Percolation of colloids with distinct interaction sites

We generalize the Flory-Stockmayer theory of percolation to a model of associating (patchy) colloids, which consists of hard spherical particles, having on their surfaces f short-ranged-attractive sites of m different types. These sites can form bonds between particles and thus promote self-assembly. It is shown that the percolation threshold is given in terms of the eigenvalues of a m x m matrix, which describes the recursive relations for the number of bonded particles on the ith level of a cluster with no loops; percolation occurs when the largest of these eigenvalues equals unity. Expressions for the probability that a particle is not bonded to the giant cluster, for the average cluster size and the average size of a cluster to which a randomly chosen particle belongs, are also derived. Explicit results for these quantities are computed for the case f = 3 and m = 2. We show how these structural properties are related to the thermodynamics of the associating system by regarding bond formation as a (equilibrium) chemical reaction. This solution of the percolation problem, combined with Wertheim's thermodynamic first-order perturbation theory, allows the investigation of the interplay between phase behavior and cluster formation for general models of patchy colloids.

Shear-induced lamellar ionic liquid-crystal foam

n a recent paper we reported an experimental study of two N-alkylimidazolium salts. These ionic compounds exhibit liquid crystalline behaviour with melting points above 50 degrees C in bulk. However, if they are sheared, a (possibly non-equilibrium) lamellar phase forms at room temperature. Upon shearing a thin film of the material between microscope slides, textures were observed that are strikingly similar to liquid (wet) foams. The images obtained from polarising optical microscopy (POM) were found to share many of the known quantitative properties of a two-dimensional foam coarsening process. Here we report an experimental study of this foam using a shearing system coupled with POM. The structure and evolution of the foam are investigated through the image analysis of time sequences of micrographs obtained for well-controlled sets of physical parameters (sample thickness, shear rate and temperature). In particular, we find that there is a threshold shear rate below which no foam can form. Above this threshold, a steady-state foam pattern is obtained where the mean cell area generally decreases with increasing shear rate. Furthermore, the steady-state internal cell angles and distribution of the cell number of sides deviate from their equilibrium (i.e. zero-shear) values.

Multi-scaled femtosecond laser structuring of stationary titanium surfaces

The evolution of the topography of titanium surfaces treated with femtosecond laser radiation in stationary conditions as a function of radiation fluence and number of laser pulses is investigated. Depending on the processing parameters, ripples, microcolumns, wavy or smooth surfaces can be obtained. The ripples predominate for fluences near the damage threshold of titanium (0.2+/-0.1) J/cm(2), while microcolumns form during the first 200 pulses for fluences between (0.6+/-0.2) and (1.7+/-0.2) J/cm(2). A wavy topography develops for fluences and number of pulses higher than (1.7+/-0.2) J/cm(2) and 300, respectively. A bimodal surface topography consisting of surface ripples overlapping a microcolumnar topography can be obtained if the surfaces are firstly treated to create microcolumns followed by laser treatment with a lower fluence near the ablation threshold of the material, in order to generate periodic ripple

Autenticação de vídeo H.264/AVC

Hoje em dia, há cada vez mais informação audiovisual e as transmissões ou ficheiros multimédia podem ser partilhadas com facilidade e eficiência. No entanto, a adulteração de conteúdos vídeo, como informação financeira, notícias ou sessões de videoconferência utilizadas num tribunal, pode ter graves consequências devido à importância desse tipo de informação. Surge então, a necessidade de assegurar a autenticidade e a integridade da informação audiovisual. Nesta dissertação é proposto um sistema de autenticação de vídeo H.264/Advanced Video Coding (AVC), denominado Autenticação de Fluxos utilizando Projecções Aleatórias (AFPA), cujos procedimentos de autenticação, são realizados ao nível de cada imagem do vídeo. Este esquema permite um tipo de autenticação mais flexível, pois permite definir um limite máximo de modificações entre duas imagens. Para efectuar autenticação é utilizada uma nova técnica de autenticação de imagens, que combina a utilização de projecções aleatórias com um mecanismo de correcção de erros nos dados. Assim é possível autenticar cada imagem do vídeo, com um conjunto reduzido de bits de paridade da respectiva projecção aleatória. Como a informação de vídeo é tipicamente, transportada por protocolos não fiáveis pode sofrer perdas de pacotes. De forma a reduzir o efeito das perdas de pacotes, na qualidade do vídeo e na taxa de autenticação, é utilizada Unequal Error Protection (UEP). Para validação e comparação dos resultados implementou-se um sistema clássico que autentica fluxos de vídeo de forma típica, ou seja, recorrendo a assinaturas digitais e códigos de hash. Ambos os esquemas foram avaliados, relativamente ao overhead introduzido e da taxa de autenticação. Os resultados mostram que o sistema AFPA, utilizando um vídeo com qualidade elevada, reduz o overhead de autenticação em quatro vezes relativamente ao esquema que utiliza assinaturas digitais e códigos de hash.

Avaliação do risco associado a movimentos verticais de navios em manobra no porto da Praia da Vitória

O risco associado a um navio em manobra pode ser avaliado pela probabilidade do movimento vertical de um ponto do navio ultrapassar um determinado limiar pré-definido. Essa excedência pode originar danos tanto no próprio navio como nas estruturas portuárias envolventes. Este trabalho surge no seguimento de um estudo efectuado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), no qual foi desenvolvido um conjunto de ferramentas de avaliação da função resposta do navio quando sujeito à agitação marítima e, partindo dessas ferramentas, foi obtido um procedimento para determinação do espectro dos movimentos verticais de um ponto de um navio parado sujeito àquele estado de agitação (Rodrigues, 2010). No presente estudo, estendeu-se esse procedimento de modo a avaliar a influência da velocidade de avanço do navio no espectro dos movimentos verticais do mesmo. O percurso de entrada do “N/M Fernão Gomes” no porto da Praia da Vitória foi o caso de estudo considerado. A agitação marítima incidente no navio cobriu o período de Janeiro de 2009 a Dezembro de 2010 e foi obtida com base no modelo previsão de escala regional (WAVEWATCH III) e posteriormente transferida para o interior do porto com o recurso a modelos numéricos de propagação de ondas (SWAN e DREAMS). Foi também assumido que a altura do movimento vertical do navio segue uma distribuição de Rayleigh, a qual possibilita a determinação da altura significativa desse movimento vertical, bem como a implementação de um procedimento para determinar a probabilidade de a altura do movimento vertical do navio não exceder um limiar pré-definido e consequentemente mostrar, através da análise dos resultados, a influência da velocidade de avanço do navio. Da análise dos resultados concluiu-se que a velocidade tem uma influência significativa nos resultados. No final avaliou-se a contribuição dos resultados anteriormente determinados, para a análise do risco associado aos movimentos verticais do navio quando em manobra no porto em estudo.

Femtosecond laser ablation of dentin

The surface morphology, structure and composition of human dentin treated with a femtosecond infrared laser (pulse duration 500 fs, wavelength 1030 nm, fluences ranging from 1 to 3 J cm(-2)) was studied by scanning electron microscopy, x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The average dentin ablation threshold under these conditions was 0.6 +/- 0.2 J cm(-2) and the ablation rate achieved in the range 1 to 2 mu m/pulse for an average fluence of 3 J cm(-2). The ablation surfaces present an irregular and rugged appearance, with no significant traces of melting, deformation, cracking or carbonization. The smear layer was entirely removed by the laser treatment. For fluences only slightly higher than the ablation threshold the morphology of the laser-treated surfaces was very similar to the dentin fracture surfaces and the dentinal tubules remained open. For higher fluences, the surface was more porous and the dentin structure was partially concealed by ablation debris and a few resolidified droplets. Independently on the laser processing parameters and laser processing method used no sub-superficial cracking was observed. The dentin constitution and chemical composition was not significantly modified by the laser treatment in the processing parameter range used. In particular, the organic matter is not preferentially removed from the surface and no traces of high temperature phosphates, such as the beta-tricalcium phosphate, were observed. The achieved results are compatible with an electrostatic ablation mechanism. In conclusion, the high beam quality and short pulse duration of the ultrafast laser used should allow the accurate preparation of cavities, with negligible damage of the underlying material.

Perimetria de hiperacuidade preferencial no estudo do edema macular diabético

Introdução – A diabetes é uma das maiores epidemias do último século. Mais de 250 milhões de pessoas, em todo o mundo, sofrem de diabetes. Das complicações derivadas da diabetes são as principais causas de cegueira, de insuficiência renal e de amputação de membros inferiores, derivando estes, predominantemente, da disfunção vascular. Quando surge perda de pericitos na parede vascular ocorrem uma série de alterações da microcirculação que levam ao aparecimento de microaneurismas e outras alterações vasculares que possibilitam a passagem de componentes sanguíneos para o tecido retiniano adjacente que, em situação de normalidade, não ocorreriam, sendo esta uma das causas do edema macular exsudativo diabético. A perimetria de hiperacuidade preferencial (PHP) é um teste psicofísico que pretende detetar metamorfopsias na Degenerescência Macular ligada à Idade (DMI). Uma vez que o edema macular diabético (EMD) se destaca como uma das principais causas de deficiência visual e baixa visão, pretende-se verificar a eficácia do PHP no estudo do edema macular diabético, respondendo à seguinte questão: “Qual a capacidade do perímetro de hiperacuidade preferencial em detetar metamorfopsias em pacientes com edema macular diabético?“ Metodologia – Estudo quantitativo, do tipo descritivo e correlacional. Selecionou-se uma amostra de 33 pacientes, onde se analisou um total de 60 olhos. Resultados – A sensibilidade do PHP na deteção de metamorfopsias associadas ao EMD na tomografia de coerência ótica (OCT) foi de 70,6%, a especificidade foi de 11,5% e a eficiência global do teste de 45%. Comparando os resultados encontrados no PHP e no OCT, constatou-se a existência de uma correlação inversa fraca (Phi = -0,215). Conclusões – Este novo método de diagnóstico revela-se sensível, contudo pouco específico e eficaz na deteção de metamorfopsias consequentes da existência de EMD. - ABSTRACT - Introduction – Preferential hyperacuity perimeter (PHP) is a new psychophysical test, which principle is based on the detection of metamorphopsia in age-related macular degeneration (AMD). It is intended to verify its effectiveness in the study of diabetic macular edema (DME). When there is loss of pericytes in the vascular wall occur a number of microcirculatory changes that lead to the appearance of microaneurysms and other vascular changes that allow the passage of blood components to the surrounding retinal tissue than in normal situation does not occur, this being one of the causes exudative diabetic macular edema. Methodology – It was performed a quantitative study, using descriptive and correlational analysis. A sample of 33 patients was selected, and 60 eyes were analyzed. Results – The sensitivity of PHP on the detection of metamorphopsia associated to EMD was 70.6%, the specificity was 11.5% and the global efficiency of the test was 45%. It was found a weak negative correlation (Phi= -0.215) between the PHP and optical coherence tomography (OCT). Conclusions – This new method of diagnosis was sensitive, but not very specific and effective on the detection of metamorphopsia, due to the DME.

Re-entrant phase behaviour of network fluids: A patchy particle model with temperature-dependent valence

We study a model consisting of particles with dissimilar bonding sites ("patches"), which exhibits self-assembly into chains connected by Y-junctions, and investigate its phase behaviour by both simulations and theory. We show that, as the energy cost epsilon(j) of forming Y-junctions increases, the extent of the liquid-vapour coexistence region at lower temperatures and densities is reduced. The phase diagram thus acquires a characteristic "pinched" shape in which the liquid branch density decreases as the temperature is lowered. To our knowledge, this is the first model in which the predicted topological phase transition between a fluid composed of short chains and a fluid rich in Y-junctions is actually observed. Above a certain threshold for epsilon(j), condensation ceases to exist because the entropy gain of forming Y-junctions can no longer offset their energy cost. We also show that the properties of these phase diagrams can be understood in terms of a temperature-dependent effective valence of the patchy particles. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3605703]

Desenvolvimento do sistema de protecção, monitorização e gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos

A mobilidade é considerada um dos factores chave na sustentabilidade e desenvolvimento de qualquer economia. Em Portugal essa realidade não é diferente. Em 2011 verifica-se que 41% do consumo global de combustíveis pertence ao sector rodoviário [1] o que evidencia a sua relevância na economia do país. No que concerne aos veículos de tracção eléctrica, começaram a surgir nos finais do séc. XIX, e no início do séc. XX nos Estados Unidos da América representavam 38% dos veículos [2]. Diversos factores económicos e tecnológicos conduziram a um crescente desinteresse por parte da indústria em investir na produção deste tipo de veículos. Contudo com a introdução de baterias de iões de lítio em veículos de tracção eléctrica, torna-os viáveis e competitivos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema de gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos. O sistema deverá assegurar a protecção das baterias e indicar o estado de carga das mesmas. Este sistema permitirá uma optimização no uso deste género de baterias, proporcionará uma melhor utilização, aumentando a sua vida útil. O sistema irá ser aplicado e testado experimentalmente no veículo eléctrico ecológico (Veeco). No âmbito do projecto Veeco foi projectado e construído um banco de ensaios utilizado na análise do comportamento das baterias, e determinar quais os requisitos necessários para o sistema de gestão desenvolvido. Foi também projectado e realizado um sistema de aquisição e processamento de dados que permite obter informações acerca da bateria, dados que estarão disponíveis no interface Homem-máquina do Veeco.

Avaliação de um sistema CAD na deteção de lesões em imagens mamográficas

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde - Área de especialização: Imagem Digital por Radiação X.

Three-dimensional patchy lattice model for empty fluids

The phase diagram of a simple model with two patches of type A and ten patches of type B (2A10B) on the face centred cubic lattice has been calculated by simulations and theory. Assuming that there is no interaction between the B patches the behavior of the system can be described in terms of the ratio of the AB and AA interactions, r. Our results show that, similarly to what happens for related off-lattice and two-dimensional lattice models, the liquid-vapor phase equilibria exhibit reentrant behavior for some values of the interaction parameters. However, for the model studied here the liquid-vapor phase equilibria occur for values of r lower than 1/3, a threshold value which was previously thought to be universal for 2AnB models. In addition, the theory predicts that below r = 1/3 (and above a new condensation threshold which is < 1/3) the reentrant liquid-vapor equilibria are so extreme that it exhibits a closed loop with a lower critical point, a very unusual behavior in single-component systems. An order-disorder transition is also observed at higher densities than the liquid-vapor equilibria, which shows that the liquid-vapor reentrancy occurs in an equilibrium region of the phase diagram. These findings may have implications in the understanding of the condensation of dipolar hard spheres given the analogy between that system and the 2AnB models considered here. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4771591]

Estudo da desgaseificação difusa no Vulcão das Furnas (Ilha de S. Miguel) : o caso do ²²²Rn

Dissertação de Mestrado, Vulcanologia e Riscos Geológicos, 20 de Fevereiro de 2008, Universidade dos Açores.

Efeito imediato da técnica músculo energia do esternocleidomastóideo com ponto gatilho latente na sensibilidade dolorosa à pressão e nas amplitudes cervicais

Introdução: Os pontos gatilho (PG) do esternocleidomastóideo (ECM) podem ser a causa de dor na face e no crânio. A técnica músculo-energia (TME) pode ser utilizada na presença de PG. Objectivo: Verificar qual o efeito imediato da TME, aplicada no ECM, na sensibilidade dolorosa à pressão (SDP) do PG do ECM e nas amplitudes cervicais em comparação com uma técnica placebo. Metodologia: Uma amostra voluntária de 52 indivíduos foi dividida aleatoriamente por dois grupos. Inicialmente foi medida a SDP e as amplitudes dos movimentos activos da coluna cervical. Após a aplicação da TME, com 20% da força máxima, e da técnica placebo, nos respectivos grupos, a SDP e as amplitudes cervicais foram reavaliadas. Resultados: Não existiram diferenças estatísticas significativas para afirmar que os dados recolhidos antes e depois da aplicação da TME eram significativamente diferentes. Conclusão: Os efeitos imediatos da TME, neste estudo, não foram significativos. No entanto, a bibliografia aponta noutro sentido, tornando-se importante perceber de que forma podemos melhorar a aplicação da TME, de forma a optimizar os seus efeitos.

Interdiffusion at Sb/Ge interfaces induced in thin multilayer films by nanosecond laser irradiation

Thin films consisting of 3 or 4 Sb and Ge alternating layers are irradiated with single nanosecond laser pulses (12 ns, 193 nm). Real time reflectivity (RTR) measurements are performed during irradiation, and Rutherford backscattering spectrometry (RBS) is used to obtain the concentration depth profiles before and after irradiation. Interdiffusion of the elements takes place at the layer interfaces within the liquid phase. The reflectivity transients allow to determine the laser energy thresholds both to induce and to saturate the process being both thresholds dependent on the multilayer configuration. It is found that the energy threshold to initiate the process is lower when Sb is at the surface while the saturation is reached at lower energy densities in those configurations with thinner layers.

Brazilian WHOQOL-OLD Module version: a Rasch analysis of a new instrument

OBJECTIVE: To evaluate the Brazilian version of WHOQOL-OLD Module and to test potential changes to the instrument to increase its psychometric adequacy. METHODS: A total of 424 older adults living in a city in Southern Brazil completed the WHOQOL-OLD instrument, in 2005. Rasch analysis was used to explore the psychometric performance of the scale, as implemented by the RUMM2020 software. Item-trait interaction, threshold disorders, presence of differential item functioning and item fit, were analyzed. RESULTS: Two ("death and dying" and "sensory abilities") out of six domains showed inadequate item-trait interactions. Rescoring the response scale and deleting the most misperforming items led to scale improvement. The evaluation of domains and items individually showed that the "intimacy" domain does perform well in contrast to the findings using the classical approach. In addition, the "sensory abilities" domain does not derive an interval measure in its current format. CONCLUSIONS: Unidimensionality and local independence were seen in all domains. Changes in the response scale and deletion of problematic items improved the scale's performance.