt recrystallization using a dual electron beam system has been performed on silicon-on-insulator material, which was prepared with single-crystal silicon filling of the seed windows by selective epitaxial growth. The crystal quality has been assessed by a variety of microscopic techniques, and it is shown that single-crystal films 0.5-1.0 μm thick over 1.0 μm of isolating oxide may be prepared by this method. These films have considerably less lateral variation in thickness than standard material, in which the windows are not so filled. The filling method is suitable for both single- and multiple-layer silicon-on-insulator, and gives the advantages of excellent layer uniformity after recrystallization and improved planarity of the whole chip structure. Experiments using various amounts of seed window filling have shown that the lateral variations of silicon film thickness seen in unplanarized material are due to stress relief in the cap oxide when the silicon film is molten, rather than the effect previously postulated in which they were assumed to be due to the contraction of silicon on melting.

Materials and devices toward three-dimensional integration

It has been shown that the apparent benefits of a two-layer stacked SOI system, i.e. packing density and speed improvements, are less than could be expected in the context of a VLSI requirement [1]. In this project the stacked SOI system has been identified as having major application in the realization of integrated, mixed technology systems. Zone-melting-recrystallization (ZMR) with lasers and electron beams have been used to produce device quality SOI material and a small test-bed circuit has been designed as a demonstration of the feasibility of this approach. © 1988.

Bacteriology of chilled water during the preservation of fish

Except for the preliminary studies at Torry Research Station in Scotland, no results have been reported on the succession of the bacterial flora during the storage of fish in chilled water. The present work was undertaken to elucidate the dynamics of bacterial population changes in chilled fresh water under comparable conditions of storage in melting ice (+1° to +3°C.) which has been earlier studied by de Silva in 1960.

Fabrication of an organic field effect transistor using nano imprinting of Ag inks and semiconducting polymers

A simple and cheap procedure for flexible electronics fabrication was demonstrated by imprinting metallic nanoparticles (NPs) on flexible substrates. Silver NPs with an average diameter of 10 nm were prepared via an improved chemical approach and Ag Np ink was produced in α-terpineol with a concentration up to 15%. Silver micro/nanostructures with a dimension varying from nanometres to microns were produced on a flexible substrate (polyimide) by imprinting the as-prepared silver ink. The fine fluidic properties of an Ag NP/α-terpineol solution and low melting temperatures of silver nanoparticles render a low pressure and low temperature procedure, which is well suited for flexible electronics fabrication. The effects of sintering and mechanical bending on the conductivity of imprinted silver contacts were also investigated. Large area organic field effect transistors (OFET) on flexible substrates were fabricated using an imprinted silver electrode and semiconducting polymer. The OFET with silver electrodes imprinted from our prepared oleic acid stabilized Ag nanoparticle ink show an ideal ohmic contact; therefore, the OFET exhibit high performance (Ion/Ioff ratio: 1 × 103; mobility: 0.071 cm2 V-1 s-1). © 2010 IOP Publishing Ltd.

Supersonic laser deposition of Ti and Ti64 alloys

The importance of metal coating technologies drives the continuous improvement of metal deposition techniques for application in a wide range of industrial sectors. This work presents the foundations of a new process technology for the deposition of Ti and Ti64 coatings on various substrates using supersonic powder streams and impact site laser heating. Full density metallic deposits are obtained under appropriate impact conditions without the need for transiting the melting point of the deposited material or substrate leading to large energy savings. Details of the experimental approach will be presented along with the general characteristics of the titanium coatings produced using this novel coatings method.

High speed titanium coatings by supersonic laser deposition

The importance of metal coating technologies drives the continuous improvement of metal deposition techniques for application in a wide range of industrial sectors. This work presents the foundations of a new process technology for the deposition of titanium coatings on steel tube substrates using supersonic powder streams and impact site laser heating, known as Supersonic Laser Deposition (SLD). Metallic deposits are obtained under appropriate impact conditions without the need for exceeding the melting point of the deposited material or substrate leading to improved coating quality. Details of the experimental approach are presented along with the general characteristics of the titanium coating produced using this novel coatings method. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.