Energy levels and radiative rates for transitions in Cr-like Co IV and Ni V

We report calculations of energy levels and radiative rates (A-values) for transitions in Cr-like Co IV and Ni V. The quasi-relativistic Hartree-Fock (QRHF) code is adopted for calculating the data although grasp (general-purpose relativistic atomic structure package) and flexible atomic code (fac) have also been employed for comparison purposes. No radiative rates are available in the literature to compare with our results, but our calculated energies are in close agreement with those compiled by NIST for a majority of the levels. However, there are discrepancies for a few levels of up to 3%. The A-values are listed for all significantly contributing E1, E2 and M1 transitions, and the corresponding lifetimes reported, although unfortunately no previous theoretical or experimental results exist to compare with our data.

High resolution Thomson Parabola Spectrometer for full spectral capture of multi-species ion beams

We report on the experimental characterisation of laser-driven ion beams using a Thomson Parabola Spectrometer (TPS) equipped with trapezoidally shaped electric plates, proposed by Gwynne et al. [Rev. Sci. Instrum. 85, 033304 (2014)]. While a pair of extended (30 cm long) electric plates was able to produce a significant increase in the separation between neighbouring ion species at high energies, deploying a trapezoidal design circumvented the spectral clipping at the low energy end of the ion spectra. The shape of the electric plate was chosen carefully considering, for the given spectrometer configuration, the range of detectable ion energies and species. Analytical tracing of the ion parabolas matches closely with the experimental data, which suggests a minimal effect of fringe fields on the escaping ions close to the wedged edge of the electrode. The analytical formulae were derived considering the relativistic correction required for the high energy ions to be characterised using such spectrometer.

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

Mesure de sections efficaces absolues vibrationnelles pour la collision d’électrons de basse énergie (1-19 eV) avec le tétrahydrofurane (THF) condensé

Résumé: Ce mémoire de maîtrise est une étude des probabilités d’interactions (sections efficaces) des électrons de basse énergie avec une molécule d’intérêt biologique. Cette molécule est le tétrahydrofurane (THF) qui est un bon modèle de la molécule constituant la colonne vertébrale de l’ADN; le désoxyribose. Étant donné la grande quantité d’électrons secondaires libérés lors du passage des radiations à travers la matière biologique et sachant que ceux-ci déposent la majorité de l’énergie, l’étude de leurs interactions avec les molécules constituant l’ADN devient rapidement d’une grande importance. Les mesures de sections efficaces sont faites à l’aide d’un spectromètre à haute résolution de pertes d’énergie de l’électron. Les spectres de pertes d’énergie de l’électron obtenus de cet appareil permettent de calculer les valeurs de sections efficaces pour chaque vibration en fonction de l’énergie incidente de l’électron. L’article présenté dans ce mémoire traite de ces mesures et des résultats. En effet, il présente et explique en détail les conditions expérimentales, il décrit la méthode de déconvolution qui est utilisée pour obtenir les valeurs de sections efficaces et il présente et discute des 4 résonances observées dans la dépendance en énergie des sections efficaces. En effet, cette étude a permis de localiser en énergie 4 résonances et celles-ci ont toutes été confirmées par des recherches expérimentales et théoriques antérieures sur le sujet des collisions électrons lents-THF. En outre, jamais ces résonances n’avaient été observées simultanément dans une même étude et jamais la résonance trouvée à basse énergie n’avait été observée avec autant d’intensité que cette présente étude. Cette étude a donc permis de raffiner notre compréhension fondamentale des processus résonants impliqués lors de collisions d’électrons secondaires avec le THF. Les valeurs de sections efficaces sont, quant à elles, très prisées par les théoriciens et sont nécessaires pour les simulations Monte Carlo pour prédire, par exemple, le nombre d’ions formées après le passage des radiations. Ces valeurs pourront justement être utilisées dans les modèles de distribution et dépôt d’énergie au niveau nanoscopique dans les milieux biologiques et ceux-ci pourront éventuellement améliorer l’efficacité des modalités radiothérapeutiques.

SPACE-DEPLOYED, THIN-WALLED ENCLOSURE FOR A CRYOGENICALLY-COOLED HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTING COIL

The interaction of magnetic fields generated by large superconducting coils has multiple applications in space, including actuation of spacecraft or spacecraft components, wireless power transfer, and shielding of spacecraft from radiation and high energy particles. These applications require coils with major diameters as large as 20 meters and a thermal management system to maintain the superconducting material of the coil below its critical temperature. Since a rigid thermal management system, such as a heat pipe, is unsuitable for compact stowage inside a 5 meter payload fairing, a thin-walled thermal enclosure is proposed. A 1.85 meter diameter test article consisting of a bladder layer for containing chilled nitrogen vapor, a restraint layer, and multilayer insulation was tested in a custom toroidal vacuum chamber. The material properties found during laboratory testing are used to predict the performance of the test article in low Earth orbit. Deployment motion of the same test article was measured using a motion capture system and the results are used to predict the deployment in space. A 20 meter major diameter and coil current of 6.7 MA is selected as a point design case. This design point represents a single coil in a high energy particle shielding system. Sizing of the thermal and structural components of the enclosure is completed. The thermal and deployment performance is predicted.

Quantitative phosphoproteomics reveals the role of the AMPK plant ortholog SnRK1 as a metabolic master regulator under energy deprivation

Since years, research on SnRK1, the major cellular energy sensor in plants, has tried to define its role in energy signalling. However, these attempts were notoriously hampered by the lethality of a complete knockout of SnRK1. Therefore, we generated an inducible amiRNA::SnRK1α2 in a snrk1α1 knock out background (snrk1α1/α2) to abolish SnRK1 activity to understand major systemic functions of SnRK1 signalling under energy deprivation triggered by extended night treatment. We analysed the in vivo phosphoproteome, proteome and metabolome and found that activation of SnRK1 is essential for repression of high energy demanding cell processes such as protein synthesis. The most abundant effect was the constitutively high phosphorylation of ribosomal protein S6 (RPS6) in the snrk1α1/α2 mutant. RPS6 is a major target of TOR signalling and its phosphorylation correlates with translation. Further evidence for an antagonistic SnRK1 and TOR crosstalk comparable to the animal system was demonstrated by the in vivo interaction of SnRK1α1 and RAPTOR1B in the cytosol and by phosphorylation of RAPTOR1B by SnRK1α1 in kinase assays. Moreover, changed levels of phosphorylation states of several chloroplastic proteins in the snrk1α1/α2 mutant indicated an unexpected link to regulation of photosynthesis, the main energy source in plants.

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

Estabelecimento de um sistema padrão primário para raios X baixas com uma câmara de ionização de ar livre de energias

Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)

Efeito da moagem de alta energia na microestrutura e nas propriedades magnéticas do compósito wc-10%p.Co

This work a studied the high energy milling effect in microstructure and magnetic properties of the WC-10wt.%Co composite. The composite powders were prepared by mechanical mixed and milled at 2 hours, 100 hours, 200 hours and 300 hours in planetary milling. After this process the composite were compacted in stainless steel die with cylindrical county of 10 mm of diameter, at pressure 200 Mpa and sintered in a resistive furnace in argon atmosphere at 1400 oC for 5 min. The sintered composite were cutted, inlaid, sandpapered, and polished. The microestrutural parameters of the composite was analyzed by X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, optical microscopy, hardness, magnetic propriety and Rietveld method analyze. The results shows, with milling time increase the particle size decrease, it possibility minor temperature of sintering. The increase of milling time caused allotropic transformation in cobalt phase and cold welding between particles. The cold welding caused the formation of the particle composite. The X-ray diffraction pattern of composite powders shows the WC peaks intensity decrease with the milling time increase. The X-ray diffraction pattern of the composite sintered samples shows the other phases. The magnetic measurements detected a significant increase in the coercitive field and a decrease in the saturation magnetization with milling time increase. The increase coercitive field it was also verified with decrease grain size with milling time increase. For the composite powders the increase coercitive field it was verified with particle size reduction and saturation magnetization variation is relate with the variation of free cobalt. The Rietveld method analyze shows at milling time increase the mean crystalline size of WC, and Co-cfc phases in composite sintered sample are higher than in composite powders. The mean crystallite size of Co-hc phase in composite powders is higher than in composite sintered sample. The mean lattice strains of WC, Co-hc and Co-cfc phases in composite powders are higher than in composite sintered samples. The cells parameters of the composite powder decrease at milling time increase this effect came from the particle size reduction at milling time increase. In sintered composite the cells parameters is constant with milling time increase

Estudo da sinterização de cavacos de aço ferritico

This research studies the sintering of ferritic steel chips from the machining process. Were sintered metal powder obtained from machining process chips for face milling of a ferritic steel. The chip was produced by machining and characterized by SEM and EDS, and underwent a process of high energy mill powder characterized also by SEM and EDS. Were constructed three types of matrixes for uniaxial compression (relation l / d greater than 2.5). The differences in the design of the matrixes were essentially in the direction of load application, which for cylindrical case axial direction, while for the rectangular arrays, the longer side. Two samples were compressed with different geometries, a cylindrical and rectangular with the same compaction pressure of 700 MPa. The samples were sintered in a vacuum resistive furnace, heating rate 20 °C / min., isotherm 1300 °C for 60 minutes, and cooling rate of 25 °C / min to room temperature. The starting material of the rectangular sample was further annealed up to temperature of 800 ° C for 30 min. Sintered samples were characterized by scanning electron microscopy, optical microscopy and EDS. The sample compressed in the cylindrical matrix did not show a regular density reflecting in the sintered microstructure revealed by the irregular geometry of the pores, characterizing that the sintering was not complete, reaching only the second phase. As for the specimen compacted in the rectangular array, the analysis performed by scanning electron microscopy, optical microscopy and EDS indicate a good densification, and homogeneous microstructure in their full extent. Additionally, the EDS analyzes indicate no significant changes in chemical composition in the process steps. Therefore, it is concluded that recycling of chips, from the processed ferritic steel is feasible by the powder metallurgy. It makes possible rationalize raw material and energy by manufacture of known properties components from chips generated by the machining process, being benefits to the environment

MICROWAVE ABSORPTION PROPERTIES OF TIRES

The waste tire is belonging to insoluble high polymer elastic materials. It takes hundreds of years to resolve the macromolecules of waste tire into the standard which does not pollute the environment. More and more waste tires are air stored which causes space occupation and mosquito-breeding in the places that will spread diseases. The disposal methods include landfill, stockpiles, dumping and incising into particles. However, all these methods are not technically and economically efficient. The trend for the development of waste tire treatment processes is low cost, on-site, and high product recovery at high energy efficiency. In this project, microwave energy has been applied for treatment of the waste tire in laboratory scale. Experimental conditions were varied in order to find the optimum processing parameters such as temperature and atmosphere. The microwave absorption capability of waste tire rubber was investigated by measuring its dielectric properties from room temperature to 800°C in stagnant air and pure nitrogen atmospheres, respectively, at both 915 and 2466MHz.The dielectric parameters data increase steadily at temperatures below 400°C. At temperatures above 400°C, the relative dielectric loss factor and relative dielectric constant begin to decrease. This is due to the solid phase of tire rubber begins to transform to gas phase and the release of volatiles. The calculations of microwave half-power depth and penetration depth of waste tire rubber show that the pyrolysis process significantly improves the microwave absorption capability of the waste tire rubber at low temperatures. The calculated reflection loss of the waste tire rubber suggests that its maximum microwave absorption can be obtained when the rubber has a thickness of 25mm at 915MHz. The sample dimension has a significant effect on the overall performance of microwave absorption in waste tire during pyrolysis and thus on the efficiency of microwave waste tire rubber pyrolysis.

BODIPY-Porphyrazin-Hybride als panchromatische Lichtsammelsysteme für farbstoffsensibilisierte Solarzellen

In farbstoffsensibilisierten Solarzellen (DSSC) spielen Chromophore, die als Lichtsammel- und Energie-/Elektronentransfersysteme fungieren, eine zentrale Rolle. Phthalocyanine mit ihren intensiven Absorptionsbanden um 400 nm und 700 nm besitzen großes Potential für die effektive Sensibilisierung von Solarzellen. Trotz ihrer vielversprechenden physikochemischen Eigenschaften und intensiver Bemühungen erreichen Phthalocyanin-sensibilisierte Solarzellen nicht die Effizienzen, die bisher mit anderen Chromophorklassen erzielt werden konnten. In der vorliegenden Dissertation wurde die Entwicklung effizienter Lichtsammelsysteme für DSSC auf der Basis von Aza-substituierten Phthalocyaninen, sogenannten Pyrazinoporphyrazinen, verfolgt. Ein besonderer Fokus lag dabei auf einer Verbesserung der Absorptionseigenschaften der Chromophore im Bereich ihrer intrinsischen Absorptionslücke zwischen den Maxima um 400 nm und 700 nm. Um diese optische Lücke zu schließen wurden komplementär absorbierende BODIPY-Farbstoffe kovalent an synthetisch maßgeschneiderte Porphyrazine gebunden. Insgesamt wurden sechs neue Porphyrazin-Sensibilisatoren synthetisiert und photophysikalisch sowie elektrochemisch charakterisiert. Alle in dieser Arbeit untersuchten Porphyrazine tragen sterisch anspruchsvolle Tri(p-tolyl)propinyl-Gruppen um Agglomerationen zu vermeiden. Darüber hinaus wurden die Porphyrazine peripher entweder mit Hydroxy- oder Carboxygruppen als Bindungsstellen für oxidische Materialien ausgestattet sowie mit sechs BODIPY-Auxiliarfarbstoffen funktionalisiert, deren Substitutionsmuster variiert wurden. Zur Darstellung der komplexen Porphyrazine wurde eine Syntheseroute erarbeitet, die statistische Cyclisierungen unterschiedlicher Dinitril-Vorstufen beinhaltete und es ermöglichte, funktionelle Gruppen erst am vorgeformten Makrocyclus einzuführen. Die photophysikalische Untersuchung der hochfunktionalisierten Farbstoffe erfolgte über UV/Vis- und Fluoreszenzspektroskopie. Im Fall der BODIPY-Porphyrazin-Hybride schließt die zusätzliche Absorptionsbande der peripheren BODIPY-Einheiten die intrinsische Absorptionslücke der Porphyrazine. Die Hybride zeigen somit eine breite Absorption über den gesamten sichtbaren Spektralbereich mit hohen Extinktionskoeffizienten von ca. 4·10^5 M^−1cm^−1. Mittels Fluoreszenz- und Anregungsspektren wurde ein photoinduzierter Energie-transfer von den BODIPY-Einheiten auf den Porphyrazinkern nachgewiesen. Das elektrochemische Verhalten der BODIPY- und Porphyrazin-Verbindungen wurde mittels Cyclo- und Square-Wave-Voltammetrie untersucht. Die Effizienzen der Lichtenergieumwandlung wurden mit Hilfe von selbst-hergestellten und standardisierten farbstoffsensibilisierten Solarzellen bewertet. Alle Solarzellen zeigten eine messbare Photoaktivität unter Bestrahlung. Die Wirkungsgrade der Zellen lagen jedoch alle unter 1 %. Generell führten die Carboxyl-funktionalisierten Porphyrazine zu besseren Wirkungsgraden als die analogen, mit der tripodalen Ankergruppe ausgestatteten Derivate. Die mit Hilfe von Adsorptionsisothermen ermittelten Bindungskonstanten der Adsorption der Farbstoffe auf der TiO2-Oberfläche zeigten, dass beide Hafteinheiten eine feste Verankerung der Chromophore auf den TiO2-Elektroden ermöglichten. Insgesamt wirkte sich die Präsenz der peripheren BODIPY-Farbstoffe positiv auf die Wirkungsgrade der Solarzellen aus, jedoch nur in geringem Maß. Dieses Ergebnis wurde hauptsächlich auf die geringe Energiedifferenz zwischen der Leitungsbandkante des TiO2 und den LUMO-Energieniveaus der Chromophore zurückgeführt. Zusätzlich scheinen konkurrierende Prozesse wie die direkte Photoelektroneninjektion von den BODIPY-Einheiten in das TiO2 eine wichtige Rolle zu spielen. Neben der Anwendung in DSSC wurde die Wechselwirkung der Porphyrazine mit Graphen untersucht. Hierzu wurden A3B-Porphyrazine mit Pyrenyl-Seitenketten ausgestattet, die eine nicht-kovalente Verankerung des Chromophors auf Graphen ermöglichen. UV/Vis- und Fluoreszenzmessungen gaben u.a. erste Hinweise auf eine elektronische Kommunikation zwischen den beiden Hybridpartnern.

Study of materials and interphases for electrochemical energy storage from renewable sources

Batteries should be refined depending on their application for a future in which the sustainable energy demand increases. On the one hand, it is fundamental to improve their safety, prevent failures, increase energy density, and reduce production costs. On the other hand, new battery materials and architecture are required to satisfy the growing demand. This thesis explores different electrochemical energy storage systems and new methodologies to investigate complex and dynamic processes. Lithium-ion batteries are described in all their cell components. In these systems, this thesis investigates negative electrodes. Both the development of new sustainable materials and new in situ electrode characterization methods were explored. One strategy to achieve high-energy systems is employing lithium metal anodes. In this framework, ammonium hexafluorophosphate is demonstrated to be a suitable additive for stabilizing the interphase and preventing uncontrolled dendritic deposition. Deposition/stripping cycles, electrochemical impedance spectroscopy, in situ optical microscopy, and operando confocal Raman spectroscopy have been used to study lithium metal-electrolyte interphase in the presence of the additive. Redox Flow Batteries (RFBs) are proposed as a sustainable alternative for stationary applications. An all-copper aqueous RFB (CuRFB) has been studied in all its aspects. For the electrolyte optimization, spectro-electrochemical tests in diluted solution have been used to get information on the electrolyte’s electrochemical behaviour with different copper complexes distributions. In concentrated solutions, the effects of copper-to-ligand ratios, the concentration, and the counter-ion of the complexing agent were evaluated. Electrode thermal treatment was optimized, finding a compromise between the electrochemical performance and the carbon footprint. On the membrane side, a new method for permeability studies was designed using scanning electrochemical microscopy (SECM). The Cu(II) permeability of several membranes was tested, obtaining direct visualization of Cu(II) concentration in space. Also, two spectrophotometric approaches were designed for SoC monitoring systems for negative and positive half-cells.

Management Of Severe Thoracic Impalement Trauma Against Two-wheeled Horse Carriage: A Case Report And Literature Review.

Thoracic injuries in general are of great importance due to their high incidence and high mortality. Thoracic impalement injuries are rare but severe due to the combination of cause, effect and result. This study's primary objective is to report the case of a young man who was impaled by a two-wheeled horse carriage shaft while crashing his motorcycle in a rural zone. An EMT-B ferry was called at the crash scene and a conscious patient was found, sustaining a severe impalement injury to the left hemithorax, suspended over the floor by the axial skeleton with the carriage shaft coming across his left chest. As a secondary objective, a literature review of thoracic impalement injuries is performed. Cases of thoracic impalement injury require unique and individualized care based on injury severity and affected organs. Reported protocols for managing impalement injuries are entirely anecdotal, with no uniformity on impaled patient's approach and management. In penetrating trauma, it is essential not to remove the impaled object, so that possible vascular lesions remain buffered by the object, avoiding major bleeding and exsanguination haemorrhage. Severed impaled thoracic patients should be transferred to a specialist centre for trauma care, as these lesions typically require complex multidisciplinary treatment. High-energy thoracic impalement injuries are rare and hold a high mortality rate, due to the complexity of trauma and associated injuries such as thoracic wall and lung lesions. Modern medicine still seems limited in cases of such seriousness, not always with satisfactory results.

Isotopic view of vegetation and carbon and nitrogen cycles in a cerrado ecosystem, southeastern Brazil

Carbon and nitrogen biogeochemical cycles in savannas are strongly regulated by the seasonal distribution of precipitation and pulses of nutrients released during the wetting of the dry soil and are critical to the dynamics of microorganisms and vegetation. The objective of this study was to investigate the spatial and temporal variability of C and N isotope ratios as indicators of the cycling of these elements in a cerrado sensu stricto area, within a protected area in a State Park in the state of São Paulo, Brazil. The foliar δ13C and δ15N values varied from -33.6 to -24.4 ‰ and -2.5 to 4.5 ‰, respectively. The δ13C values showed a consistent relationship with canopy height, revealing the importance of structure of the canopy over the C isotopic signature of the vegetation. Carbon isotopic variations associated with the length of the dry season indicated the importance of recent fixed C to the integrated isotopic signature of the leaf organic C. The studied Cerrado species showed a depleted foliar δ15N, but a wide range of foliar Nitrogen with no difference among canopy heights. However, seasonal variability was observed, with foliar δ15N values being higher in the transition period between dry and rainy seasons. The variation of the foliar C and N isotope ratios presented here was consistent with highly diverse vegetation with high energy available but low availability of water and N.