The astrophysics of strongly interacting systems

This thesis presents investigations in four areas of theoretical astrophysics: the production of sterile neutrino dark matter in the early Universe, the evolution of small-scale baryon perturbations during the epoch of cosmological recombination, the effect of primordial magnetic fields on the redshifted 21-cm emission from the pre-reionization era, and the nonlinear stability of tidally deformed neutron stars.

In the first part of the thesis, we study the asymmetry-driven resonant production of 7 keV-scale sterile neutrino dark matter in the primordial Universe at temperatures T >~ 100 MeV. We report final DM phase space densities that are robust to uncertainties in the nature of the quark-hadron transition. We give transfer functions for cosmological density fluctuations that are useful for N-body simulations. We also provide a public code for the production calculation.

In the second part of the thesis, we study the instability of small-scale baryon pressure sound waves during cosmological recombination. We show that for relevant wavenumbers, inhomogenous recombination is driven by the transport of ionizing continuum and Lyman-alpha photons. We find a maximum growth factor less than ≈ 1.2 in 10⁷ random realizations of initial conditions. The low growth factors are due to the relatively short duration of the recombination epoch.

In the third part of the thesis, we propose a method of measuring weak magnetic fields, of order 10^-19 G (or 10^-21 G if scaled to the present day), with large coherence lengths in the inter galactic medium prior to and during the epoch of cosmic reionization. The method utilizes the Larmor precession of spin-polarized neutral hydrogen in the triplet state of the hyperfine transition. We perform detailed calculations of the microphysics behind this effect, and take into account all the processes that affect the hyperfine transition, including radiative decays, collisions, and optical pumping by Lyman-alpha photons.

In the final part of the thesis, we study the non-linear effects of tidal deformations of neutron stars (NS) in a compact binary. We compute the largest three- and four-mode couplings among the tidal mode and high-order p- and g-modes of similar radial wavenumber. We demonstrate the near-exact cancellation of their effects, and resolve the question of the stability of the tidally deformed NS to leading order. This result is significant for the extraction of binary parameters from gravitational wave observations.

Diseño del circuito neumático de una máquina conformadora

[ES]Este trabajo de fin de grado se basa en el diseño de un circuito neumático para una máquina conformadora. El diseño se efectúa con el programa Fluidsim. Primeramente se define un esquema de los movimientos básicos que se realiza en la conformación. Para el diseño del circuito se desarrollan dos posibles soluciones. Más tarde, se verifica su funcionamiento en el panel del Laboratorio de la Escuela de Ingenieros de Bilbao y se dimensionarán los elementos del circuito para un caso concreto. Por último, se extraerán las conclusiones pertinentes de cada circuito ensayado.

Morfologia dentofacial e características oclusais dos índios Arara: revisitando o papel da hereditariedade e da dieta na etiologia da má oclusão

A influência da dieta e da hereditariedade nas características dentofaciais foi avaliada através do exame de duas populações indígenas amazônicas divididas por um processo de fissão linear. Os indígenas que constituem a aldeia Arara-Iriri são descendentes de um único casal expulso da aldeia Arara-Laranjal. O crescimento da aldeia Iriri ocorreu pelo acasalamento de parentes próximos, ratificado por um alto coeficiente de consanguinidade (F=0,25, p<0,001). A epidemiologia da má oclusão e das características da face foi analisada nos indivíduos entre dois e 22 anos, das aldeias Iriri (n=46) e Laranjal (n=130). A biometria da dentição e da face foi obtida em 55 indígenas em dentição permanente sem perdas dentárias, através da fotogrametria facial e dos modelos de gesso. O desgaste dentário foi examinado em 126 indivíduos através da análise de regressão múltipla. Os resultados revelaram uma determinação significativa da idade no desgaste dos dentes (R2=87,6, p<0,0001), que se mostrou semelhante entre as aldeias (R2=0,027, p=0,0935). Por outro lado, diferenças marcantes foram observadas nas características dentofaciais. Revelou-se uma face mais vertical (dolicofacial) entre os índios Iriri e o predomínio do tipo braquifacial nos indígenas da aldeia original, corroborado pela fotogrametria. Uma face sagitalmente normal foi observada em 97,7% da aldeia Laranjal, enquanto faces convexas (26,1%, RR-16,96) e côncavas (15,2%, RR=19,78) eram mais prevalentes na aldeia Iriri (p<0,001). A biprotrusão, com consequente redução do ângulo nasolabial, era uma característica comum entre os Arara, porém com maior prevalência no grupo Iriri (RP=1,52, p=0,0002). A prevalência da má oclusão foi significativamente mais alta na aldeia Iriri (RP= 1,75, p=0,0007). A maioria da população da aldeia original (83,8%) apresentou uma relação normal entre os arcos dentários, contudo, na aldeia resultante (Iriri), 34,6% dos indivíduos era Classe III (RP=6,01, p<0,001) e 21,7% era Classe II (RP=2,02, p=0,05). Enquanto nenhum caso de apinhamento e de sobremordida foi observado na aldeia Iriri, a razão da prevalência era 2,64 vezes maior para a mordida aberta anterior (p=0,003), 2,83 vezes (p<0,001) para a mordida cruzada anterior, 3,93 (p=0,03) para a sobressaliência aumentada, e de 4,71 (p=0,02) para a mordida cruzada posterior. Observou-se uma alta prevalência das perdas dentárias, sem diferença entre as aldeias (RP=1,46, p=0,11). O exame dos modelos revelou uma tendência de incisivos maiores e pré-molares e caninos menores na aldeia Iriri, delineando uma semelhança na massa dentária total entre as aldeias, que, aliada a arcadas dentárias maiores, justificaram o menor índice de irregularidade dos incisivos entre esses indígenas. Esses resultados minimizam a influência do desgaste dentário, uma evidência direta de como um indivíduo se alimentou no passado, no desenvolvimento dentofacial e enfatizam o predomínio da hereditariedade, através da endogamia, na etiologia da variação anormal da oclusão dentária e da morfologia da face.

Influência do acabamento e polimento na resistência à flexão de uma cerâmica odontológica

Avaliou-se a influência de dois sistemas de acabamento e polimento na resistência à flexão de uma cerâmica feldspática EX-3 (Noritake). Para isto, confeccionou-se blocos cerâmicos com medidas em conformidade com a ISO 6872/1995. Em seguida obteve-se o glaze natural. A padronização da rugosidade superficial foi conferida com auxílio de um rugosímetro, e os blocos foram então divididos em cinco grupos. O Grupo I (controle) foi testado com glaze. Para os testes realizados nos demais grupos, os blocos receberam um tratamento de asperização por meio de uma ponta diamantada 4137 (KG Sorensen). Em seguida foram polidos com diferentes protocolos. No grupo II, o sistema de polimento dura white (Shofu). No grupo III, o sistema de polimento dura white (shofu) associado a uma pasta diamantada aplicada com disco de feltro. No grupo IV o sistema de polimento Exa Cerapol (Edenta) e no grupo V, este mesmo sistema mais pasta diamantada aplicada com disco de feltro. Após os procedimentos de acabamento e polimento, foi avaliada a rugosidade conseguida (Ra), para se avaliar a eficácia dos métodos testados. A análise estatística por ANOVA (p ≤ 0,05) mostrou não haver diferença estatisticamente significante entre os grupos (G2=3,820,58; G3=3,550,61; G4=4,050,40; G5=3,950.47) . Feito isto, os corpos-de-prova foram submetidos a um ensaio mecânico de resistência à flexão em três pontos, e também neste caso, os resultados depois de tratados estatisticamente não demonstraram diferenças estatísticas entre os grupos glazeados e os grupos que receberam tratamento (G1=132,126,9 MPa; G2=123,317,4 MPa; G3=114,519,3 MPa; G4=104,211,9 MPa e G5=104,719,1 MPa) . Após a realização destas avaliações, tornou-se possível concluir que o uso dos sistemas de acabamento e polimento testados neste trabalho permite obter superfícies com rugosidade similar a obtida com o glaze natural e não interferem na resistência à flexão da cerâmica utilizada.

The Design and Synthesis of Transition Metal Complexes Supported by Non-innocent Ligand Scaffolds for Small Molecule Activation

This dissertation focuses on the incorporation of non-innocent or multifunctional moieties into different ligand scaffolds to support one or multiple metal centers in close proximity. Chapter 2 focuses on the initial efforts to synthesize hetero- or homometallic tri- or dinuclear metal carbonyl complexes supported by para-terphenyl diphosphine ligands. A series of [M₂M’(CO)₄]-type clusters (M = Ni, Pd; M’ = Fe, Co) could be accessed and used to relate the metal composition to the properties of the complexes. During these studies it was also found that non-innocent behavior was observed in dinuclear Fe complexes that result from changes in oxidation state of the cluster. These studies led to efforts to rationally incorporate central arene moieties capable managing both protons and electrons during small molecule activation.

Chapter 3 discusses the synthesis of metal complexes supported by a novel para-terphenyl diphosphine ligand containing a non-innocent 1,4-hydroquinone moiety as the central arene. A Pd⁰-hydroquinone complex was found to mediate the activation of a variety of small molecules to form the corresponding Pd⁰-quinone complexes in a formal two proton ⁄ two electron transformation. Mechanistic investigations of dioxygen activation revealed a metal-first activation process followed by subsequent proton and electron transfer from the ligand. These studies revealed the capacity of the central arene substituent to serve as a reservoir for a formal equivalent of dihydrogen, although the stability of the M-quinone compounds prevented access to the PdII-quinone oxidation state, thus hindering of small molecule transformations requiring more than two electrons per equivalent of metal complex.

Chapter 4 discusses the synthesis of metal complexes supported by a ligand containing a 3,5-substituted pyridine moiety as the linker separating the phenylene phosphine donors. Nickel and palladium complexes supported by this ligand were found to tolerate a wide variety of pyridine nitrogen-coordinated electrophiles which were found to alter central pyridine electronics, and therefore metal-pyridine π-system interactions, substantially. Furthermore, nickel complexes supported by this ligand were found to activate H-B and H-Si bonds and formally hydroborate and hydrosilylate the central pyridine ring. These systems highlight the potential use of pyridine π-system-coordinated metal complexes to reversibly store reducing equivalents within the ligand framework in a manner akin to the previously discussed 1,4-hydroquinone diphosphine ligand scaffold.

Chapter 5 departs from the phosphine-based chemistry and instead focuses on the incorporation of hydrogen bonding networks into the secondary coordination sphere of [Fe₄(μ₄-O)]-type clusters supported by various pyrazolate ligands. The aim of this project is to stabilize reactive oxygenic species, such as oxos, to study their spectroscopy and reactivity in the context of complicated multimetallic clusters. Herein is reported this synthesis and electrochemical and Mössbauer characterization of a series of chloride clusters have been synthesized using parent pyrazolate and a 3-aminophenyl substituted pyrazolate ligand. Efforts to rationally access hydroxo and oxo clusters from these chloride precursors represents ongoing work that will continue in the group.

Appendix A discusses attempts to access [Fe₃Ni]-type clusters as models of the enzymatic active site of [NiFe] carbon monoxide dehydrogenase. Efforts to construct tetranuclear clusters with an interstitial sulfide proved unsuccessful, although a (μ₃-S) ligand could be installed through non-oxidative routes into triiron clusters. While [Fe₃Ni(μ₄-O)]-type clusters could be assembled, accessing an open heterobimetallic edge site proved challenging, thus prohibiting efforts to study chemical transformations, such as hydroxide attack onto carbon monoxide or carbon dioxide coordination, relevant to the native enzyme. Appendix B discusses the attempts to synthesize models of the full H-cluster of [FeFe]-hydrogenase using a bioinorganic approach. A synthetic peptide containing three cysteine donors was successfully synthesized and found to chelate a preformed synthetic [Fe₄S₄] cluster. However, efforts to incorporate the diiron subsite model complex proved challenging as the planned thioester exchange reaction was found to non-selectively acetylate the peptide backbone, thus preventing the construction of the full six-iron cluster.

Tipología y tecnología. Una dependencia recíproca

Homenaje a Georges Laplace, realizado en Vitoria-Gasteiz el 13, 14 y 15 de noviembre de 2012. Edición a cargo de Aitor Calvo, Aitor Sánchez, Maite García-Rojas y Mónica Alonso-Eguíluz

Detection of cryptosporidium oocysts in water and environmental concentrates

Whilst current methods for the isolation and enumeration of Cryptosporidium spp. oocysts in water have provided some insight into their occurrence and significance, they are regarded as being inefficient, variable and time-consuming, with much of the interpretation being left to the expertise of the analyst. Two expectations of novel developments are to reduce the variability and subjectivity associated with the isolation and identification of oocysts. Flocculation, immunomagnetisable and flow cytometric techniques, for concentrating oocysts from water samples, should prove more reliable than current methods, whilst the development of more avid and specific monoclonal antibodies in conjunction with the use of nuclear fluorochromes will aid identification. Further insight into the viability, taxonomy, species identification, infectivity and virulence of the parasite should be forthcoming through the use of techniques such as the polymerase chain reaction, in situ hybridisation and non-uniform alternating current electrical fields. Such information is necessary in order to enable microbiologists, epidemiologists, engineers, utility operators and regulators to assess the safety of a water supply, with respect to Cryptosporidium contamination, more effectively.

Preparo e administração de medicamentos intravenosos pela enfermagem: garantindo a segurança junto aos pacientes críticos

O objeto de estudo é o preparo e a administração de medicamentos pela enfermagem por via intravenosa. O objetivo geral foi discutir as consequências, para os pacientes, dos erros encontrados a partir do preparo e da administração de medicações de uso intravenoso pela enfermagem, no ambiente hospitalar. Os objetivos específicos foram determinar os grupos medicamentosos e os medicamentos envolvidos em erros; e identificar o tipo e frequência desses erros que ocorrem no preparo e administração de medicamentos intravenosos pela enfermagem. Trata-se de uma pesquisa com desenho transversal de natureza observacional, sem modelo de intervenção. Foi desenvolvida em um hospital público, da rede sentinela, do Rio de Janeiro onde foram observados técnicos de enfermagem preparando e administrando medicamentos intravenosos, em três setores: Unidade de Terapia Intensiva, Clínica Médica e Clínica Cirúrgica. Foram observadas 367 doses preparadas e 365 doses administradas, totalizado 732 doses, à luz de 14 categorias. Para cada dose observada havia somente duas possibilidades: certo ou errado. Com relação ao perfil das medicações, os grupos prevalentes foram os antimicrobianos com 176 doses (24,04%), seguidos dos antissecretores com 149 doses (20,36%) e analgésicos com 126 doses (17,21%). Anestésicos e anticonvulsivantes foram os menos observados. Todas as categorias foram divididas em dois grupos: os com potencial de dano para o paciente e os com potencial para alterar a resposta terapêutica do medicamento. Na etapa do preparo, no grupo com potencial de dano, as categorias foram: não troca as agulhas com 88,77% de erro; não desinfecção de ampolas (80,27%) e não faz limpeza de bancada (77,26%). Nas categorias não usa máscara e não identifica o medicamento, não foram encontrado erros. Para o grupo com potencial para alterar a resposta terapêutica, as categorias foram: hora errada (57,26%) e dose errada (6,58%). Na etapa da administração, no grupo com potencial de dano ao paciente, as categorias foram: não confere o medicamento com 96,73% de erro, não avalia flebite (87,47%), não avalia a permeabilidade (86,38%) e não confere o paciente (70,57%). Para o grupo com potencial para alterar a resposta terapêutica, a categoria hora errada apresentou 69,75% de erro; em dose errada e via errada não foi evidenciado erro. Percebeu-se que, nas duas etapas, o grupo prevalente foi o com potencial de dano paciente. Porém, no grupo com potencial para alterar o resultado terapêutico do medicamento, a categoria a hora errada foi a que, provavelmente, apresentou maiores prejuízos para o paciente. Considerando-se que o preparo e administração de medicamentos são umas das maiores responsabilidades da enfermagem e que os erros podem causar danos aos pacientes, sugere-se repensar o processo de trabalho da enfermagem e investir mais em questões que envolvam a segurança com a terapia medicamentosa.

Identidad, imagen y reputación de la empresa: integración de propuestas teóricas para una gestión exitosa

[ES] El nuevo paradigma propuesto por el marketing corporativo identifica la gestión de la identidad, imagen y reputación de la empresa como elementos esenciales para la supervivencia y el éxito empresarial. Consecuentemente, la comprensión clara de estos tres conceptos es el primer requisito básico para las empresas interesadas en gestionar sus negocios en línea con las tendencias de marketing más actuales. No obstante, la proliferación de enfoques académicos en el estudio de la identidad, imagen y reputación dificulta la creación de un conocimiento integral en este particular. En el presente trabajo se propone una revisión teórica, integrando diversas perspectivas académicas, para comprender mejor los conceptos y las dimensiones de la identidad, imagen y reputación de la empresa. Dicha revisión de literatura facilita la mejor comprensión y gestión de estas tres vertientes del marketing corporativo tanto en el ámbito académico como profesional.

Modelagem sedimentar de sistemas deltaicos altamente eficientes: aplicação para o preenchimento sedimentar do terciário superior da bacia de Bengala, porção nordeste da Índia

A bacia de Bengala, localizada a Nordeste da Índia tem uma história evolutiva extraordinária, diretamente controlada bela fragmentação do Gondwana. O início da formação desta bacia é considerada como sendo relacionada ao final do evento da quebra, datado em 126 Ma quando a Índia separou do continente Antártico e da Austrália. Desde então, a placa continental Indiana viajou do pólo sul a uma velocidade muito rápida (16 cm/a) chocando-se com o hemisfério norte e fundindo-se com a Placa Eurasiana. Durante a viagem passou por cima de um hot spot, onde hoje estão localizadas as ilhas Seicheles, resultando em um dos maiores derrames de lava basáltica do mundo, conhecido como Deccan Trap. Na região onde a bacia de Bengala foi formada, não houve aporte significativo de sedimentos siliciclásticos, resultando na deposição de uma espessa plataforma carbonática do Cretáceo tardio ao Eoceno. Após este período, devido a colisão com algumas microplacas e a amalgamação com a Placa Eurasiana, um grande volume sedimentar siliciclástico foi introduzido para a bacia, associado também ao soerguimento da cadeia de montanhas dos Himalaias. Atualmente, a Bacia de Bengala possui mais de 25 km de sedimentos, coletados neste depocentro principal. Nesta dissertação foram aplicados conceitos básicos de sismoestratigrafia na interpretação de algumas linhas regionais. As linhas sísmicas utilizadas foram adquiridas recentemente por programa sísmico especial, o qual permitiu o imageamento sísmico a mais de 35km dentro da litosfera (crosta continental e transicional). O dado permitiu interpretar eventos tectônicos, como a presença dos Seawards Dipping Reflectors (SDR) na crosta transicional, coberto por sedimentos da Bacia de Bengala. Além da interpretação sísmica amarrada a alguns poços de controle, o programa de modelagem sedimentar Beicip Franlab Dionisos, foi utilizado para modelar a história de preenchimento da bacia para um período de 5,2 Ma. O nível relativo do nível do mar e a taxa de aporte sedimentar foram os pontos chaves considerados no modelo. Através da utilização dos dados sísmicos, foi possível reconhecer dez quebras de plataformas principais, as quais foram utilizadas no modelo, amarrados aos seus respectivos tempos geológico, provenientes dos dados dos poços do Plioceno ao Holoceno. O resultado do modelo mostrou que a primeira metade modelada pode ser considerada como um sistema deposicional retrogradacional, com algum picos transgressivos. Este sistema muda drasticamente para um sistema progradacional, o qual atuou até o Holoceno. A seção modelada também mostra que no período considerado o total de volume depositado foi em torno de 2,1 x 106 km3, equivalente a 9,41 x 1014 km3/Ma.

Determinação de clorobenzenos em água por cromatografia de fase gasosa com headspace

As preocupações com o meio ambiente em particular com a água, adquirem especial importância, porque as demandas estão se tornando cada vez maiores, sob o aspecto crescente da população e das atividades industriais. Quando se fala em água subterrânea, a primeira ideia que surge é que ela seja potável. Mas nem sempre isso é uma verdade. Em área urbana, os crescentes números de problemas devido a contaminação, na maioria das vezes por vazamentos de combustíveis oriundos dos tanques de armazenamento dos postos de gasolina. Sem falar nas indústrias que também oferecem potencial risco de contaminação para esses corpos hídricos e são pouco divulgadas. O presente trabalho tem como foco determinar os compostos clorobenzenos por cromatografia de fase gasosa com headspace (CG-HS) em matriz água e validar a metodologia. A metodologia usada neste estudo foi cromatografia de fase gasosa com headspace (CG HS), por ser uma técnica excelente e sensível e é utilizada para determinar compostos voláteis em baixas concentrações. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente de modo avaliar a seletividade, os limites de detecção e quantificação, a faixa linear de trabalho, a linearidade e a recuperação. As recuperações variam de 80 a 110%, os coeficientes de variação obtidos foram menor que 20%, todas as substâncias estudadas apresentaram linearidade na faixa de trabalho de 0,8 a 100g.L-1. Foram estudadas 10 amostras de água subterrânea do Município do Rio de Janeiro e nas amostras analisadas foram encontrados todos os compostos em estudo, com faixa de concentração: monoclorobenzeno (<0,8 a 2,988g.L-1); 1,3-diclorobenzeno (<0,8 a 23,067g.L-1); 1,4-diclorobenzeno (nd a 16,160g.L-1); 1,2-diclorobenzeno (<0,8 a 48,685g.L-1); 1,3,5-triclorobenzeno (<0,8 a 21,900g.L-1); 1,2,4-triclorobenzeno (1,007 a 183,808g.L-1) e 1,2,3-triclorobenzeno (<0,8 a 126,886g.L-1)