Recent progress in research on tungsten materials for nuclear fusion applications in Europe

The current magnetic confinement nuclear fusion power reactor concepts going beyond ITER are based on assumptions about the availability of materials with extreme mechanical, heat, and neutron load capacity. In Europe, the development of such structural and armour materials together with the necessary production, machining, and fabrication technologies is pursued within the EFDA long-term fusion materials programme. This paper reviews the progress of work within the programme in the area of tungsten and tungsten alloys. Results, conclusions, and future projections are summarized for each of the programme´s main subtopics, which are: (1) fabrication, (2) structural W materials, (3) W armour materials, and (4) materials science and modelling. It gives a detailed overview of the latest results on materials research, fabrication processes, joining options, high heat flux testing, plasticity studies, modelling, and validation experiments.

Intermolecular and Intramolecular Charge Transfer in Functional Molecular Materials

This thesis is devoted to the investigation of inter and intramolecular charge transfer (CT) in molecular functional materials and specifically organic dyes and CT crystals. An integrated approach encompassing quantum-chemical calculations, semiempirical tools, theoretical models and spectroscopic measurements is applied to understand structure-property relationships governing the low-energy physics of these materials. Four main topics were addressed: 1) Spectral properties of organic dyes. Charge-transfer dyes are constituted by electron donor (D) and electron acceptor (A) units linked through bridge(s) to form molecules with different symmetry and dimensionality. Their low-energy physics is governed by the charge resonance between D and A groups and is effectively described by a family of parametric Hamiltonians known as essential-state models. These models account for few electronic states, corresponding to the main resonance structures of the relevant dye, leading to a simple picture that is completed introducing the coupling of the electronic system to molecular vibrations, treated in a non-adiabatic way, and an effective classical coordinate, describing polar solvation. In this work a specific essential-state model was proposed and parametrized for the dye Brilliant Green. The central issue in this work has been the definition of the diabatic states, a not trivial task for a multi-branched chromophore. In a second effort, we have used essential-state models for the description of the early-stage dynamics of excited states after ultrafast excitation. Crucial to this work is the fully non-adiabatic treatment of the coupled electronic and vibrational motion, allowing for a reliable description of the dynamics of systems showing a multistable, broken-symmetry excited state. 2) Mixed-stack CT salts. Mixed-stack (MS) CT crystals are an interesting class of multifunctional molecular materials, where D and A molecules arrange themselves to form stacks, leading to delocalized electrons in one dimension. The interplay between the intermolecular CT, electrostatic interactions, lattice phonons and molecular vibrations leads to intriguing physical properties that include (photoinduced) phase transitions, multistability, antiferromagnetism, ferroelectricity and potential multiferroicity. The standard microscopic model to describe this family of materials is the Modified Hubbard model accounting for electron-phonon coupling (Peierls coupling), electron-molecular vibrations coupling (Holstein coupling) and electrostatic interactions. We adopt and validate a method, based on DFT calculations on dimeric DA structures, to extract relevant model parameters. The approach offers a powerful tool to shed light on the complex physics of MS-CT salts. 3) Charge transfer in organic radical dipolar dyes. In collaboration with the group of Prof. Jaume Veciana (ICMAB- Barcellona), we have studied spectral properties of a special class of CT dyes with D-bridge-A structure where the acceptor group is a stable radical (of the perchlorotriphenylmethyl, PTM, family), leading to an open-shell CT dyes. These materials are of interest since they associate the electronic and optical properties of CT dyes with magnetic properties from the unpaired electron. The first effort was devoted to the parametrization of the relevant essential-state model. Two strategies were adopted, one based on the calculation of the low-energy spectral properties, the other based on the variation of ground state properties with an applied electric field. 4) The spectral properties of organic nanoparticles based on radical species are investigated in collaboration with Dr. I. Ratera (ICMAB- Barcellona). Intriguing spectroscopic behavior was observed pointing to the presence of excimer states. In an attempt to rationalize these findings, extensive calculations (TD-DFT and ZINDO) were performed. The results for the isolated dyes are validated against experimental spectra in solution. To address intermolecular interactions we studied dimeric structures in the gas phase, but the preliminary results obtained do not support excimer formation.

Efeito da suplementação com óleo de canola sobre a qualidade da manteiga e muçarela

A sociedade está cada vez mais exigente com relação à qualidade dos produtos consumidos e se preocupa com os benefícios para a saúde. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito da inclusão de níveis de óleo de canola na dieta de vacas sobre amanteiga e muçarela, buscando produtos mais saudáveis para o consumo humano. Foram utilizadas 18 vacas Holandesas, em estágio intermediário de lactação, com produção média de 22 (± 4) Kg de leite/ dia, as quais foram distribuídas em dois quadrados latinos 3x3 contemporâneos e receberam as dietas experimentais: T1- Controle (0% de inclusão de óleo); T2- 3% de inclusão de óleo de canola e T3- 6% de inclusão de óleo de canola. O perfil lipídico foi determinado através de cromatografia gasosa, além da avaliação de qualidade nutricional, realizada através de equações utilizando os ácidos graxos obtidos no perfil lipídico, análises físico-químicas determinadas pela metodologia do Instituto Adolfo Lutz e análises microbiológicas. Houveram problemas durante processamento do leite, gerando alterações de tecnologia de fabricação do produto manteiga, obtendo-se outro produto, o creme de leite, ao invés de manteiga, além de prejuízos na qualidade microbiológicas do creme de leite e muçarela. A inclusão de óleo de canola na dieta em lactação reduziu quadraticamente os ácidos graxos de cadeia curta e proporcionou aumento quadrático dos ácidos graxos de cadeia longa, dos ácidos graxos insaturados e ácidos graxos monoinsaturados na muçarela. A relação ácidos graxos saturados/ ácidos graxos insaturados (AGS/ AGI) e a relação ômega-6/ômega-3, assim como os índices de aterogenicidade e trombogenicidade, na muçarela, reduziram linearmente 25,68%, 31,35%; 32,12% e 21,78%, respectivamente, quando comparando T1 e T3. No creme de leite, houve redução linear dos ácidos graxos de cadeia curta e média, bem como, os ácidos graxos saturados e a relação ácidos graxos saturados/ ácidos graxos insaturados (AGS/ AGI) em 41,07%; 23,82%; 15,91% e 35,59%, respectivamente, enquanto os ácidos graxos de cadeia longa, ácidos graxos insaturados e ácidos graxos monoinsaturados aumentaram linearmente 41,40%; 28,24% e 32,07%, nesta ordem, quando comparando T1 com T3. Os índices de aterogenicidade e trombogenicidade reduziram de forma linear, enquanto o índice h/H (razão ácidos graxos hipocolesterolêmicos e hipercolesterolêmicos) aumentou linearmente. A composição físico-química de ambos derivados e o rendimento da muçarela não apresentaram efeito significativo com a inclusão do óleo de canola, exceto a proteína bruta da muçarela que apresentou aumento linear e a gordura do creme de leite que apresentou efeito quadrático. As análises microbiológicas mostram contagens muito elevadas de microrganismos, sugerindo que os produtos não apresentam qualidade microbiológica, decorrente da ausência do processo de pasteurização do creme e da baixa eficiência do tratamento térmico aplicado ao leite destinado a produção da muçarela. Conclui-se que a adição de óleo de canola na dieta de vacas lactantes proporciona muçarela e creme de leite mais saudáveis para o consumo humano, pois apresentaram perfil lipídico mais rico em ácidos graxos insaturados, além da série ômega-3 e ácido oleico, entretanto, devido a problemas de processamento, estes produtos obtidos, não estão aptos ao consumo devido à ausência de qualidade microbiológica.

Enzima fibrolítica exógena na alimentação de vacas em lactação

Objetivou-se avaliar a utilização de doses crescentes de enzima fibrolítica exógena na alimentação de vacas leiteiras e seus efeitos sobre o consumo e digestibilidade aparente total da matéria seca e nutrientes, cinética ruminal, fermentação e síntese de proteína microbiana ruminal, produção e composição do leite, perfil metabólico e balanço de energia e nitrogênio. Foram utilizadas 24 vacas da raça Holandesa, multíparas, em delineamento Quadrado Latino 4x4, com 646,75 ± 77,54 kg de peso corporal, 3,02 ± 0,56 de escore de condição corporal, com 176 ± 82,27 dias em lactação e produção de leite de 33,72 ± 7,63 kg/dia, no início do estudo. Os animais foram distribuídos aleatoriamente para receber os seguintes tratamentos: 1) Controle (0), composta por dieta basal sem a inclusão de enzima fibrolítica; 2) com inclusão de 8 g/vaca/dia de enzima fibrolítica; 3) com inclusão de 16 g/vaca/dia da enzima fibrolítica; 4) com inclusão de 24 g/vaca/dia da enzima fibrolítica (Fibrozyme® - Alltech Inc., Nicholasville, KY). A utilização de enzima fibrolítica nas dietas resultou em aumento linear no consumo de matéria seca, matéria orgânica e da fibra em detergente neutro. Foi detectado aumento linear no consumo de partículas longas com a suplementação de enzima. Houve efeito quadrático na ruminação e na atividade mastigatória. O aumento no consumo de matéria seca refletiu no aumento linear de consumo de energia líquida e no balanço de energia líquida. Houve efeito quadrático na concentração de N-NH3 ruminal e aumento linear na quantidade de ácido acético, propiônico e butírico com o aumento da dose de enzima suplementada. Houve efeito quadrático na síntese de proteína microbiana com a inclusão de enzima fibrolítica. Não foram observadas diferenças na produção de leite e na produção de seus componentes, entretanto houve aumento linear no ganho de peso corporal com utilização de enzima fibrolítica. Houve efeito quadrático positivo na excreção via urina e efeito quadrático negativo no balanço de nitrogênio mostrando maior retenção de nitrogênio com a suplementação intermediária de enzimas fibrolíticas. Conclui-se que a enzima fibrolítica exógena é efetiva em aumentar o consumo de matéria seca e FDN e também melhorar a eficiência fermentativa de vacas leiteiras melhorando o balanço energético, entretanto não foi efetiva em aumentar a produção de leite de vacas da raça holandesa no terço médio da lactação