Room-temperature continuous-wave operation of GaInNAs/GaAs quantum dot laser with GaAsN barrier grown by solid source molecular beam epitaxy

We present the results of GaInNAs/GaAs quantum dot structures with GaAsN barrier layers grown by solid source molecular beam epitaxy. Extension of the emission wavelength of GaInNAs quantum dots by ~170nm was observed in samples with GaAsN barriers in place of GaAs. However, optimization of the GaAsN barrier layer thickness is necessary to avoid degradation in luminescence intensity and structural property of the GaInNAs dots. Lasers with GaInNAs quantum dots as active layer were fabricated and room-temperature continuous-wave lasing was observed for the first time. Lasing occurs via the ground state at ~1.2μm, with threshold current density of 2.1kA/cm[superscript 2] and maximum output power of 16mW. These results are significantly better than previously reported values for this quantum-dot system.

Solid waste management in metropolitan areas: barriers and opportunities for intermunicipal arrangements in Brazil

Municipal solid waste issue has acquired a growing importance into urban management discussions, particularly in metropolitan areas. Although metropolitan regions were created for integrating public functions of common interest, it appears that the structures, in general, are limited to planning  activities. In this context, the democratization process occurred in Brazil during 1980’s led to the  strengthening of inter-municipal arrangements of voluntary cooperation, acquiring great expressiveness  in metropolitan areas, responsible for 60% of waste generated in Brazil. However, despite the  consortia emergence as an alternative management of metropolitan territory, its process of setting up and operation is not free of challenges and dilemmas. This paper starts with the hypothesis that  inter-municipal consortia in metropolitan areas have high strength asymmetry and weak regional  identity among municipalities, conditions that tend to create barriers to its concretization. In this  context, this research aim  to develop a comparative study of inter-municipal arrangements for solid  waste management in the metropolitan areas of Curitiba (pr), Belo Horizonte (bh) and Salvador  (ba), by identifying influence degree of regional identity and strength asymmetry in these arrangements. The multiple case study reveals an inverse proportionality relationship between regional  identity and strength asymmetry among the municipalities, deeply influenced by political interinstitutional  arrangement and the metropolitan area in which they are is inserted.

Modelo de recolección de residuos sólidos botellas plásticas y latas utilizando como aliado el sistema de transporte masivo en Bogotá

En las grandes ciudades, la disposición de residuos se ha convertido en un problema ambiental de magnitud mundial con impacto negativo por el manejo inadecuado de los residuos sólidos diarios. El propósito es utilizar el sistema de transporte publico de Bogotá (Transmilenio) como punto de recolección de botellas plásticas y latas, para crear un proyecto de responsabilidad ambiental el cual tendrá resultados positivos a nivel cultural, social, y a largo plazo, financieramente. A través del estudio de diferentes propuestas tanto locales como internacionales, fueron identificados los principales factores de éxito de estos proyectos los cuales se incluyeron para adecuar la presente propuesta para la ciudad de Bogotá teniendo en cuenta sus actuales condiciones. Después de identificar las características requeridas para Bogotá, se realizó un estudio demográfico para poder saber cuántos ciudadanos estarían dispuestos a participar. Como resultado, muchos pasajeros de Transmilenio esperan una retribución económica en el costo del pasaje del sistema. La prueba piloto se diseñó de acuerdo con la cantidad de envases recolectados, incluyendo el tipo de vehículos, como también la cantidad de personas y maquinas necesarias para el éxito del proyecto. Con la propuesta del proyecto completa, se realiza una evaluación financiera y económica para identificar los costos y gastos. La conclusión final de esta propuesta es que el modelo propuesto puede ser aplicado en Bogotá dadas sus características. Los beneficios sociales y ambientales también se destacan, como también el cambio cultural por parte de los ciudadanos hacia las prácticas ecológicas.

Programa : escoles solid??ries. 'Programa : escuelas solidarias'

Resumen basado en el del autor

Numerical model of solid phase transformations governed by nucleation and growth: microstructure development during isothermal crystallization

A simple numerical model which calculates the kinetics of crystallization involving randomly distributed nucleation and isotropic growth is presented. The model can be applied to different thermal histories and no restrictions are imposed on the time and the temperature dependences of the nucleation and growth rates. We also develop an algorithm which evaluates the corresponding emerging grain-size distribution. The algorithm is easy to implement and particularly flexible, making it possible to simulate several experimental conditions. Its simplicity and minimal computer requirements allow high accuracy for two- and three-dimensional growth simulations. The algorithm is applied to explore the grain morphology development during isothermal treatments for several nucleation regimes. In particular, thermal nucleation, preexisting nuclei, and the combination of both nucleation mechanisms are analyzed. For the first two cases, the universal grain-size distribution is obtained. The high accuracy of the model is stated from its comparison to analytical predictions. Finally, the validity of the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami model SSSR, is verified for all the cases studied

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Pèptids biarílics a partir de 4-iodofenilalanina o 3-iodotirosina per borilació i reacció de Suzuki-Miyaura en fase sòlida. Avaluació de l'activitat antimicrobiana

En aquesta tesi doctoral es va estudiar la preparació de pèptids biarílics en fase sòlida. En primer lloc, es varen borilar residus de fenilalanina o tirosina presents a la seqüència peptídica a través d’una reacció de Miyaura. A continuació, es varen arilar els boronats resultants a través d’una reacció de Suzuki-Miyaura sota irradiació de microones, utilitzant diversos halurs d’aril i haloaminoàcids. La metodologia trobada es va estendre a la preparació de pèptids biarílics cíclics. Aquesta aproximació presenta l’avantatge d’evitar la síntesi en dissolució i la purificació del boronoaminoàcid. A més, permet la preparació d’una àmplia diversitat de pèptids biarílics a partir d’un únic boronopèptid. L’avaluació de l’activitat biològica dels pèptids sintetitzats va permetre idenficar seqüències actives enfront dels bacteris Erwinia amylovora, Xanthomonas vesicatoria, i Pseudomonas syringae, que són responsables de malalties greus en plantes d’interès econòmic com pereres i pomeres, i que varen resultar ser molt poc tòxics enfront cèl•lules eucariotes.

Synthesis and evaluation of cyclic cationic peptides as antimicrobial agents for use in plant protection

Aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de l'aplicació de pèptids antimicrobians en la lluita contra agents patògens de cultius de plantes d'interès econòmic.L'estratègia sintètica s'ha portat a terme utilitzant metodologies convencionals de síntesi de pèptids en fase sòlida com l'estratègia tridimensional ortogonal Fmoc/tBut/Allyl. Ha calgut fer la recerca de les condicions òptimes per a l'eliminació del grup Allyl i la ciclació. D'entre els pèptids cíclics de 4-10 aminoacids sintetitzats, el decapèptid c(Lys-Leu-Lys-Leu-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) ha resultat ésser el més efectiu i s'ha pres com a base per al disseny d'una quimioteca de 56 pèptids. Dels resultats obtinguts s'ha sintetitzat una segona quimioteca basada en l'estructura general c(X1-X2-X3-X4-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) determinada com la que posseix el millor perfil d'activitat. Els pèptids més efectius obtinguts constituixen els primers exemples de pèptids cíclics actius contra E. amylovora i poden ser considerats com a bons candidats pel desenvolupament d'agents antimicrobians efectius en protecció vegetal.

Mechanisms and dynamics of protein clustering on a solid surface

A methodology for discovering the mechanisms and dynamics of protein clustering on solid surfaces is presented. In situ atomic force microscopy images are quantitatively compared to Monte Carlo simulations using cluster statistics to differentiate various models. We study lysozyme adsorption on mica as a model system and find that all surface-supported clusters are mobile, not just the monomers, with diffusion constant inversely related to cluster size. The surface monomer diffusion constant is measured to be D1∼9×10-16  cm2 s-1, such a low value being difficult to measure using other techniques.

Decomposition and phosphorus release from organic residues as affected by residue quality and added inorganic phosphorus

The combined use of organic residue and inorganic fertiliser-phosphorus (P) is appropriate in meeting both the short and long-term P requirement of crops. To assess the influence of added inorganic fertiliser-P on the processes of decomposition and P release from the residue and the relationships with quality, prunings of Gliricidia sepium, Leucaena leucocephela, Senna siamea, Acacia mangium and Paraserienthus falcataria were incubated without and with added inorganic fertiliser-P for 56 days. Soil was added only as inoculum. Decomposition rate and amounts of acid extractable-P (P release) were in the same order: G. sepium > S. siamea > L. leucocepheta > P falcataria > A. mangium. Unlike the other residues, A. mangium released no P despite the loss of half its mass during the 8 weeks of incubation. The residue P content correlated with P release. However, decomposition rate did not correlate with residue P content but with the lignin, polyphenol and cellulose content, and ratios to P. These ratios were negatively correlated with P release suggesting that lignin and polyphenol contents influence P release more when the residue-P content is low. Results suggest that rate of decomposition influences the release of P. The critical residue P content for P release was estimated to be 0.12% < P < 0.19%. Added P had no effect on decomposition and P release from the residues.

The development and contribution of surface charge by crop residues in two Malawian acid soils

The effects of maize and soya bean residues on the pH and charge of a loamy sand (Kawalazi) and a sandy clay loam (Naming'omba) from Malawi were measured to determine both the indirect effect of the residues on soil charge through the changes in pH, and the direct contribution of charge carried on the residue surfaces. The soils had pH values (10 mM CaCl2) of 4.3 and 5.0 and organic matter contents were 1.4% and 2.7%, respectively. The clay fractions were dominated by kaolinite and goethite, and mica was present in both samples. The soils were incubated for 28 days with maize (Zea mays) and soya bean (Glycine max) residues. The maximum addition of residue (12.0%) in the Kawalazi and Naming'omba soils increased the pH from 4.3 and 5.0 to 4.8 and 5.3 (maize) and to 9.0 and 8.8 (soya bean), respectively. Negative charge increased from 2.1 and 4.7 cmol(c) kg(-1) to 3.8 and 7.5 (maize) and to 5.3 and 9.3 cmol(c) kg(-1) (soya bean). Positive charge increased from 0.72 and 0.62 to 0.87 and 0.85 cmol(c) kg(-1) (maize) and to 0.75 and 0.68 (soya bean). The charge contribution by the residues was calculated by difference between the charge on a sample incubated with residue and the charge on a soil without residue limed to the same pH value. Up to 100 cmolc negative charge and 10 cmol(c) of positive charge per kg of residue were directly contributed to the soil-residue mixture, the amounts depending on the type of residue, the extent to which the residue was decomposed in the soil and the pH of the mixture. The Anderson and Sposito method [Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1991) 1569] was used to partition the permanent negative charge (holding Cs+) from variable negative charge (holding Li+). In the pH range 3.7-6.5 the maize residue contributed between 3 and 26 cmol(c) of variable charge per kg of residue in the Kawalazi soil and between 6 and 25 cmol(c) per kg of residue in the Naming'omba soil. For soya bean the values were between I and 28 and between 4 and 68 cmolc per kg of residue, respectively. At a given pH value, the charge tended to increase with time of incubation and for a given addition of residue, pH decreased during incubation. Addition of residues contributed no permanent negative charge and the charge on the soil measured by Cs adsorption was independent of pH change caused by the residue showing that the method is valid for soil-residue mixtures. With time there was a decrease in the amount of permanent charge probably due to masking as humic material become adsorbed on mineral surfaces. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.