Fum i miralls: trobant l'ordre en un món caòtic

El calidoscopi és una joguina que converteix fragments de vidre acolorit en patrons infinitament variats mitjançant l'ús de miralls. Hi ha quelcom satisfactori en els patrons –els necessitem per crear significat, i trobem bellesa en la seva simetria. No obstant, els sistemes complexos desobeeixen les fórmules simples. Per exemple, és impossible descriure una cosa tan prosaica com el comportament del fum mentre ascendeix fent servir les matemàtiques clàssiques. Agafant en préstec idees de diferents disciplines, podem considerar l'alfabetització informacional com una invitació per als nostres estudiants per jugar amb la imprevisible varietat de l'experiència humana i descobrir patrons que els resultin plens de significat.

Ultrasensitive reporter protein detection in genetically engineered bacteria.

We demonstrate the use of laser-induced fluorescence confocal spectroscopy to measure analyte-stimulated enhanced green fluorescent protein (egfp) synthesis by genetically modified Escherichia coli bioreporter cells. Induction is measured in cell lysates and, since the spectroscopic focal volume is approximately the size of one bioreporter cell, also in individual live bacteria. This is, to our knowledge, the first ever proof-of-concept work utilizing instrumentation with single-molecule detection capability to monitor bioreporter response. Although we use arsenic inducible bioreporters here, the method is extensible to gfp/egfp bioreporters that are responsive to other substances.

Efecte de l'estrès estructual sobre l'emissió estimulada (laseig) en capes epitaxials de KY0.8Yb0.2(WO4)2 i KLu0.8Yb0.2(WO4)2 crescudes sobre substractes de KY(WO4)2 i KLu(WO4)2

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la State University of New York a Stony Brook, EEUU, a l’agost i setembre del 2008. S’ha demostrat com està relacionada la diferència en el rendiment de lasejat de dos mostres altament dopades amb iterbi (20 at. %) de capes epitaxials de KY(WO4)2 (KYW) dopat amb Yb crescut sobre un substrat de KYW i de KLu(WO4)2 (KLuW) dopat amb Yb crescut sobre un substrat de KLuW, respectivament, amb la presència de estrès estructural en les capes epitaxials, investigat per Topografia de Feix Blanc de Raig X de Sincrotró. A partir dels resultats obtinguts, queda clar que les mostres que mostren una quantitat d'estrés estructural més gran, les epitaxies de KYW dopat amb Yb crescudes sobre substrats de KYW, duen a una eficiència més petita durant el lasejat, permetent establir una correlació directa entre l'existència i la magnitud d'aquest estrès estructural i la pèrdua del rendiment làser en aquestes capes epitaxial, que per altra banda, des del punt de vista espectroscòpic són equivalents.

Sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes containing porphyrin-derived ligands as highly selective photosensitizers for female reproductive cancer cells.

Diruthenium tetracarbonyl complexes of the type [Ru2(CO)4(l2-g2-O2CR)2L2] containing a Ru-Ru backbone with four equatorial carbonyl ligands, two carboxylato bridges, and two axial two-electron ligands in a sawhorse-like geometry have been synthesized with porphyrin-derived substituents in the axial ligands [1: R is CH3, L is 5-(4-pyridyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin], in the bridging carboxylato ligands [2: RCO2H is 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin, L is PPh3; 3: RCO2H is 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin, L is 1,3,5-triaza-7-phosphatricyclo [3.3.1.1]decane], or in both positions [4: RCO2H is 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin, L is 5-(4-pyridyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin]. Compounds 1-3 were assessed on different types of human cancer cells and normal cells. Their uptake by cells was quantified by fluorescence and checked by fluorescence microscopy. These compounds were taken up by human HeLa cervix and A2780 and Ovcar ovarian carcinoma cells but not by normal cells and other cancer cell lines (A549 pulmonary, Me300 melanoma, PC3 and LnCap prostate, KB head and neck, MDAMB231 and MCF7 breast, or HT29 colon cancer cells). The compounds demonstrated no cytotoxicity in the absence of laser irradiation but exhibited good phototoxicities in HeLa and A2780 cells when exposed to laser light at 652 nm, displaying an LD50 between 1.5 and 6.5 J/cm2 in these two cell lines and more than 15 J/cm2 for the others. Thus, these types of porphyric compound present specificity for cancer cell lines of the female reproductive system and not for normal cells; thus being promising new organometallic photosensitizers.

Preliminary assays indicate that Antonia ovata (Loganiaceae) and Derris amazonica (Papilionaceae), ichthyotoxic plants used for fishing in Roraima, Brazil, have an insecticide effect on Lutzomyia longipalpis (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae)

Laboratory-reared Lutzomyia longipalpis (Lutz and Neiva 1912) was tested with extracts of two ichthyotoxic plants, known as timbós, used as fishing poison in the Amazon. Phlebotomines, L. longipalpis, and plants, Antonia ovata and Derris amazonica, were collected in the Raposa-Serra do Sol Indian Reserve, a focus of visceral leishmaniasis in the State of Roraima, Brazil. Extracts were prepared from dried leaves of A. ovata and roots of D. amazonica that were percolated in water, filtered and dried out at 50°C. The solid extract obtained was diluted in water at 150, 200 and 250 mg/ml. The solution was blotted in filter paper placed at the bottom of cylindric glass tubes containing sand flies. For each plant extract and dilution, two series of triplicates with 5 male and 5 female specimens of L. longipalpis were used. Mortality was recorded every 2 h during 72 h of exposure. At 72 h the mortality was as high as 80% for extracts of A. ovata (LD50 = 233 mg/ ml), and 100% for D. amazonica (LD50 = 212 mg/ ml) whereas in the control groups maximum mortality never surpassed 13%. Preliminary assays indicated that A. ovata and D. amazonica displayed significant insecticide effect against L. longipalpis.

Compositional data analysis in archaeometry

We shall call an n × p data matrix fully-compositional if the rows sum to a constant, and sub-compositional if the variables are a subset of a fully-compositional data set1. Such data occur widely in archaeometry, where it is common to determine the chemical composition of ceramic, glass, metal or other artefacts using techniques such as neutron activation analysis (NAA), inductively coupled plasma spectroscopy (ICPS), X-ray fluorescence analysis (XRF) etc. Interest often centres on whether there are distinct chemical groups within the data and whether, for example, these can be associated with different origins or manufacturing technologies

Potts fully frustrated model: Thermodynamics, percolation and dynamics in two dimensions

We consider a Potts model diluted by fully frustrated Ising spins. The model corresponds to a fully frustrated Potts model with variables having an integer absolute value and a sign. This model presents precursor phenomena of a glass transition in the high-temperature region. We show that the onset of these phenomena can be related to a thermodynamic transition. Furthermore, this transition can be mapped onto a percolation transition. We numerically study the phase diagram in two dimensions (2D) for this model with frustration and without disorder and we compare it to the phase diagram of (i) the model with frustration and disorder and (ii) the ferromagnetic model. Introducing a parameter that connects the three models, we generalize the exact expression of the ferromagnetic Potts transition temperature in 2D to the other cases. Finally, we estimate the dynamic critical exponents related to the Potts order parameter and to the energy.

Maria-Mercè Marçal en el mirall : sobre l'imaginari femení i el llenguatge poètic

Per Maria-Mercè Marçal, la poeta no es pot trobar, no es pot veure, en el «mirall del bell», que sempre han fomentat els discursos dominants. El seu és una altra mena de mirall trencat que reflecteix un ésser complex, híbrid i contaminat que lluita «entre un jo que es vol fer i els múltiples personatges que, des del mirall, li retornen una imatge múltiple». En aquest article, per explorar el tema de l’imaginari femení i el llenguatge poètic, hem escollit dialogar amb Maria- Mercè Marçal i examinar tres dels múltiples bocins que conformen la seva imatge en el mirall. Conversem amb dues mares i un pare simbòlics de l’altre cantó del seu espill, tots tres proveïdors de material ideològic i eixos vertebradors dels assaigs marçalians. Es tracta d’intel·lectuals ben diversos: l’escriptora anglesa Virginia Woolf, el filòsof francès Jacques Derrida i la poeta catalana Maria-Antònia Salvà. En definitiva, dividim la investigació en tres apartats, que volen coincidir amb el diàleg que Marçal suposem que hi mantingué. De primer, amb Virginia Woolf, explorem la necessitat de la poeta de descobrir el sentiment de «fúria» que porta a dins per tal d’assumir la irracionalitat del seu llenguatge. Després, ens endinsem en les teories derridianes sobre la dona i l’escriptura, en un intent de demostrar que ambdues són espècies híbrides que viuen en el llindar, en un espai d’entremig. A l’últim, amb Maria-Antònia Salvà, revisem la imatge de la dona-monstre amb la certesa que «el salvatge» i «l’incert » són el motor del llenguatge poètic femení.

Suprachoroidal electrotransfer: a nonviral gene delivery method to transfect the choroid and the retina without detaching the retina.

Photoreceptors and retinal pigment epithelial cells (RPE) targeting remains challenging in ocular gene therapy. Viral gene transfer, the only method having reached clinical evaluation, still raises safety concerns when administered via subretinal injections. We have developed a novel transfection method in the adult rat, called suprachoroidal electrotransfer (ET), combining the administration of nonviral plasmid DNA into the suprachoroidal space with the application of an electrical field. Optimization of injection, electrical parameters and external electrodes geometry using a reporter plasmid, resulted in a large area of transfected tissues. Not only choroidal cells but also RPE, and potentially photoreceptors, were efficiently transduced for at least a month when using a cytomegalovirus (CMV) promoter. No ocular complications were recorded by angiographic, electroretinographic, and histological analyses, demonstrating that under selected conditions the procedure is devoid of side effects on the retina or the vasculature integrity. Moreover, a significant inhibition of laser induced-choroidal neovascularization (CNV) was achieved 15 days after transfection of a soluble vascular endothelial growth factor receptor-1 (sFlt-1)-encoding plasmid. This is the first nonviral gene transfer technique that is efficient for RPE targeting without inducing retinal detachment. This novel minimally invasive nonviral gene therapy method may open new prospects for human retinal therapies.

Holographic optical tweezers combined with back-focal-plane displacement detection

A major problem with holographic optical tweezers (HOTs) is their incompatibility with laser-based position detection methods, such as back-focal-plane interferometry (BFPI). The alternatives generally used with HOTs, like high-speed video tracking, do not offer the same spatial and temporal bandwidths. This has limited the use of this technique in precise quantitative experiments. In this paper, we present an optical trap design that combines digital holography and back-focal-plane displacement detection. We show that, with a particularly simple setup, it is possible to generate a set of multiple holographic traps and an additional static non-holographic trap with orthogonal polarizations and that they can be, therefore, easily separated for measuring positions and forces with the high positional and temporal resolutions of laser-based detection. We prove that measurements from both polarizations contain less than 1% crosstalk and that traps in our setup are harmonic within the typical range. We further tested the instrument in a DNA stretching experiment and we discuss an interesting property of this configuration: the small drift of the differential signal between traps.

Metallien laserporaus

Lasertarkkuusporauksella on tämän hetken teollisuudessa useita sovelluksia, kuten esimerkiksi mustesuihkukirjoittimet, dieselmoottoreiden polttoainesuuttimet, lääketieteen instrumentit, turbiinien lapojen jäähdytysreiät ja stensiilit. Tässä työssä on tutkittu laserporauksen mahdollisuuksia 99,9 % kupariin sekä EN 1.4301 ruostumattomaan teräkseen (vastaava AISI 304). Ainepaksuuksia oli käytettävissä kolmea: 0,1 mm, 0,5 mm ja 1,0 mm. Vertailun vuoksi valittiin tutkimukseen mukaan ainepaksuudeltaan 1,0 mm EN 1.4432 haponkestävää terästä (vastaava AISI 316L). Tutkimuksessa käytettiin kolmea eritehoista 1,064 µm aallonpituuden Nd:YAG – laseria ja yhtä CO2 – laseria. Poratut reiät kuvattiin elektronimikroskoopilla ja jokaisesta reiästä mitattiin halkaisija, ympyrämäisyys ja kartiokkuus. Lisäksi reiän laatua arvioitaessa tarkasteltiin purseen määrää reikien ympärillä. Tutkimus osoitti, että eri materiaaleihin voidaan porata, laserin säteen laadusta ja aallonpituudesta riippuen, hyvin erikokoisia reikiä. Kartiokkuuteen havaittiin voitavan vaikuttaa polttopisteen paikkaa siirtämällä.

Paperin ja kartongin laserleikkauksen teknistaloudellinen kannattavuus

Diplomityö on tehty kuitumateriaalien laserleikkauksen tutkimusprojektissa ILAC/PAPER. Päätavoitteena on selvittää laserleikkauksen kustannukset ja arvioida kahden laserleikkaussovelluksen taloudellista kannattavuutta. Teoriaosassa tavoitteena on etsiä teknologiainvestoinneista piirteitä, jotka tulee ottaa huomioon hanketta suunnitellessa. Työssä esitellään myös menetelmä teknologiainvestointien arviointiin. Työssä on kolme aihepiiriä; teknologiainvestointien arviointi, laserleikkauksen perusteet ja kuitumateriaalien laserleikkauskustannuksia käsittelevä empiriaosa. Teoriaosan lähdemateriaalina on käytetty toimintolaskentaa ja teknologiainvestointeja käsiteleviä julkaisuja. Empiriaosa on koottu teollisuuden tiedonannoista, tutkimusmateriaalista ja myyntitarjouksista. Teknologiainvestointien perusteleminen on vaikeaa perinteisillä investointilaskennan menetelmillä vähäisistä suorista kustannussäästöistä johtuen. Sopiva menetelmä arvioikin hankkeet laajempina kokonaisuuksina. Laserlaitteistojen vuosittaiset kustannukset ovat suuret. Luotettavuus, huoltovapaus ja joustavuus ovat hyötyjä, jotka tekevät laserlaitteistosta kannattavan. Hankintahinta ja tuottavuus ratkaisevat investoinnin kannattavuuden.

Mekanisoidun hitsauksen käyttö ydinvoimalaitoksella

Diplomityössä päätavoitteena oli selvittää kuinka mekanisointia voitaisiin hyödyntää Fortum Power & Heat Oy:n Loviisan voimalaitoksen hitsauksissa. Työn osatavoitteisiin kuului mm. tutkia saadaanko mekanisoinnin käytön seurauksena parannettua laatua pienennettyä säteilyannoksia tai kustannuksia. Käytännön esimerkkinä oli pääkiertopumpun pesän tiivistepinnan korjaushitsaus. Teoriaosuus käsittelee nykyaikaisia hitsausmenetelmiä sekä hitsauksen mekanisoinnista ja automatisoinnista saatavia etuja. Käytännön osuudessa käytiin läpi Loviisan voimalaitoksen mekanisoidun hitsauksen historia ja hitsauksen nykytila ja tulevaisuus. Tulevaisuuden tarkastelussa kartoitettiin kohteita missä mekanisoinnin käytöstä saataisiin hyötyä ja mietittiin miten kyseinen kohteen mekanisointi voitaisiin toteuttaa. Tarkastelujen perusteella Loviisan voimalaitokselta löytyi kolme kohdetta, jossa hitsauksen mekanisointi olisi järkevä toteuttaa tavoitteiden puitteissa. Mekanisoitavissa olevat kohteet olivat putkiston hitsaus, suurien säiliöiden vuorauksien hitsaus ja suurien tiivistepintojen pinnoitushitsaus. Pääkiertopumpun pesän tiivistepinnan hitsaukselle löydettiin kolme laitteistovaihtoehtoa, joiden pohjalta lopullinen päätös voidaan tehdä.

Kuluttajapakkauskartonkien laserleikattavuuden karakterisointi

Tämän diplomityön tarkoituksena oli karakterisoida kuluttajapakkauskartonkien laserleikattavuutta. Kirjallisuusosassa perehdyttiin asiaa käsittelevään kirjallisuuteen ja tutkimuksiin ja kokeellisessa osassa käsiteltiin kuitumateriaalien laserleikkausta erilaisin leikkausparametrein. Leikattujen näytteiden leikkausrailosta otetuista mikroskooppikuvista määritettiin leikkausrailon uraleveys, purseen ja mustumisen määrä. Työssä tutkitut materiaalit olivat koivu- ja mäntysellu, CTMP, päällystämätön ja päällystetty sellukartonki sekä päällystämätön CTMP-runkoinen nestepakkauskartonki. Työssä havaittiin, että tutkitut kuitumateriaalit soveltuivat erinomaisesti laserleikkaukseen. Leikattujen kuitumateriaalinäytteiden leikkausrailo oli hyvälaatuinen eli leikkausrailo oli kapea, täydellisesti näytteen lävitse, tasainen reunoiltaan, väriltään vaalea ( ei hiiltynyt ) ja ei sisältänyt railon reunassa pystyssä olevia katkenneita kuituja ( pursetta ). Työssä todettiin myös, että kuitumateriaaleja laserleikatessa leikkausnopeus ja laserteho riippuivat lineaarisesti toisistaan. Leikkausnopeuden kasvaessa tarvittiin enemmän lasertehoa hyvälaatuisen leikkausrailon saavuttamiseksi. Tällöin leikkausuran leveys pysyi lähes vakiona. Lisäksi huomattiin, että optimisijainti polttopisteelle olisi 0.1-0.4 mm materiaalin pinnan yläpuolella, vaikka kirjallisuudesta löydettiin suosituksia sijoittaa polttopiste materiaalin pinnan alapuolelle. Näillä polttopisteen sijainnin arvoilla saavutettiin suurimmat leikkausnopeudet ja kapeimmat urat.

Päällystyksen vaikutus paperin ja kartongin laserleikattavuuteen

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää päällystyksen vaikutusta paperin ja kartongin laserleikattavuuteen. Aiheeseen liittyi myös laserparametrien vaikutuksen selvittäminen leikattaessa päällystettyjä paperi- ja kartonkilaatuja. Päällystepigmentteinä käytettiin kalsiumkarbonaattia ja kaoliinia sekä niiden seosta. Leikkausnopeus alenee päällystyspigmentistä ja sen määrästä riippuen 5 – 20 % verrattuna saman neliöpainoisiin päällystämättömiin materiaaleihin. Yli 1000 W:n laserteholla leikkausnopeuden kasvu tehon funktiona pysähtyy kalsiumkarbonaatilla päällystetyillä kartongeilla. Päällystetyllä paperilla vastaava tehoraja on 1400 W. Polttopisteen optimi paikkaan päällystyksellä ei ole vaikutusta. Myöskään leikatun reunan laatuun päällystyksellä ei ole suurta vaikutusta. Leikkauksessa muodostuvat savut ovat pääasiassa selluloosan pilkkoutumistuotteita. Suuri osa savuista on myrkyllisiä, joten leikkauskohdan riittävästä ilmanvaihdosta on huolehdittava. Sopivilla prosessiparametreilla voidaan saada 10 – 20 %:n parannuksia leikkausnopeuteen.