Investigation into the effect of molybdenum-site substitution on the performance of Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ for intermediate temperature solid oxide fuel cells

In this paper, niobium doping is evaluated as a means of enhancing the electrochemical performance of a Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ (SFM) perovskite structure cathode material for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) applications. As the radius of Nb approximates that of Mo and exhibits +4/+5 mixed valences, its substitution is expected to improve material performance. A series of Sr₂Fe_1.5Mo_0.5-xNb_xO_6-δ (x = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) cathode materials are prepared and the phase structure, chemical compatibility, microstructure, electrical conductivity, polarization resistance and power generation are systematically characterized. Among the series of samples, Sr₂Fe_1.5Mo_0.4Nb_0.10O_6-δ (SFMNb_0.10) exhibits the highest conductivity value of 30 S cm^-1 at 550°C, and the lowest area specific resistance of 0.068 Ω cm² at 800°C. Furthermore, an anode-supported single cell incorporating a SFMNb_0.10 cathode presents a maximum power density of 1102 mW cm^-2 at 800°C. Furthermore no obvious performance degradation is observed over 15 h at 750°C with wet H₂(3% H₂O) as fuel and ambient air as the oxidant. These results demonstrate that SFMNb shows great promise as a novel cathode material for IT-SOFCs.

Investigation into the effect of Fe-site substitution on the performance of Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ anodes for SOFCs

Ni-substituted Sr₂Fe_1.5-xNi_xMo_0.5O_6-δ (SFNM) materials have been investigated as anode catalysts for intermediate temperature solid oxide fuel cells. Reduced samples (x = 0.05 and 0.1) maintained the initial perovskite structure after reduction in H₂, while metallic nickel particles were detected on the grain surface for x = 0.2 and 0.3 using transmission electron microscopy. Temperature programmed reduction results indicate that the stable temperature for SFNM samples under reduction conditions decreases with Ni content. In addition, X-ray photoelectron spectroscopy analysis suggests that the incorporation of Ni affects the conductivity of SFNM through changing the ratios of Fe³⁺/Fe²⁺ and Mo⁶⁺/Mo⁵⁺. Sr₂Fe_1.4Ni_0.1Mo_0.5O_6-δ shows the highest electrical conductivity of 20.6 S cm^-1 at 800 °C in H₂. The performance of this anode was further tested with electrolyte-supported cells, giving 380 mW cm^-2 at 750 °C in H₂, hence demonstrating that Ni doping in the B-site is beneficial for Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ anode performance. 

Reassessment of the Microbial Role in Mn-Fe Nodule Genesis in Andean Paleosols

The presence of Mn-Fe nodules in the epipedons (surface horizons) of paleosols of presumed Upper Neogene age in the northwestern Venezuelan Andes have been interpreted as products of inorganic oxidation and reduction processes operating over the full range of glacial and interglacial cycles that affected paleosol morphogenesis. New microscopic/chemical data from combined SEM-EDS-FIB analyses of representative Mn-Fe nodules indicate microbes play an important role in Mn/Fe precipitation leading to their genesis in alpine Mollisols (Argiustolls). Although the prevailing new data are based mainly on fossil forms of filamentous bacteria and fungi and other biogenic pseudomorphs that may represent the former resident bacteria, the presence of extant microbes must await field experiments/collection, followed by a molecular microbiology approach to determine the biological drivers of metal precipitation. As in other terrestrial niche environments, microbes are seen here to play a role, perhaps a key one, in the morphogenesis of paleosols of importance in upper Neogene paleoenvironmental reconstruction.

Supervisor Continuity or Co-Location: Which Matters in Residency Education? Findings From a Qualitative Study of Remote Supervisor Family Physicians in Australia and Canada

Purpose: Changes to health care systems andworking hours have fragmentedresidents’ clinical experiences withpotentially negative effects ontheir development as professionals.Investigation of off-site supervision,which has been implemented in isolatedrural practice, could reveal importantbut less overt components of residencyeducation. 

Method: Insights from sociocultural learningtheory and work-based learning provideda theoretical framework. In 2011–2012,16 family physicians in Australia andCanada were asked in-depth how theyremotely supervised residents’ workand learning, and for their reflectionson this experience. The verbatiminterview transcripts and researchers’memos formed the data set. Templateanalysis produced a description andinterpretation of remote supervision. 

Results: Thirteen Australian family physiciansfrom five states and one territory, andthree Canadians from one province,participated. The main themes werehow remoteness changed the dynamicsof care and supervision; the importanceof ongoing, holistic, nonhierarchical,supportive supervisory relationships; andthat residents learned “clinical courage”through responsibility for patients’ careover time. Distance required supervisorsto articulate and pass on their expertiseto residents but made monitoringdifficult. Supervisory continuityencouraged residents to build on pastexperiences and confront deficiencies. 

Conclusions: Remote supervision enabled residents todevelop as clinicians and professionals.This questions the supremacy of co-locationas an organizing principle forresidency education. Future specialists maybenefit from programs that give themongoing and increasing responsibilityfor a group of patients and supportive.

SN 2009ip at late times - an interacting transient at+2 years

We present photometric and spectroscopic observations of the interacting transient SN 2009ip taken during the 2013 and 2014 observing seasons. We characterize the photometric evolution as a steady and smooth decline in all bands, with a decline rate that is slower than expected for a solely Co-56-powered supernova at late phases. No further outbursts or eruptions were seen over a two year period from 2012 December until 2014 December. SN 2009ip remains brighter than its historic minimum from pre-discovery images. Spectroscopically, SN 2009ip continues to be dominated by strong, narrow (less than or similar to 2000 km s(-1)) emission lines of H, He, Ca, and Fe. While we make tenuous detections of [Fe II] lambda 7155 and [O I] lambda lambda 6300, 6364 lines at the end of 2013 June and the start of 2013 October, respectively, we see no strong broad nebular emission lines that could point to a core-collapse origin. In general, the lines appear relatively symmetric, with the exception of our final spectrum in 2014 May, when we observe the appearance of a redshifted shoulder of emission at +550 km s(-1). The lines are not blueshifted, and we see no significant near-or mid-infrared excess. From the spectroscopic and photometric evolution of SN 2009ip until 820 d after the start of the 2012a event, we still see no conclusive evidence for core-collapse, although whether any such signs could be masked by ongoing interaction is unclear.

Co-operative tensegrity-based formation control algorithm for a multi-aircraft system

This paper presents a tensegrity-based co-operative control algorithm for an aircraft formation. The 6 degrees-of-freedom model of the well-known Aerosonde unmanned aerial vehicle (UAV), is integrated with the model of the tensegrity structure and a decentralised control scheme is proposed. The strategy is shown to be scalable for 2n number of UAVs and is able to maintain a firm geometry whilst allowing flexible shape transformations. Simulation results demonstrate the effectiveness and stability of the proposed tensegrity-based formation control algorithm in 3D.

Insight into CO Activation over Cu(100) under Electrochemical Conditions

The reduction of CO₂ on copper electrodes has attracted great attentions in the last decades, since it provides a sustainable approach for energy restore. During the CO₂ reduction process, the electron transfer to CO_ads is experimentally suggested to be the crucial step. In this work, we examine two possible pathways in CO activation, i.e. to generate COH_ads and CHO_ads, respectively, by performing the state-of-the-art constrained ab initio molecular dynamics simulations on the charged Cu(100) electrode under aqueous conditions, which is close to the realistic electrochemical condition. The free energy profile in the formation of COH_ads via the coupled proton and electron transfer is plotted. Furthermore, by Bader charge analyses, a linear relationship between C-O bond distance and the negative charge in CO fragment is unveiled. The formation of CHO_ads is identified to be a surface catalytic reaction, which requires the adsorption of H atom on the surface first. By comparing these two pathways, we demonstrate that kinetically the formation of COH_ads is more favored than that of CHO_ads, while CHO_ads is thermodynamically more stable. This work reveals that CO activation via COH_ads intermediate is an important pathway in electrocatalysis, which could provide some insights into CO₂ electroreduction over Cu electrodes.

Photoionization cross-sections for Fe II

The LS R-matrix method was used to compute new photoionization cross sections for Fe II. Results are compared with available experimental data and with previous calculations of the cross section. We also present the first fine-structure photoionization data for this ion obtained with the fully-relativistic DARC codes.

Cartografia geoquímica da ilha de Santiago com uma densidade de amostragem média/baixa

A ilha de Santiago é a maior do arquipélago de Cabo Verde, apresenta uma área de 991 km2, com um comprimento e largura máximos de 54,9 km e 29 km, respectivamente, e 1392 m de maior altitude. As condições climáticas e a erosão são alguns dos problemas naturais do arquipélago de Cabo Verde. Além disso, a intervenção humana no ambiente superficial revela-se muitas vezes inadequada e com forte impacto. A construção em solos com aptidão agrícola ou florestal, as actividades industriais, a deposição de materiais sólidos ou líquidos de forma inadequada, as práticas agrícolas incorrectas e intensivas, o uso abusivo de pesticidas e fertilizantes, a rega com água contaminada, a sobreexploração de aquíferos que levam muitas vezes à salinização, etc. têm enorme impacto em termos de contaminação de solos, águas superficiais e subterrâneas nas áreas envolventes. Por conseguinte, o conhecimento da variabilidade geoquímica natural é fundamental para a resolução de questões de índole económica, ambiental e de ordenamento do território, médica, e jurídica. A necessidade de construir uma base de dados de geoquímica georeferenciada que caracterize o ambiente superficial da ilha de Santiago foi a principal motivação para a realização deste estudo. Realizou-se um levantamento geoquímico de 337 amostras de sedimentos de corrente e 249 amostras de solos na ilha de Santiago, tendo sido seguidas as recomendações do Projecto Internacional IGCP 259 não só na fase de amostragem, mas também nas fases seguintes de preparação, análise, tratamento dos dados e elaboração de mapas. Determinaram-se os teores, na fracção < 2 mm, para 36 elementos – 9 elementos maiores (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Ti) e 27 elementos vestigiais (Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Hg, La, Mo, Ni, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, U, V, W, Zn). Efectuou-se ainda a análise textural e estudou-se a composição mineralógica de cerca de 25% das amostras. Analisaram-se, também, 103 amostras de rochas, colhidas nas várias formações da ilha de Santiago, tendo sido determinados os teores de K2O, Na2O, Fe2O3(T), MnO, Sc, Cr, Co, Zn, Ga, As, Br, Rb, Zr, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Th e U e REE, a fim de se fazer uma comparação com os teores destes elementos encontrados nos solos e sedimentos de corrente, averiguando se a sua variação é ou não essencialmente condicionada pela geoquímica da rocha-mãe. Os padrões geoquímicos obtidos através dos mapas de distribuição espacial foram correlacionados com a natureza da rocha mãe, o tipo de solo, e ainda com algumas fontes de contaminação. A interpretação dos resultados foi realizada não só pela observação dos mapas geoquímicos, mas também após análise estatística dos conjuntos de dados obtidos, e apoiada em informação diversa disponível. A utilização da Análise de Componentes Principais permitiu distinguir associações entre elementos químicos, quer de origem geogénica quer antropogénica. Foram ainda elaborados mapas de distribuição espacial de vários índices multielementares de importância ambiental, como o Índice de Acidificação Al/(Ca+Mg+K), Índice de Combi, Índice de Avaliação de Risco Ambiental e Índices de Enriquecimento/Contaminação para vários grupos de elementos considerados como “primary pollutant metals”.

Novos materiais com polioxotungstatos substituídos com metais d e f

The present work reports studies on the new compounds obtained by the combination of polyoxoanions derived from the Keggin and Lindquist structures with several cations. The studies were first focused on the monolacunary Keggin polyoxoanions [PW11O39M(H2O)]n- (M = FeIII, MnIII and n = 4; M = CoII and n = 5) and its combination with the organic cation 1-butyl-3-methylimidazolium (Bmim+). The association of Bmim+ cation with the polyoxoanion [PW11O39Fe(H2O)]4- allowed to isolate for the first time both the monomeric and the dimeric [PW11O39Fe)2O]10- anions, with the same cation and using simple bench techniques by pH manipulation. Studies regarding the stability of these inorganic species in solution indicated that both species are present in solution in equilibrium. However, the inability to up until now isolate the dimeric unit through simple bench methods, lead to the hypothesis that the cation had a role to play in the selective precipitation of either the monomer or the dimer. Repetition of the same procedures with the polyoxoanions [SiW11O39Fe(H2O)]5- and [PW11O39M(H2O)]n- (M = FeIII, MnIII and n = 4; M = Co and n = 5), afforded only the corresponding monomeric compounds, (Bmim)5[SiW11O39FeIII(H2O)]· 4H2O (3), (Bmim)5[PW11O39CoII(H2O)]· 0.5 H2O, (4) and (Bmim)5[PW11O39MnIII(H2O)]· 0.5 H2O (5). Moreover, the combination of Bmim+ and the polyoxotungstate [PW11O39Co(H2O)]5- afforded two different crystal structures, depending on the synthetic conditions. Thus, a ratio Bmim+:POM of 5:1 and the presence of K+ cations (due to addition of KOH) led to a formula Na2K(Bmim)2[PW11.2O39Co0.8(H2O)]·7H2O (4a), whilst a ratio Bmim:POM of 7:1 led to the formation of a crystal with the chemical formula Na2(Bmim)8[PW11O39Co(H2O)]2·3H2O (4b). Electrochemical studies were performed with carbon paste electrodes modified with BmimCl to investigate the influence of the Bmim+ cation in the performance of the electrodes. The voltametric measurements obtained from solutions containing the anions [PW11O39]7- and [SiW11O39]8- are presented. Results pointed to an improvement of the acquired voltametric signal with a slight addition of BmimCl (up to 2.5% w/w), specially in the studies regarding pH variation. Additional synthesis were carried out with both the cations Omim+ and THTP+.

Metais em águas e sedimentos da plataforma dos Açores

A presente tese tem por objetivo principal contribuir para o conhecimento da geoquímica sedimentar da zona oceânica da crista da Terceira e montanhas submarinas a sul (região entre 29-39ºN e 27-32ºW), integrando também a caraterização dos metais e nutrientes na coluna de água e propondo concentrações para servirem de referência nesta região do Atlântico Central. Para o efeito foram realizadas amostragens na coluna de água em sete locais e de sedimento em cinco locais, durante a campanha oceanográfica designada por EMEPC/AÇORES/G3/2007 a bordo do navio SV Kommandor Jack, no âmbito do projeto da Estrutura de Missão para a Extensão da Plataforma Continental (EMEPC). Os perfis de CTD da coluna de água na região estudada revelam a presença de massas de água distintas: a Western North Atlantic Central Water (WNACW), a Eastern North Atlantic Central Water tropical (ENACWt), a Eastern North Atlantic Central Water polar (ENACWp), a Mediterranean Overflow Water (MOW), a Deep Mediterranean Water (DMW) e a North Eastern Atlantic Deep Water (NEADW). Observou-se nos perfis de temperatura e salinidade, referentes aos primeiros 200 m da coluna de água, um gradiente meridional negativo entre as estações localizadas na crista da Terceira e as estações localizadas mais a sul. Observou-se nas águas superficiais valores de oxigénio dissolvido de 93% e de pH de 8,1, assim como que as concentrações dos nutrientes NOx, PO4 e SiO2 variam de acordo com a atividade biológica, tendo-se registado concentrações medianas mais baixas, respetivamente de 6,5, 0,23 e 1,3 mol L-1, que aumentam com a profundidade devido à ausência de produção primária (respetivamente 31, 1,4 e 22 mol L-1). As concentrações de NH4 e de SO4 não variam significativamente nas massas de água, sendo os valores medianos mínimos e máximos de 0,69 a 0,79 mol L-1 para o NH4 e de 30 a 32 mol L-1 para o SO4. São propostas concentrações de referência para as massas de água, para os elementos cobre, cádmio, chumbo e arsénio. Os perfis de sedimento analisados permitem distinguir os sedimentos na crista da Terceira (core A) dos restantes (cores B a E). A grande variabilidade textural encontrada no core A, que contrasta com os outros cores analisados, deve-se a importantes contribuições terrígenas, originadas pela erosão sub-aérea e pela atividade vulcânica das ilhas próximas. iv resumo (continuação) A análise mineralógica, efetuada à fração areia e à fração fina (< 63 μm), confirma que os sedimentos do core A derivam de rochas vulcânicas formadas maioritariamente por piroxenas, olivinas, anfíbolas, biotite, alterites e ainda calcite, plagióclase e magnetite, tendo-se identificado ao microscópio a glauconite e o vidro vulcânico. De acordo com a composição química destes minerais o core A apresenta valores mais elevados de Al, Fe, K, P, Mg, Si, Na, Zn, V, Cr e Mn relativamente aos cores B a E. Os cores B a E apresentam grandes quantidades de calcite (>80%) formada maioritariamente por foraminíferos e nanoplâncton calcário (cocolitóforos). A fração areia confirma a composição maioritariamente carbonatada com grande abundância de material biogénico formado por oozes de foraminíferos (planctónicos e bentónicos) com raras espículas de espongiários e restos de conchas. Os cores B a E apresentam valores muito mais elevados que o core A para os elementos Ca e Sr. Os resultados para o Al, Fe, K, P, Si, Na, As, Cu, Ni, Zn, V, Cr, Li, Pb, Cd e Co presentes nos locais B, C, D e E sugerem que estes cores são comparáveis aos sedimentos de fundo carbonatados. Propõe-se concentrações de referência para a região do Atlântico compreendida entre 29-39ºN e 27-32ºW considerando a primeira camada colhida em cada core. Para o core A as concentrações são normalizadas a 5% de Al e CaCO3, enquanto que para os cores B a E são normalizadas a 2% de Al e CaCO3. Assim as concentrações de referência para o core A são: As – 18 mg kg-1, Cr – 91 mg kg-1, Cu – 127 mg kg-1, Ni – 84 mg kg-1, Pb – 41 mg kg-1, Hg – 41 ng g-1 e Zn – 482 mg kg-1. Para os cores B a E as concentrações de referência são: As – 3 mg kg-1, Cr – 10 mg kg-1, Cu – 36 mg kg-1 Ni – 12 mg kg -1, Hg – 3 ng g-1 e Zn – 20 mg kg-1. Para os restantes metais as concentrações de referência para o core A são: Al – 9%, Si – 25%, Fe – 6%, Ca – 13%, K – 2%, Mg – 2%, Na – 3%, P – 0,4%, Sr – 900 mg kg-1, Li – 10 mg kg-1, Mn – 1200 mg kg-1, Ba – 700 mg kg-1 e V – 140 mg kg-1. Para os cores B a E as concentrações de referência são: Al – 0,9%, Si – 2%, Fe – 0,2%, Ca – 95%, K – 0,3%, Mg – 0,4%, Na – 0,3%, P – 0,04%, Sr – 2600 mg kg-1, Li – 5 mg kg-1, Mn – 240 mg kg-1, Ba – 345 mg kg-1, Co – 2 mg kg-1 e V – 6 mg kg-1. Os resultados da presente tese constituem um contributo para a caraterização geoquímica da região e podem servir de referência à monitorização futura do mar dos Açores e montes submarinos a sul.

Estudo da maquinabilidade das ligas Ti-6Al-4V e Co-28Cr-6Mo na fresagem de dispositivos biomédicos

Os estudos de maquinabilidade de biomateriais e outros materiais aplicados na área médica são extensos. Todavia, muitos destes estudos recorrem a modelos de geometria regular e operações elementares de maquinagem. Relativamente a estas, os estudos académicos atualmente disponíveis mostram que a tecnologia preferencial é o torneamento, opção que se fundamenta na simplicidade de análise (corte ortogonal). Saliente-se ainda que, neste contexto, a liga de titânio Ti-6Al-4V constitui o biomaterial mais utilizado. Numa perspetiva complementar, refira-se que as publicações científicas evidenciam que a informação disponível sobre a fresagem Ti-6Al-4V não é muito extensa e a do Co-28Cr-6Mo é quase inexistente. A presente dissertação enquadra-se neste domínio e representa mais uma contribuição para o estudo da maquinabilidade das ligas de Titânio e de crómio-cobalto. A aplicação de operações de maquinagem complexas, através do recurso a programas informáticos de fabrico assistido por computador (CAM), em geometrias complexas, como é o caso das próteses femorais anatómicas, e o estudo comparativo da maquinabilidade das ligas Co-28Cr-6Mo e Ti-6Al-4V, constituem os objetivos fundamentais deste trabalho de doutoramento. Neste trabalho aborda-se a problemática da maquinabilidade das ligas metálicas usadas nos implantes ortopédicos, nomeadamente as ligas de titânio, de crómiocobalto e os aços Inoxidáveis. Efetua-se ainda um estudo da maquinagem de uma prótese femoral com uma forma geométrica complexa, onde as operações de corte foram geradas recorrendo às tecnologias de fabrico assistido por computador (CAD/CAM). Posteriormente, procedeu-se ao estudo da maquinabilidade das duas ligas usadas neste trabalho, dando uma atenção particular à determinação das forças de corte para diferentes velocidades de corte. Para além da monitorização da evolução da força de corte, o desgaste das ferramentas, a dureza e a rugosidade foram avaliadas, em função da velocidade de corte imposta. Por fim, com base nas estratégias de maquinagem adotadas, analisa-se a maquinabilidade e selecionam-se os parâmetros de corte mais favoráveis para as ligas de Titânio e Crómio-cobalto. Os resultados obtidos mostram que a liga de crómio-cobalto induz maior valor de força de corte do que a liga de titânio. Observa-se um aumento progressivo das forças de corte quando a velocidade de corte aumenta, até atingir o valor máximo para a velocidade de corte de 80m/min, após a qual, a força de corte tende a diminuir. Apesar do fabricante das ferramentas recomendar a velocidade de corte de 50 m/min para ambos os materiais, conclui-se que a velocidade de corte de 65 m/min induz o mesmo desgaste na ferramenta de corte no caso da liga de titânio, e menor desgaste no caso da liga de crómio-cobalto.

Proteomic and Metabolomic Analyses of Mitochondrial Complex I-deficient Mouse Model Generated by Spontaneous B2 Short Interspersed Nuclear Element (SINE) Insertion into NADH Dehydrogenase (Ubiquinone) Fe-S Protein 4 (Ndufs4) Gene.

Eukaryotic cells generate energy in the form of ATP, through a network of mitochondrial complexes and electron carriers known as the oxidative phosphorylation system. In mammals, mitochondrial complex I (CI) is the largest component of this system, comprising 45 different subunits encoded by mitochondrial and nuclear DNA. Humans diagnosed with mutations in the gene NDUFS4, encoding a nuclear DNA-encoded subunit of CI (NADH dehydrogenase ubiquinone Fe-S protein 4), typically suffer from Leigh syndrome, a neurodegenerative disease with onset in infancy or early childhood. Mitochondria from NDUFS4 patients usually lack detectable NDUFS4 protein and show a CI stability/assembly defect. Here, we describe a recessive mouse phenotype caused by the insertion of a transposable element into Ndufs4, identified by a novel combined linkage and expression analysis. Designated Ndufs4(fky), the mutation leads to aberrant transcript splicing and absence of NDUFS4 protein in all tissues tested of homozygous mice. Physical and behavioral symptoms displayed by Ndufs4(fky/fky) mice include temporary fur loss, growth retardation, unsteady gait, and abnormal body posture when suspended by the tail. Analysis of CI in Ndufs4(fky/fky) mice using blue native PAGE revealed the presence of a faster migrating crippled complex. This crippled CI was shown to lack subunits of the "N assembly module", which contains the NADH binding site, but contained two assembly factors not present in intact CI. Metabolomic analysis of the blood by tandem mass spectrometry showed increased hydroxyacylcarnitine species, implying that the CI defect leads to an imbalanced NADH/NAD(+) ratio that inhibits mitochondrial fatty acid β-oxidation.