Photoelectrochemistry of GaAs and Si liquid junctions

A quantitative study has been performed on the stability of GaAs surfaces in a 0.10 M K₂Se-0.01 M K₂Se₂ aqueous solution. In this electrolyte, n-type GaAs electrodes displayed significant photocorrosion in competition with faradaic charge transfer to Se^2-. Chemisorption of group VIIIB metal ions onto the GaAs surfaces yielded improved current-voltage behavior of the GaAs photoanodes, and also resulted in a significant reduction in photocorrosion. This behavior implies that the chemisorbed metal ions act to increase the rate of hole transfer to the Se^2- species. Related experiments on n-GaAs, pGaAs, and Sn-doped In₂O₃ electrodes in Te^2-/- aqueous solutions have also been performed.

The majority carrier (electrons) transfer rate constant at a highly doped n⁺-Si/Co(Cp)₂Cl-methanol junction has been measured directly using the chronoamperometry electrochemical technique. The reduction reaction rate of Co(Cp)₂+ was 0.03 cm-s^-1 at the Si electrode, and was more than 100 times slower than at a hanging mercury electrode. The slower rate was attributed to the smaller optical and static dielectric constants, and the lower density of electrons of the semiconductor. The experimental results were compared to the Marcus theory of charge transfer.

The unique properties of high purity Si/liquid junctions have been investigated under illumination conditions in which the photogenerated carrier concentration exceeds the dopant concentration. Under these high injection conditions, negligible electric fields exist at the semiconductor/liquid interface, and carrier motion is driven by diffusion. Studies of the current-voltage properties of the Si in methanol solutions containing various redox couples suggested that high efficiency photoelectrochemical cells could be established through selective collection of carriers at the semiconductor/liquid junction. The quasi-Fermi levels of electrons and holes were measured directly against the solution potential. Steady-state and transient photovoltage measurements, and theoretical modeliug of the carrier transport, generation, and recombination dynamics indicated that the quasi-Fermi levels were flat across the semiconductor sample. The recombination velocities at the Si/liquid junctions have also been measured, and were shown to vary with the solution potential following the Shockley-Read-Hall theory on recombination.

Effects produced in GaAs by MeV ion bombardment

Presented in the first part of this thesis is work performed on the ionizing energy beam induced adhesion enhancement of thin (~ 500 Angstrom) Au films on GaAs substrates. The ionizing beam, employed in the present thesis, is the MeV ions (i.e., ¹⁶O, ¹⁹F, and ³⁵Cl), with energies between 1 and 20 MeV. Using the "Scratch" test for adhesion measurement, and ESCA for chemical analysis of the film-substrate interface, the native oxide layer at the interface is shown to play an important role in the adhesion enhancement by the ionizing radiation. A model is discussed which explains the experimental data on the the dependence of adhesion enhancement on the energy which was deposited into electronic processes at the interface. The ESCA data indicate that the chemical bonds (or compounds), which are responsible for the increase in the thin film adherence, are hydroxides rather than oxides.

In the second part of the thesis we present a research performed on the radiation damage in GaAs crystals produced by MeV ions. Lattice parameter dilatation in the surface layers of the GaAs crystals becomes saturated after a high dose bombardment at room temperature. The strain produced by nuclear collisions is shown to relax partially due to electronic excitation (with a functional dependence on the nuclear and electronic stopping power of bombarding ions). Data on the GaAs and GaP crystals suggest that low temperature recovery stage defects produce major crystal distortion. The x-ray rocking curve technique with a dynamical diffraction theory analysis provides the depth distribution of the strain and damage in the MeV ion bombarded crystals.

Spontaneous and stimulated light emission due to radiative recombination in forward biased lead telluride P-N junctions

Since the discovery in 1962 of laser action in semiconductor diodes made from GaAs, the study of spontaneous and stimulated light emission from semiconductors has become an exciting new field of semiconductor physics and quantum electronics combined. Included in the limited number of direct-gap semiconductor materials suitable for laser action are the members of the lead salt family, i.e . PbS, PbSe and PbTe. The material used for the experiments described herein is PbTe . The semiconductor PbTe is a narrow band- gap material (E_g = 0.19 electron volt at a temperature of 4.2°K). Therefore, the radiative recombination of electron-hole pairs between the conduction and valence bands produces photons whose wavelength is in the infrared (λ ≈ 6.5 microns in air).

The p-n junction diode is a convenient device in which the spontaneous and stimulated emission of light can be achieved via current flow in the forward-bias direction. Consequently, the experimental devices consist of a group of PbTe p-n junction diodes made from p –type single crystal bulk material. The p - n junctions were formed by an n-type vapor- phase diffusion perpendicular to the (100) plane, with a junction depth of approximately 75 microns. Opposite ends of the diode structure were cleaved to give parallel reflectors, thereby forming the Fabry-Perot cavity needed for a laser oscillator. Since the emission of light originates from the recombination of injected current carriers, the nature of the radiation depends on the injection mechanism.

The total intensity of the light emitted from the PbTe diodes was observed over a current range of three to four orders of magnitude. At the low current levels, the light intensity data were correlated with data obtained on the electrical characteristics of the diodes. In the low current region (region A), the light intensity, current-voltage and capacitance-voltage data are consistent with the model for photon-assisted tunneling. As the current is increased, the light intensity data indicate the occurrence of a change in the current injection mechanism from photon-assisted tunneling (region A) to thermionic emission (region B). With the further increase of the injection level, the photon-field due to light emission in the diode builds up to the point where stimulated emission (oscillation) occurs. The threshold current at which oscillation begins marks the beginning of a region (region C) where the total light intensity increases very rapidly with the increase in current. This rapid increase in intensity is accompanied by an increase in the number of narrow-band oscillating modes. As the photon density in the cavity continues to increase with the injection level, the intensity gradually enters a region of linear dependence on current (region D), i.e. a region of constant (differential) quantum efficiency.

Data obtained from measurements of the stimulated-mode light-intensity profile and the far-field diffraction pattern (both in the direction perpendicular to the junction-plane) indicate that the active region of high gain (i.e. the region where a population inversion exists) extends to approximately a diffusion length on both sides of the junction. The data also indicate that the confinement of the oscillating modes within the diode cavity is due to a variation in the real part of the dielectric constant, caused by the gain in the medium. A value of τ ≈ 10^-9 second for the minority- carrier recombination lifetime (at a diode temperature of 20.4°K) is obtained from the above measurements. This value for τ is consistent with other data obtained independently for PbTe crystals.

Data on the threshold current for stimulated emission (for a diode temperature of 20. 4°K) as a function of the reciprocal cavity length were obtained. These data yield a value of J’_th = (400 ± 80) amp/cm² for the threshold current in the limit of an infinitely long diode-cavity. A value of α = (30 ± 15) cm^-1 is obtained for the total (bulk) cavity loss constant, in general agreement with independent measurements of free- carrier absorption in PbTe. In addition, the data provide a value of n_s ≈ 10% for the internal spontaneous quantum efficiency. The above value for n_s yields values of t_b ≈ τ ≈ 10^-9 second and t_s ≈ 10^-8 second for the nonradiative and the spontaneous (radiative) lifetimes, respectively.

The external quantum efficiency (n_d) for stimulated emission from diode J-2 (at 20.4° K) was calculated by using the total light intensity vs. diode current data, plus accepted values for the material parameters of the mercury- doped germanium detector used for the measurements. The resulting value is n_d ≈ 10%-20% for emission from both ends of the cavity. The corresponding radiative power output (at λ = 6.5 micron) is 120-240 milliwatts for a diode current of 6 amps.

Desenvolvimento de técnica de análise de imagens digitais para avaliação do estágio da fibrose em biópsias hepáticas de pacientes portadores de hepatite crônica por vírus da hepatite B e C

As hepatites crônicas por vírus são as mais frequentes, destacando-se os vírus das hepatites B (VHB) e C (VHC). O estudo anatomopatológico da biópsia hepática é considerado o padrão ouro para avaliar com precisão a distorção arquitetural e o grau de fibrose do parênquima do fígado, importantes fatores prognósticos para os pacientes portadores de hepatites crônicas virais. Na avaliação histopatológica atual, em adição aos relatos subjetivos das alterações histológicas, escores semiquantitativos que correlacionam achados morfológicos com graus numéricos são usados, tais como os reconhecidos escores de Ishak e METAVIR. Entretanto, em todos estes sistemas há a desvantagem da subjetividade do examinador e da incorporação de alterações categóricas, sem referências às mudanças quantitativas do colágeno hepático. Técnicas de análise de imagens digitais (AID) que fornecem quantificação objetiva dos graus de fibrose em amostras histológicas têm sido desenvolvidas. Todavia, o alto custo e dificuldade ao acesso das tecnologias descritas restringem seu uso a poucos centros especializados. Este estudo visa o desenvolvimento de uma técnica de custo acessível para a análise de imagens digitais da fibrose hepática em hepatites crônicas virais. Foram estudadas 304 biópsias de pacientes com hepatite crônica por vírus B e C, obtidas através de agulhas Menghini. Todas as amostras tinham pelo menos 15 mm de comprimento ou cinco espaços-porta completos e foram coradas pelo método Tricrômico de Masson. O estadiamento foi feito por um único hepatopatologista experiente, sem o conhecimento dos dados clínicos dos pacientes. Os escores de Ishak e METAVIR foram aplicados. As imagens microscópicas foram digitalizadas. Os índices de fibrose foram determinados de forma automatizada, em técnica desenvolvida no programa Adobe Photoshop. Para o escore de Ishak, observamos os seguintes índices de Fibrose (IF) médios: 0,8% 0,0 (estágio 0), 2.4% 0,6 (estágio 1), 4,7% 1,6 (estágio 2), 7,4% 1,4 (estágio 3), 14,9% 3,7 (estágio 4), 23,4% 2,9 (estágio 5) e 34,5% 1,5 (estágio 6). Para a classificação METAVIR: 0,8% 0,1 (estágio F0), 3,8% 1,8 (estágio F1), 7,4% 1,4 (estágio F2), 20,4% 5,2 (estágio F3) e 34,5% 1,5 (estágio F4). Observamos uma excelente correlação entre os índices de fibrose da AID e os escores de Ishak (r=0,94; p<0,001) e METAVIR (r=0,92; p<0,001). Em relação à indicação de tratamento antiviral, foi observado IF médio de 16,4%. Em relação ao diagnóstico de cirrose, foi observado IF médio de 26,9%, para o escore de Ishak, e 34,5% para a classificação METAVIR. A reprodutibilidade intra-observador foi excelente. Este novo método de análise de imagens digitais para a quantificação de fibrose hepática tem custo acessível e foi desenvolvido com tecnologia que está disponível em todo o mundo, permitindo identificar com precisão todos os estágios de fibrose, com excelente reprodutibilidade intra-observador.

Carta enviada por W.I.B. Beveridge a Justo Garate en 1955

1 carta (mecanografiada) ; 190x250mm

Propiedades catalíticas de la lipasa B de Candida antarctica inmovilizada en soportes magnéticos. Actividad hidrolítica en medios acuosos

Los enzimas son piezas fundamentales en el correcto funcionamiento de cualquier sistema biológico. Gracias a su naturaleza proteica y a las estructuras tridimensionales complejas que son capaces de adoptar, estas moléculas actúan como catalizadores de reacciones químicas. L a función de los enz imas es disminuir la energía de activación de la reacción, aumentando de este modo la velocidad de reacción. L o s enzimas no alteran el balance e nergético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción . Por este motivo, en las reacciones catalizadas por enzimas se observa una mayor rapidez a la hora de alcanzar el equilibrio. La ciencia que estudia l a velocidad de las reacciones químicas que son catalizadas por enzimas es la cinética enzimática , e n la cual , las moléculas sobre las que actúan los enzimas se denominan sustratos y las moléculas resultantes de la conversión productos. El estudio de la cin ética de un enzima permite explicar los detalles de su mecanismo catalítico, su papel en el metabolismo o incluso cómo se controla su actividad en la célula. Las dos propiedades más importantes a la hora de trabajar con enzimas son: el tiempo que tarda en saturarse con un sustrato en particular y la velocidad máxima de reacción que puede alcanzar. Para el estudio de estas propiedades en el laboratorio se realizan los ensayos enzimáticos. El procedimiento a seguir en estos casos es medir la aparición de un producto o la desaparición de un sustrato frente al tiempo.

Propiedades catalíticas de la lipasa B de Candida antarctica inmovilizada en soportes magnéticos. Actividad sintética en disolventes orgánicos

Este trabajo se centra en la inmovilización de la lipasa B de Candida antarctica en nanopartículas magnéticas y la posterior caracterización cinética de su actividad sintética en medios orgánicos para la pr oducción de biodiesel. La historia del biodiesel comienza en 1893, cuando Rudolph Diesel, el padre del motor diésel, puso en marcha el primer motor de este tipo. Más tarde, en 1900, Diesel ganó el Grand Prix en la Feria Mundial de París con su m otor impulsado por un biodiesel de aceite de cacahuete. En 1903, además, comenzó la producción del Modelo T de Henry Ford, diseñado para utilizar etanol como combustible. Diesel creía que la utilización de biodiesel era el futuro de la automoción: “ el uso de aceites vegetales como combustibles para motor puede parecer insignificante hoy en día, pero estos aceites puede n convertirse, con el transcurso del tiempo, en combustibles tan importantes como el petróleo y el carbón lo son hoy en día ” Sin embargo, a p artir de 1920, los fueles basados en petróleo comenzaron a ganar terreno, debido a su mayor eficiencia, menor precio y mejor disponibilidad. De esta forma, el mercado de los biofueles quedó relegado hasta que las distintas crisis del petróleo (1973, 1979, 19 90) unidas a la creciente preocupación por la polución y la c onservación del medio ambiente, además de al aumento de la población y por tanto de la demanda de combustibles , llevaron a devolve r la mirada a estos fueles . Fue en esta época cuando comenzó, p rincipalmente en EEUU y Brasil, la producción a gran escala de biocombustibles de primera generación, basados en la utilización de excedentes agrícolas como el maíz y la caña de azúcar para la producción de bioetanol y aceites de maíz y grasas animales par a la producción de biodiesel .

高功率激光系统中B积分的研究

通过对非线性薛定谔方程的求解,数值模拟了高功率激光系统中钕玻璃的B积分传输规律,并理论分析了B积分对光脉冲的波形和频谱的影响,详细介绍了几种消除B积分影响的方法。这对高功率激光系统中光放大有一定指导意义。

Progressive Decrease in the Potential Usefulness of Meningococcal Serogroup B Vaccine (4CMenB, Bexsero (R)) in Gipuzkoa, Northern Spain

The effectiveness of a vaccine is determined not only by the immunogenicity of its components, but especially by how widely it covers the disease-causing strains circulating in a given region. Because vaccine coverage varies over time, this study aimed to detect possible changes that could affect vaccine protection during a specific period in a southern European region. The 4CMenB vaccine is licensed for use in Europe, Canada, and Australia and is mainly directed against Neisseria meningitidis serogroup B. This vaccine contains four main immunogenic components: three recombinant proteins, FHbp, Nhba and NadA, and an outer membrane vesicle [PorA P1.4]. The allelic distribution of FHbp, Nhba, NadA, and PorA antigens in 82 invasive isolates (B and non-B serogroups) isolated from January 2008 to December 2013 were analyzed. 4CMenB was likely protective against 61.8% and 50% of serogroup B and non-B meningococci, respectively, in the entire period, but between 2012 and 2013, the predicted protection fell below 45% (42.1% for serogroup B isolates). The observed decreasing trend in the predicted protection during the 6 years of the study (X-2 for trend = 4.68, p=0.03) coincided with a progressive decrease of several clonal complexes (e. g., cc11, cc32 and cc41/44), which had one or more antigens against which the vaccine would offer protection.

Desenvolvimento e manutenção de memória imunológica após imunização contra Neisseria meningitidis B com a vacina VA-MENGOC-BC

Neisseria meningitidis é uma das principais causas de meningite bacteriana e septicemia em todo o mundo, acometendo principalmente crianças menores de 4 anos. Atualmente, não existe uma vacina universal contra o meningococo B (MenB). A imunidade protetora contra o meningococo caracteriza-se pela presença e persistência de anticorpos bactericidas, porém pouco se sabe sobre os mecanismos de desenvolvimento desta memória sorológica. Avaliamos em modelo animal e em humanos, a geração e manutenção das células secretoras de anticorpos (ASC) e dos linfócitos B de memória (LBm) após vacinação contra MenB. Utilizamos como referência a vacina diftérica (dT ou DTP), considerada ter ótima eficácia em humanos. Para o estudo em modelo animal, grupos de 6 a 8 camundongos suíços, fêmeas, de 5 a 6 semanas, foram imunizados com 3 doses da vacina VA-MENGOC-BC ou DTP, via intramuscular, com intervalo de 2 semanas entre as doses. Aproximadamente 2, 4 ou 6 meses após a última dose, os animais receberam a dose reforço. A vacina anti-MenB induziu uma resposta primária de ASC maior que a resposta à dose reforço. Ao contrário, a resposta de ASC à vacina dT foi maior após o booster. A resposta de LBm anti-MenB permaneceu constante (média de 1%) ao longo de todo o estudo, mas a resposta ao toxóide diftérico (TD) foi maior após o booster (média de 1,9%) que após a imunização primária. A concentração de IgG, anticorpos bactericidas e opsonizantes contra MenB foi dose-dependente e foi reativada após a administração das doses reforços. Esses resultados sugerem que os LBm presentes no baço foram responsáveis pela forte resposta de anticorpos observada após a dose reforço. Para o TD, ambos ASC e LBm foram importantes na manutenção da memória sorológica. Para o estudo em humanos, seis voluntários foram imunizados com 3 doses da vacina VA-MENGOC-BC, via intramuscular, com intervalo de 6 a 7 semanas entre as doses. Seis meses após a imunização primária, os indivíduos receberam uma dose reforço. Outro grupo de voluntários (n = 5) foi imunizado com uma dose reforço da vacina dT. Somente após a terceira dose da vacina anti-MenB foi possível detectar a presença de LBm em todos os indivíduos. Seis meses após a imunização primária, a frequência de LBm voltou ao seu nível basal e não foi reativada após a dose booster. A vacina dT também induziu uma resposta de LBm heterogênea, mas esta foi 5 vezes maior que a induzida por VA-MENGOC-BC. A resposta de anticorpos funcionais anti-MenB foi de curta duração com pequena reativação após a dose reforço. As duas vacinas induziram diferentes frequências de LT de memória central (TCM) e de memória efetora (TEM) após a vacinação primária e após o booster. A resposta à dose booster foi caracterizada pelo aumento da população de linfócitos TCM e diminuição de TEM. A população de linfócitos TCM apresentou maior ativação (CD69+) que os linfócitos TEM, especialmente após a vacinação contra MenB. Concluindo, os dados desta tese indicam que a administração de 3 doses da vacina VA-MENGOC-BC teve uma eficiência limitada em humanos e sugerem que a baixa eficácia da vacina, quando utilizada na década de 90 em São Paulo e no Rio de Janeiro, pode estar relacionada à deficiência na geração e manutenção de LBm específicos.

Efeito de ExoU na ativação de NF-κB e na secreção de IL-8 por células humanas infectadas por Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citossol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório relataram a potente atividade pró-inflamatória de ExoU, responsável por um intenso recrutamento de neutrófilos para o sítio de infecção. No presente trabalho, o efeito de ExoU na modulação da ativação do fator transcricional NF-κB e na regulação da expressão e da secreção da quimiocina para neutrófilos IL-8 foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias e endoteliais humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU) ou com a mutante deletada no gene exoU, PA103κexoU. Análises por RT-PCR semi-quantitativo mostraram que a infecção pela cepa produtora de ExoU levou ao aumento dos níveis de mRNA de IL-8, enquanto ensaios de alteração da mobilidade eletroforética (EMSA), supershift e com gene repórter mostraram que ExoU induziu a translocação nuclear do heterodímero transativador p65/p50 de NF-κB e a ativação da transcrição de genes dependente deste fator transcricional. Adicionalmente, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de NF-κB antes da infecção bacteriana reduziu significativamente os níveis de mRNA de IL-8 e da secreção desta quimiocina. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa NF-κB e, consequentemente, estimula a expressão e a secreção de IL-8 por células epiteliais respiratórias e células endoteliais infectadas com P. aeruginosa

Validade e confiabilidade do Questionário de Qualidade de Vida para Pacientes Orto-cirúrgicos (B-OQLQ)

O Orthognathic Quality of Life Questionnaire (OQLQ) foi desenvolvido em 2000 e validado em 2002, com o objetivo de analisar os impactos e benefícios do tratamento orto-cirúrgico na qualidade de vida dos pacientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a validade de construto e confiabilidade da versão brasileira deste instrumento, B-OQLQ, para verificar se, no processo de adaptação transcultural, as propriedades psicométricas do questionário original foram mantidas. Para tal, foi realizado um estudo seccional com uma amostra composta por cento e um pacientes com necessidade de tratamento ortodôntico-cirúrgico no Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e na Faculdade de Odontologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), utilizando o B-OQLQ na forma de autopreenchimento. A média de idade dos pacientes foi de 26,51 (dp= 9,25), sendo a maioria do sexo feminino (58,42%; n=59) e maior que 21 anos (n=68, 67,33%). Quanto ao tipo de cirurgia, 42,57% (n=43) da amostra necessitavam fazer procedimento cirúrgico que envolveria as duas bases ósseas, 16,83% (n=17) necessitavam operar apenas uma das bases ósseas e para 40,59% (n=41) dos pacientes ainda não era possível definir qual o tipo de cirurgia seria necessária. Uma ortodontista treinada examinou os dentes dos pacientes para registrar o Índice de Dentes Cariados, Perdidos e Obturados (CPOD). A validade de construto foi acessada através do teste de correlação de Spearman entre as pontuações do B-OQLQ e do questionário Oral Health Impact Profile (OHIP-14) e das pontuações do B-OQLQ com as pontuações obtidas através de indicadores subjetivos e objetivos de saúde. A confiabilidade foi acessada em termos de consistência interna e estabilidade (teste-reteste), utilizando-se o alfa de Cronbach e o Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI), respectivamente. Os escores do B-OQLQ se correlacionaram significativamente com: o escore total do OHIP-14 (rs=0,70, p<0,001), a saúde bucal percebida (rs=-0,24, p=0,02), a qualidade de vida medida por um item único de avaliação (rs=-0,29, p=0,03), a satisfação com a aparência física (rs=-0,40, p<0,001) e a satisfação com a aparência facial (rs=-0,39, p=0,0001). Foi encontrada uma associação entre a faixa etária e o escore total do B-OQLQ (p=0,0012), sendo que pacientes maiores de 21 anos obtiveram escores mais elevados que pacientes mais novos. A associação entre o escore total do B-OQLQ e o tipo de cirurgia não foi estatisticamente significativa. O alfa de Cronbach e o CCI foram 0,95 e 0,90, respectivamente. Os domínios do B-OQLQ que mais causaram impacto na qualidade de vida foram aspectos sociais da deformidade (13,0; dp= 10,54) e estética facial (11,81; dp= 6,23). A versão brasileira do questionário OQLQ se mostrou um instrumento válido e confiável, com boas propriedades psicométricas podendo, portanto, ser considerada um instrumento apropriado para acessar o impacto da deformidade dentofacial na qualidade de vida de pacientes portadores desta condição.