Synthesis and Solar Cell Application of New Alternating Donor-Acceptor Copolymers Based on Variable Units of Fluorene, Thiophene, and Phenylene

A new series of donor acceptor copolymers were synthesized via the Witting route and applied as an active layer in organic thin-films solar cells. These copolymers are composed of fluorene thiophene and phenylene thiophene units. The ratio between those was systematically varied, and copolymers containing 0%, 50%, and 75% of phenylene thiophene were characterized and evaluated when used in photovoltaic devices. The copolymers' composition, photophysical, electrical, and morphological properties are addressed and correlated with device performance. The 50% copolymer ratio was found to be the best copolymer of the series, yielding a power conversion efficiency (PCE) under air mass (AM) 1.5 conditions of 2.4% in the bilayer heterojunction with the C-60 molecule. Aiming at flexible electronics applications, solutions based on the heterojunction of this copolymer with PCBM (6,6-phenyl-C-61-butyric acid methyl ester) were also successfully deposited using an inkjet printing method and used as an active layer in solar cells.

Time lags of the kilohertz quasi-periodic oscillations in the low-mass X-ray binaries 4U 1608−52 and 4U 1636−53

We studied the energy and frequency dependence of the Fourier time lags and intrinsic coherence of the kilohertz quasi-periodic oscillations (kHz QPOs) in the neutron-star lowmass X-ray binaries 4U 1608−52 and 4U 1636−53, using a large data set obtained with the Rossi X-ray Timing Explorer. We confirmed that, in both sources, the time lags of the lower kHz QPO are soft and their magnitude increases with energy. We also found that: (i) In 4U 1636−53, the soft lags of the lower kHz QPO remain constant at∼30 μs in the QPO frequency range 500–850 Hz, and decrease to ∼10 μs when the QPO frequency increases further. In 4U 1608−52, the soft lags of the lower kHz QPO remain constant at 40 μs up to 800 Hz, the highest frequency reached by this QPO in our data. (ii) In both sources, the time lags of the upper kHz QPO are hard, independent of energy or frequency and inconsistent with the soft lags of the lower kHz QPO. (iii) In both sources the intrinsic coherence of the lower kHz QPO remains constant at ∼0.6 between 5 and 12 keV, and drops to zero above that energy. The intrinsic coherence of the upper kHz QPO is consistent with being zero across the full energy range. (iv) In 4U 1636−53, the intrinsic coherence of the lower kHz QPO increases from ∼0 at ∼600 Hz to ∼1, and it decreases to ∼0.5 at 920 Hz; in 4U 1608−52, the intrinsic coherence is consistent with the same trend. (v) In both sources the intrinsic coherence of the upper kHz QPO is consistent with zero over the full frequency range of the QPO, except in 4U 1636−53 between 700 and 900 Hz where the intrinsic coherence marginally increases. We discuss our results in the context of scenarios in which the soft lags are either due to reflection off the accretion disc or up-/down-scattering in a hot medium close to the neutron star. We finally explore the connection between, on one hand the time lags and the intrinsic coherence of the kHz QPOs, and on the other the QPOs’ amplitude and quality factor in these two sources.

La matematica fuzzy nell'ingegneria dei materiali. Applicazioni alla durevolezza e alla conservazione dei materiali in opera nei siti archeologici

La ricerca presentata è un’ampia esplorazione delle possibili applicazioni di concetti, metodi e procedure della Fuzzy Logic all’Ingegneria dei Materiali. Tale nuovo approccio è giustificato dalla inadeguatezza dei risultati conseguiti con i soli metodi tradizionali riguardo alla reologia ed alla durabilità, all’utilizzo di dati di laboratorio nella progettazione e alla necessità di usare un linguaggio (informatizzabile) che consenta una valutazione congiunta degli aspetti tecnici, culturali, economici, paesaggistici della progettazione. – In particolare, la Fuzzy Logic permette di affrontare in modo razionale l’aleatorietà delle variabili e dei dati che, nel settore specifico dei materiali in opera nel costruito dei Beni Culturali, non possono essere trattati con i metodi statistici ordinari. – La scelta di concentrare l’attenzione su materiali e strutture in opera in siti archeologici discende non solo dall’interesse culturale ed economico connesso ai sempre più numerosi interventi in questo nuovo settore di pertinenza dell’Ingegneria dei Materiali, ma anche dal fatto che, in tali contesti, i termini della rappresentatività dei campionamenti, della complessità delle interazioni tra le variabili (fisiche e non), del tempo e quindi della durabilità sono evidenti ed esasperati. – Nell’ambito di questa ricerca si è anche condotto un ampio lavoro sperimentale di laboratorio per l’acquisizione dei dati utilizzati nelle procedure di modellazione fuzzy (fuzzy modeling). In tali situazioni si è operato secondo protocolli sperimentali standard: acquisizione della composizione mineralogica tramite diffrazione di raggi X (XRD), definizione della tessitura microstrutturale con osservazioni microscopiche (OM, SEM) e porosimetria tramite intrusione forzata di mercurio (MIP), determinazioni fisiche quali la velocità di propagazione degli ultrasuoni e rotoviscosimetria, misure tecnologiche di resistenza meccanica a compressione uniassiale, lavorabilità, ecc. – Nell’elaborazione dei dati e nella modellazione in termini fuzzy, la ricerca è articolata su tre livelli: a. quello dei singoli fenomeni chimico-fisici, di natura complessa, che non hanno trovato, a tutt’oggi, una trattazione soddisfacente e di generale consenso; le applicazioni riguardano la reologia delle dispersioni ad alto tenore di solido in acqua (calci, cementi, malte, calcestruzzi SCC), la correlazione della resistenza a compressione, la gelività dei materiali porosi ed alcuni aspetti della durabilità del calcestruzzo armato; b. quello della modellazione della durabilità dei materiali alla scala del sito archeologico; le applicazioni presentate riguardano i centri di cultura nuragica di Su Monte-Sorradile, GennaMaria-Villanovaforru e Is Paras-Isili; c. quello della scelta strategica costituita dalla selezione del miglior progetto di conservazione considerando gli aspetti connessi all’Ingegneria dei Materiali congiuntamente a quelli culturali, paesaggistici ed economici; le applicazioni hanno riguardato due importanti monumenti (Anfiteatro e Terme a Mare) del sito Romano di Nora-Pula.

Aspetti innovativi per la valutazione e la misura della porosità nei materiali dell'edilizia antica e moderna. La geometria frattale della porosità

New concepts on porosity appraisal in ancient and modern construction materials. The role of Fractal Geometry on porosity characterization and transport phenomena. This work studied the potential of Fractal Geometry to the characterization of porous materials. Besides the descriptive aspects of the pore size distribution, the fractal dimensions have led to the development of rational relations for the prediction of permeability coefficients to fluid and heat transfer. The research considered natural materials used in historical buildings (rock and earth) as well as currently employed materials as hydraulic cement and technologically advanced materials such as silicon carbide or YSZ ceramics. The experimental results of porosity derived from the techniques of mercury intrusion and from the image analysis. Data elaboration was carried out according to established procedures of Fractal Geometry. It was found that certain classes of materials are clearly fractal and respond to simple patterns such as Sierpinski and Menger models. In several cases, however, the fractal character is not recognised because the microstructure of the material is based on different phases at different dimensional scales, and in consequence the “fractal dimensions” calculated from porosimetric data do not come within the standard range (less than 3). Using different type and numbers of fractal units is possible, however, to obtain “virtual” microstructures that have the fraction of voids and pore size distribution equivalent with the experimental ones for almost any material. Thus it was possible to take the expressions for the permeability and the thermal conduction which does not require empirical “constants”, these expressions have also provided values that are generally in agreement with the experimental available data. More problematic has been the fractal discussion of the geometry of the rupture of the material subjected to mechanical stress both external and internal applied. The results achieved on these issues are qualitative and prone to future studies. Keywords: Materials, Microstructure, Porosity, Fractal Geometry, Permeability, Thermal conduction, Mechanical strength.

Restauro tra Storia e Progetto

Il mio elaborato finale si chiama “Restauro tra storia e progetto”, in cui rimetto a sistema, quanto appreso nelle materie di restauro, partendo dal laboratorio di restauro, dove la Prof. Antonella Ranaldi ci ha fatto trattare il complesso monumentale dell’ex convento di Sant’ Agostino a Cesena. Partendo da una lunga ricerca bibliografica, abbiamo individuato gli interventi da effettuare sul prospetto lungo via delle Mura di Sant’ Agostino ed effettuato il rilievo che ci ha permesso l’elaborazione del progetto. Gli interventi realizzati nel corso dei secoli costituiscono un esempio inquietante perchè se pure con esiti diversi ed in parte anche positivi, hanno però complessivamente portato alla situazione attuale, ormai compromessa per la definitiva perdita di molte interessanti tracce storiche. Data l'impossibilità di restituire al prospetto la sua immagine originaria abbiamo deciso di effettuare la sagramatura, che ha cancellato le stratificazioni che si sono succedute nei vari periodi storici. Abbiamo dato al prospetto una nuova immagine, riportando il prospetto ad un periodo storico non esattamente datato. L'illuminazione di questa preziosa facciata ha voluto essere un elemento discreto, capace di porre in risalto gli elementi architettonici e consentire, anche al calare del sole, un'intensa esperienza emotiva. In ogni caso si vuole evitare una scenografia serale eccessiva o artificiosa , e illuminare la facciata in maniera uniforme. Per fare questo si sono scelti apparecchi di illuminazione dotati di ottica asimmetrica, in modo da indirizzare il fascio di luce solo sulle superfici da illuminare e di ridurre così al minimo l'inquinamento luminoso. L'illuminazione omogenea della facciata in mattoni avviene attraverso riflettori con ottica larga, vetro allungante in verticale e schermo antiabbagliamento, posizionati su appositi pali (due pezzi per palo, paralleli alla facciata) situati dall'altra parte della strada di via delle mura. Mentre le lesene e il basamento sono illuminati da riflettori con condensatore ottico incassati nel terreno o nascosti nella parte superiore della cornice, con distribuzione della luce per un'altezza di circa 7 metri. Si è scelto di utilizzare sorgenti a luce bianca per mettere in risalto i materiali della facciata, senza alterarne i colori già di per se saturi. Abbiamo previsto nonostante lo stato di degrado, di recuperare il portone e le porte. Le parti mancanti vengono integrate con parti in legno della stessa essenza. Tutte le forature verranno poi tamponate con adeguati stucchi. Si ritiene fondamentale, in termini di restauro conservativo, mantenere ogni elemento che ancora sia in grado di svolgere la sua funzione. E' evidente in facciata il filo dell'impianto elettrico. E' stato pensato di farlo scorrere all'interno di una canalina, di dimensioni 4,5 x 7 cm, posizionata sopra il cornicione, nascosta alla vista del prospetto. Le gronde e i pluviali sono stati sostituiti durante l'ultimo intervento di rifacimento delle coperture, tuttavia non è stato studiato un posizionamento adeguato dei pluviali. Infatti, alcuni di questi, sopratutto quelli del prospetto principale sono posizionati senza alcun ordine. In alcuni casi i pluviali risultano essere scarsi con conseguente allagamento delle gronde e colate di acqua piovana sul muro. Nel nostro progetto si prevede di posizionare gli scarichi delle gronde sui lati, in maniera tale da non ostruire la facciata, inoltre vengono aumentati i pluviali per la gronda più alta. La seconda parte riguarda il restauro del borgo di Castelleale, che abbiamo trattato con il Prof. Andrea Ugolini nel laboratorio di sintesi finale. Il tema del corso ha previsto una prima fase di studio comprendente la ricerca storica e bibliografica, l’inquadramento dell’oggetto nel contesto urbano, la redazione delle piante di fase e ricostruzioni planivolumetriche nelle varie fasi storiche. Nella seconda fase abbiamo effettuato il rilievo, fatto foto esterne e interne di dettaglio per l’inquadramento del tema e delle sue caratteristiche architettoniche, studiato le principali cause di degrado e alterazione dei materiali da costruzione redigendo le tavole del degrado e dello stato di conservazione. Nella fase progettuale abbiamo deciso di effettuare un minimo intervento sul rudere, ripristinando la copertura crollata attraverso una copertura moderna sostenuta da pilastri, che vanno a costituire una struttura staccata rispetto al rudere. La terza parte riguarda l’efficienza energetica, il tema che ho affrontato sotto la guida del Prof. Kristian Fabbri in occasione dell’elaborato finale.

Stereotactict body radiotherapy (SBRT)

Purpose: evaluation and comparison of volumetric modulated RapidarcTM radiotherapy (RA-IMRT) vs linac based Stereotactic body radiotherapy (SBRT) in the salvage treatment of isolated lymph node recurrences in patients affected by gynaecological cancer. Materials and Methods From January 2010 to September 2011, 15 patients affected by isolated lymph nodes recurrence of gynaecological cancer underwent salvage radiotherapy after conventional imaging staging with CT and 18-FDG-PET/CT. Two different radiotherapy techniques were used in this study: RA-IMRT (RapidarcTM implemented radiotherapy Varian Medical System, Palo Alto, CA, USA) or SBRT (BrainLAB, Feldkirchen, Germany). Five patients underwent CT scan and all patients underwent 18FDG-PET/CT for pre-treatment evaluation and staging. The mean total dose delivered was 54.3 Gy (range 50-60 Gy with conventional fractionation and 27.4 Gy (range 12-40 Gy hypofractionation) for RA-IMRT and SBRT respectively. The mean number of fractions was 27.6 fractions (range 25-31) and 3-4 fractions , the mean overall treatment duration was 40.5 days (range 36-45) and 6.5 days (range 5-8 days) for RA-IMRT and SBRT respectively. Results: At the time of the analysis, October 2011, the overall survival was 92.3 % (80% for RA-IMRT and 100% for SBRT). Six patients are alive with no evidence of disease and also six patients are alive with clinically evident disease in other sites (40% and 50% patients RA-IMRT vs SBRT respectively, one patient died for systemic progression of disease and two patient were not evaluable at this time. Conclusions: Our preliminary results showed that, the use of RA-IMRT and SBRT are an excellent local therapy for isolated lymph nodes recurrences of gynaecological cancer with a good toxicity profile and local control rate, even if any long term survivors would be expected. New treatment modalities like Cyberknife are also being implemented.

Streptococcus agalactiae adapts to glucose stress conditions by modulating gene expression profile

Diabetes mellitus is considered a risk factor for Group B Streptococcus (GBS) infections. Typically, this pathology is associated to high glucose levels in the bloodstream. Although clinical evidences support this notion, the physiological mechanisms underlying GBS adaptation to such conditions are not yet defined. In the attempt to address this issue, we performed comparative global gene expression analysis of GBS grown under glucose-stress conditions and observed that a number of metabolic and virulence genes was differentially regulated. Of importance, we also demonstrated that by knocking-out the csrRS locus the transcription profile of GBS grown in high-glucose conditions was profoundly affected, with more than a third of glucose-dependent genes, including the virulence factor bibA, found to be controlled by this two-component system. Furthermore, in vitro molecular analysis showed that CsrR specifically binds to the bibA promoter and the phosphorilation increases the affinity of the regulator to this promoter region. Moreover, we demonstrated that CsrR acts as a repressor of bibA expression by binding to its promoter in vivo. In conclusion, this work by elucidating both the response of GBS to pathological glucose conditions and the underlined molecular mechanisms will set the basis for a better understanding of GBS pathogenesis.

Analisi dell'interazione terreno-struttura per la progettazione di una fondazione su pali di una pila da ponte

Analisi dell'interazione terreno-struttura nel caso di palo singolo caricato assialmente e perpendicolarmente all'asse. Studio analitico e modellazione agli elementi finiti, bidimensionale e tridimensionale. Analisi dell'interazione platea-pali-terreno nel caso di platea su pali. Studio analitico e modellazione agli elementi finiti, bidimensionale e tridimensionale.

Progettazione e collaudo di un ballast elettronico per lampade a scarica hid

Nell'elaborato svolto viene presentato un ballast elettronico destinato ad applicazioni di illuminazione stradale. L'alimentatore deve sostituire il tradizionale reattore elettromagnetico attualmente montato sui lampioni, deve poter alimentare lampade HID fino a 150 W, deve soddisfare le più stringenti normative di futura approvazione, deve garantire ulteriori servizi aggiuntivi legati sia al migliore sfruttamento della lampada che a eventuali esigenze legate all'innovativo concetto di palo intelligente (alimentazioni ausiliarie e strategie di risparmio energetico).

Analysis of cone-beam ct dose in image-guided radiation therapy for brain and prostate cancer patients via gpu-based Monte Carlo simulations

La radioterapia guidata da immagini (IGRT), grazie alle ripetute verifiche della posizione del paziente e della localizzazione del volume bersaglio, si è recentemente affermata come nuovo paradigma nella radioterapia, avendo migliorato radicalmente l’accuratezza nella somministrazione di dose a scopo terapeutico. Una promettente tecnica nel campo dell’IGRT è rappresentata dalla tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT). La CBCT a kilovoltaggio, consente di fornire un’accurata mappatura tridimensionale dell’anatomia del paziente, in fase di pianificazione del trattamento e a ogni frazione del medisimo. Tuttavia, la dose da imaging attribuibile alle ripetute scansioni è diventata, negli ultimi anni, oggetto di una crescente preoccupazione nel contesto clinico. Lo scopo di questo lavoro è di valutare quantitativamente la dose addizionale somministrata da CBCT a kilovoltaggio, con riferimento a tre tipici protocolli di scansione per Varian OnBoard Imaging Systems (OBI, Palo Alto, California). A questo scopo sono state condotte simulazioni con codici Monte Carlo per il calcolo della dose, utilizzando il pacchetto gCTD, sviluppato sull’architettura della scheda grafica. L’utilizzo della GPU per sistemi server di calcolo ha permesso di raggiungere alte efficienze computazionali, accelerando le simulazioni Monte Carlo fino a raggiungere tempi di calcolo di ~1 min per un caso tipico. Inizialmente sono state condotte misure sperimentali di dose su un fantoccio d’acqua. I parametri necessari per la modellazione della sorgente di raggi X nel codice gCTD sono stati ottenuti attraverso un processo di validazione del codice al fine di accordare i valori di dose simulati in acqua con le misure nel fantoccio. Lo studio si concentra su cinquanta pazienti sottoposti a cicli di radioterapia a intensità modulata (IMRT). Venticinque pazienti con tumore al cervello sono utilizzati per studiare la dose nel protocollo standard-dose head e venticinque pazienti con tumore alla prostata sono selezionati per studiare la dose nei protocolli pelvis e pelvis spotlight. La dose media a ogni organo è calcolata. La dose media al 2% dei voxels con i valori più alti di dose è inoltre computata per ogni organo, al fine di caratterizzare l’omogeneità spaziale della distribuzione.

Riprogettazione di un dissuasore mobile per parcheggio

Riprogettazione di un palo dissuasore mobile per parcheggio. Dopo la descrizione dello stato dell'arte di un modello già esistente, è stata effettuata un'analisi critica che ha svelato i punti deboli del sistema. Successivamente sono stati individuati obiettivi e vincoli e si è proceduto alla progettazione del nuovo sistema con l'ausilio di software CAD e analisi FEM.

Il memristor, un'innovazione nel campo dell'intelligenza artificiale: Analisi dello stato dell'arte e prospettive future

Questo elaborato concerne la revisione della letteratura scientifica relativa alla teorizzazione e realizzazione tecnologica del memristor, un nuovo componente elettronico teorizzato nel 1971 e realizzato solo nel 2008 nei laboratori della HP (Hewlett Packard, Palo Alto, California). Dopo una descrizione in termini matematici della teoria fisica alla base del dispositivo e del suo funzionamento, viene descritta la sua realizzazione tecnologica e il corrispettivo modello teorico. Succesivamente il lavoro discute la possibile analogia tra il funzionamento del memristor ed il funzionamento di neuroni e sinapsi biologiche all'interno del Sistema Nervoso Centrale. Infine, vengono descritte le architetture recentemente proposte per l'implementazione di reti neurali artificiali fondate su un sistema computazionale parallelo e realizzate mediante sistemi ibridi transistors/memristors.

C'era una volta una fabbrica: Un progetto per il recupero e la valorizzazione della corderia di Viserba

Una delle immagini iconiche del nostro pensiero è un noto quadro di Giorgio De Chirico: “Archeologi”. Manichini antropomorfi, freddi e sgradevoli sono i custodi di quell’antichità d’oro rappresentata in questo caso dagli elementi dell’architettura classica. La nostra generazione impersona oggi l’essenza di quei manichini raccontati da De Chirico: a cambiare è il contenuto architettonico e storico che portano con sè, ma l’esigenza umana di ricordare il passato e valorizzarlo resta immutata. Figli dell’epoca industriale e del consumismo, ora tocca a noi ripiantare le radici storiche del tempo che fu, che ancora oggi hanno tanta influenza sulla vita di tutti. L’ordine dei templi classici è stato sovvertito da quello delle grandi industrie abbandonate, i luoghi del culto e della preghiera pagana hanno lasciato il posto alle sale dei “rituali” fordisti e del sudore del lavoro. Siamo architetti di archeologie sommerse dall’ignoranza della nostra epoca e, attraverso di esse, tentiamo di ricucire le città dalle ferite che noi stessi le abbiamo causato.