Hybrid hypervisor partially deployed on FPGA

Tese de Doutoramento em Engenharia Eletrónica e Computadores.

Novas funcionalidades para dispositivos médicos invasivos com imagem

Tese de Doutoramento em Engenharia Eletrónica e de Computadores.

PDMS encasing system for integrated lab-on-chip Ag/AgCl reference electrodes

Poly(dimethylsiloxane) (PDMS) is an organosilicon polymer widely used in the fabrication of microfluidic systems to integrate biochips. In this study, we propose the use of an adapted PDMS mould for the creation of a miniaturized, reusable, reference electrode for in-chip electrochemical measurements. Through its integrated microfluidic system it is possible to replenish internal buffer solutions, unclog critical junctions and treat the electrode’s surface, assuring a long term reuse of the same device. Planar Ag/AgCl reference electrodes were microfabricated over a passivated p-type Silicon Wafer. The PDMS mould, containing an integrated microfluidic system, was fabricated based on patterned SU-8 mould, which includes a lateral horizontal inlet access point. Surface oxidation was used for irreversible permanent bondage between flat surfaces. The final result was planar Ag/AgCl reference electrode with integrated microfluidic that allows for electrochemical analysis in biochips

Flexible thin-film lithium battery

Tese de Doutoramento Programa Doutoral em Engenharia Electrónica e Computadores.

Combustion of alternative biomass fuels in a domestic boiler and in a large-scale furnace

Programa Doutoral em Engenharia Mecânica.

Métodos para el análisis de programas probabilistas y no-deterministas utilizando probadores de teoremas. Methods for the analysis of probabilistic and nondeterministic programs using theorem provers.

La verificación y el análisis de programas con características probabilistas es una tarea necesaria del quehacer científico y tecnológico actual. El éxito y su posterior masificación de las implementaciones de protocolos de comunicación a nivel hardware y soluciones probabilistas a problemas distribuidos hacen más que interesante el uso de agentes estocásticos como elementos de programación. En muchos de estos casos el uso de agentes aleatorios produce soluciones mejores y más eficientes; en otros proveen soluciones donde es imposible encontrarlas por métodos tradicionales. Estos algoritmos se encuentran generalmente embebidos en múltiples mecanismos de hardware, por lo que un error en los mismos puede llegar a producir una multiplicación no deseada de sus efectos nocivos.Actualmente el mayor esfuerzo en el análisis de programas probabilísticos se lleva a cabo en el estudio y desarrollo de herramientas denominadas chequeadores de modelos probabilísticos. Las mismas, dado un modelo finito del sistema estocástico, obtienen de forma automática varias medidas de performance del mismo. Aunque esto puede ser bastante útil a la hora de verificar programas, para sistemas de uso general se hace necesario poder chequear especificaciones más completas que hacen a la corrección del algoritmo. Incluso sería interesante poder obtener automáticamente las propiedades del sistema, en forma de invariantes y contraejemplos.En este proyecto se pretende abordar el problema de análisis estático de programas probabilísticos mediante el uso de herramientas deductivas como probadores de teoremas y SMT solvers. Las mismas han mostrado su madurez y eficacia en atacar problemas de la programación tradicional. Con el fin de no perder automaticidad en los métodos, trabajaremos dentro del marco de "Interpretación Abstracta" el cual nos brinda un delineamiento para nuestro desarrollo teórico. Al mismo tiempo pondremos en práctica estos fundamentos mediante implementaciones concretas que utilicen aquellas herramientas.

Verificación Formal de Sistemas basada Formal Software Verification based on Automated Analysisen Análisis Automático.

Identificación y caracterización del problema. Uno de los problemas más importantes asociados con la construcción de software es la corrección del mismo. En busca de proveer garantías del correcto funcionamiento del software, han surgido una variedad de técnicas de desarrollo con sólidas bases matemáticas y lógicas conocidas como métodos formales. Debido a su naturaleza, la aplicación de métodos formales requiere gran experiencia y conocimientos, sobre todo en lo concerniente a matemáticas y lógica, por lo cual su aplicación resulta costosa en la práctica. Esto ha provocado que su principal aplicación se limite a sistemas críticos, es decir, sistemas cuyo mal funcionamiento puede causar daños de magnitud, aunque los beneficios que sus técnicas proveen son relevantes a todo tipo de software. Poder trasladar los beneficios de los métodos formales a contextos de desarrollo de software más amplios que los sistemas críticos tendría un alto impacto en la productividad en tales contextos. Hipótesis. Contar con herramientas de análisis automático es un elemento de gran importancia. Ejemplos de esto son varias herramientas potentes de análisis basadas en métodos formales, cuya aplicación apunta directamente a código fuente. En la amplia mayoría de estas herramientas, la brecha entre las nociones a las cuales están acostumbrados los desarrolladores y aquellas necesarias para la aplicación de estas herramientas de análisis formal sigue siendo demasiado amplia. Muchas herramientas utilizan lenguajes de aserciones que escapan a los conocimientos y las costumbres usuales de los desarrolladores. Además, en muchos casos la salida brindada por la herramienta de análisis requiere cierto manejo del método formal subyacente. Este problema puede aliviarse mediante la producción de herramientas adecuadas. Otro problema intrínseco a las técnicas automáticas de análisis es cómo se comportan las mismas a medida que el tamaño y complejidad de los elementos a analizar crece (escalabilidad). Esta limitación es ampliamente conocida y es considerada crítica en la aplicabilidad de métodos formales de análisis en la práctica. Una forma de atacar este problema es el aprovechamiento de información y características de dominios específicos de aplicación. Planteo de objetivos. Este proyecto apunta a la construcción de herramientas de análisis formal para contribuir a la calidad, en cuanto a su corrección funcional, de especificaciones, modelos o código, en el contexto del desarrollo de software. Más precisamente, se busca, por un lado, identificar ambientes específicos en los cuales ciertas técnicas de análisis automático, como el análisis basado en SMT o SAT solving, o el model checking, puedan llevarse a niveles de escalabilidad superiores a los conocidos para estas técnicas en ámbitos generales. Se intentará implementar las adaptaciones a las técnicas elegidas en herramientas que permitan su uso a desarrolladores familiarizados con el contexto de aplicación, pero no necesariamente conocedores de los métodos o técnicas subyacentes. Materiales y métodos a utilizar. Los materiales a emplear serán bibliografía relevante al área y equipamiento informático. Métodos. Se emplearán los métodos propios de la matemática discreta, la lógica y la ingeniería de software. Resultados esperados. Uno de los resultados esperados del proyecto es la individualización de ámbitos específicos de aplicación de métodos formales de análisis. Se espera que como resultado del desarrollo del proyecto surjan herramientas de análisis cuyo nivel de usabilidad sea adecuado para su aplicación por parte de desarrolladores sin formación específica en los métodos formales utilizados. Importancia del proyecto. El principal impacto de este proyecto será la contribución a la aplicación práctica de técnicas formales de análisis en diferentes etapas del desarrollo de software, con la finalidad de incrementar su calidad y confiabilidad. A crucial factor for software quality is correcteness. Traditionally, formal approaches to software development concentrate on functional correctness, and tackle this problem basically by being based on well defined notations founded on solid mathematical grounds. This makes formal methods better suited for analysis, due to their precise semantics, but they are usually more complex, and require familiarity and experience with the manipulation of mathematical definitions. So, their acceptance by software engineers is rather restricted, and formal methods applications have been confined to critical systems. Nevertheless, it is obvious that the advantages that formal methods provide apply to any kind of software system. It is accepted that appropriate software tool support for formal analysis is essential, if one seeks providing support for software development based on formal methods. Indeed, some of the relatively recent sucesses of formal methods are accompanied by good quality tools that automate powerful analysis mechanisms, and are even integrated in widely used development environments. Still, most of these tools either concentrate on code analysis, and in many cases are still far from being simple enough to be employed by software engineers without experience in formal methods. Another important problem for the adoption of tool support for formal methods is scalability. Automated software analysis is intrinsically complex, and thus techniques do not scale well in the general case. In this project, we will attempt to identify particular modelling, design, specification or coding activities in software development processes where to apply automated formal analysis techniques. By focusing in very specific application domains, we expect to find characteristics that might be exploited to increase the scalability of the corresponding analyses, compared to the general case.

Optimisation of a surface mount technology process using a SnAgCu lead-free alloy

The impending introduction of lead-free solder in the manufacture of electrical and electronic products has presented the electronics industry with many challenges. European manufacturers must transfer from a tin-lead process to a lead-free process by July 2006 as a result of the publication of two directives from the European Parliament. Tin-lead solders have been used for mechanical and electrical connections on printed circuit boards for over fifty years and considerable process knowledge has been accumulated. Extensive literature reviews were conducted on the topic and as a result it was found there are many implications to be considered with the introduction of lead-free solder. One particular question that requires answering is; can lead-free solder be used in existing manufacturing processes? The purpose of this research is to conduct a comparative study of a tin-lead solder and a lead-free solder in two key surface mount technology (SMT) processes. The two SMT processes in question were the stencil printing process and the reflow soldering process. Unreplicated fractional factorial experimental designs were used to carry out the studies. The quality of paste deposition in terms of height and volume were the characteristics of interest in the stencil printing process. The quality of solder joints produced in the reflow soldering experiment was assessed using x-ray and cross sectional analysis. This provided qualitative data that was then uniquely scored and weighted using a method developed during the research. Nested experimental design techniques were then used to analyse the resulting quantitative data. Predictive models were developed that allowed for the optimisation of both processes. Results from both experiments show that solder joints of comparable quality to those produced using tin-lead solder can be produced using lead-free solder in current SMT processes.

Totalsynthese der Brevicomine und Studien zum Aufbau von hexacyclischen Hopan-Triterpenen

Cyclizations, Lewis acids, silicon, terpenoids, total synthesis, desymmetrization, enantiselective desymmetrization, ringclosing metathesis, asymmetric ring-closing metathesis, Brevicomin

Untersuchungen zum Dotieren von Silicium aus einer Oberflächenbelegung mit Phosphor in einem Kurzzeitprozess

Silicon, shallow junction, rapid thermal doping, vapour phase doping, atomic-layer doping, phosphorus diffusion, phosphine adsorption, sheet resistance, four-point probe, native oxidation

A absorção de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxôfre e silício pela cana de açúcar, Co 419, e o seu crescimento em função da idade

This paper describes the data obtained for the growth of sugar cane, Variety Co 419, and the amount and rate of absorption of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sulfur, and silicon, according to the age of the plant, in the soil and climate conditions of the state of S. Paulo, Brazil. An experiment was installed in the Estação Experimental de Cana de Açúcar "Dr. José Vizioli", at Piracicaba, state of S. Paulo, Brazil, and the soil "tèrra-roxa misturada" presented the following composition: Sand (more than 0,2 mm)........................................................................ 8.40 % Fine sand (from 0,2 to less than 0,02 mm)................................................. 24.90 % Silt (from 0,02 to less than 0,002 mm)...................................................... 16.40 % Clay (form 0,002 mm and less)................................................................ 50.20 % pH 10 g of soil and 25 ml of distilled water)..................................................... 5.20 %C (g of carbon per 100 g of soil)................................................................. 1.00 %N (g of nitrogen per 100 g of soil)............................................................... 0.15 P0(4)-³ (me. per 100 g of soil, soluble in 0,05 normal H2SO4) ............................... 0.06 K+ (exchangeable, me. per 100 g of soil)....... 0.18 Ca+² (exchangeable, me. per 100 g of soil)...... 2.00 Mg+² (exchangeable, me. per 100 g of soil)...... 0.66 The monthly rainfall and mean temperature from January 1956 to August 1957 are presented in Table 1, in Portuguese. The experiment consisted of 3 replications of the treatments: without fertilizer and with fertilizer (40 Kg of N, from ammonium sulfate; 100 Kg of P(2)0(5) from superphosphate and 40 Kg K2 O, from potassium chloride). Four complete stools (stalks and leaves) were harvested from each treatment, and the plants separated in stalks and leaves, weighed, dried and analysed every month from 6 up to 15 months of age. The data obtained for fresh and dry matter production are presented in table 2, and in figure land 2, in Portuguese. The curves for fresh and dry matter production showed that fertilized and no fertilized sugar cane with 6 months of age presents only 5% of its total weight at 15 months of age. The most intense period of growth in this experiment is located, between 8 and 12 months of age, that is between December 1956 and April 1957. The dry matter production of sugar cane with 8 and 12 months of age was, respectively, 12,5% and 87,5% of the total weight at 15 months of age. The growth of sugar cane in relation to its age follows a sigmoid curve, according to the figures 1, 2 and 3. The increase of dry matter production promoted by using fertilizer was 62,5% when sugar cane was 15 months of age. The concentration of the elements (tables 4 and 5 in Portuguese) present a general trend of decreasing as the cane grows older. In the stalks this is true for all elements studied in this experiment. But in the leaves, somme elements, like sulfur and silicon, appears to increase with the increasing of age. Others, like calcium and magnesium do not show large variations, and finally a third group, formed by nitrogen, phosphorus and potassium seems to decrease at the beginning and later presents a light increasing. The concentration of the elements was higher in the leaves than in the stalks from 6 up to 15 months of age. There were some exceptions. Potassium, magnesium and sulfur were higher in the stalks than in the leaves from 6 up to 8 or 9 months of age. After 9 months, the leaves presented more potassium, magnesium and sulfur than the stalks. The percentage of nitrogen in the leaves was lower in the plants that received fertilizer than in the plants without fertilizer with 6, 7, 8, 10, 11 and 13 months of age. This can be explained by "dilution effect". The uptake of elements by 4 stools (stalks and leaves) of sugar cane according to the plant age is showed in table 6, in Portuguese. The absorption of all studied elements, nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sulfur and silicon, was higher in plants that received fertilizer. The trend of uptake of nitrogen and potassium is similar to the trend of production of dry matter, that is, the maximum absorption of those two nutrients occurs between 9 and 13 months of age. Finaly, the maxima amounts of elements absorbed by 4 stools (stalks and leaves) of sugar cane plants that received fertilizer are condensed in the following table: Element Maximum absorption in grams Age of the plants in months Nitrogen (N) 81.0 14 Phosphorus (P) 6.8 15 Potassium (K) 81.5 15 Calcium (Ca) 19.2 15 Magnesium (Mg) 13.9 13 Sulfur (S) 9.3 15 Silicon (Si) 61.8 15 It is very interesting to note the low absorption of phosphorus even with 100 kg of P2O5 per hectare, aplied as superphosphate. The uptake of phosphorus was lower than calcium, magnesium and sulfur. Also, it is noteworthy the large amount of silicon absorbed by sugar cane.

Fabricació de Lents Zonals de Fresnel per aplicació als raigs X tous

Estudi elaborat a partir d’una estada al Paul Scherrer Institut del Maig a l’Octubre del 2006 amb l’ajuda i supervisió dels Dr. Konstantins Jefimovs i Dr. Christian David. Focalitzar raigs X tous és una necessitat essencial per al microanàlisis, la microscopia, i fer imatges en moltes Instal·lacions de Radiació Sincrotró. Les Lents Zonals de Fresnel (FZP, de la denominació anglesa “Fresnel Zone Plates”) han demostrat donar uns punts focals amb una resolució espacial destacada i una baixa il·luminació de fons. Tanmateix, la fabricació de FZP és complexa i no totalment reproduïble. A més a més, el temps de vida de les FZP és força curt, ja que estant situades sobre membranes de nitrur de silici molt fines i altament absorbents. Per tant, hem fet esforços per implementar FZP de silici, que s’espera que siguin més resistents. L’element està fet d’una oblia de cristall de silici poc absorbent, i no presenta cap interfase entre materials. Així doncs, aquestes lents són especialment adequades per a aguantar les extremes càrregues de radiació de les fonts de raigs X més brillants. Particularment, això és molt important per a les aplicacions a les pròximes generacions de fonts de raigs X, com els Làsers d’Electrons Lliures (FEL, de la denominació anglesa “Free Electron Laser”). El silici també garanteix que no hi hagi cap banda d’absorció en el rang d’energies de la finestra de l’aigua (200-520 eV), fent aquestes lents ideals per a fer imatges de mostres biològiques. En aquest informe, hi ha una descripció detallada de tots els passos involucrats en la fabricació de les Lents Zonals de Fresnel de silici. En resum, les estructures de FZP es modelen sobre una resina utilitzant litografia per feix d’electrons i llavors el patró es transmet al silici mitjançant un gravat d’ions reactius (RIE, de la denominació anglesa ‘Reactive Ion Etching’) utilitzant una fina (20 nm) màscara de Crintermitja. Les membranes de silici es poden aprimar després de la fabricació de les estructures per a garantir una transmissió suficient fins i tot a baixes energies. Aquest informe també inclou l’anàlisi i la discussió d’alguns experiments preliminars per avaluar el rendiment de les Si FZPs fets a la línia de llum PolLux del Swiss Ligth Source amb l’ajuda dels Dr. Jörg Raabe i Dr. George Tzvetkov.

Disseny d'un acoblador direccional amb metamaterials

En aquest treball es descriu el disseny d’un acoblador direccional en anell de 1.5λ, habitualment anomenat rat-race, mitjançant metamaterials. S’utilitza una línia microstrip amb gap capacitiu en sèrie i una cel·la left-handed basada en un ressonador d’anells oberts complementari (CSRR), fent així possible una reducció de la longitud de la línia de 270º en un factor 5. Gràcies a aquesta disminució de longitud, l’àrea del dispositiu és 4 vegades menor que la del rat-race convencional. La mesura mostra que el comportament és el desitjat a la freqüència d’operació.

Transfer of ultrasmall iron oxide nanoparticles from human brain-derived endothelial cells to human glioblastoma cells.

Nanoparticles (NPs) are being used or explored for the development of biomedical applications in diagnosis and therapy, including imaging and drug delivery. Therefore, reliable tools are needed to study the behavior of NPs in biological environment, in particular the transport of NPs across biological barriers, including the blood-brain tumor barrier (BBTB), a challenging question. Previous studies have addressed the translocation of NPs of various compositions across cell layers, mostly using only one type of cells. Using a coculture model of the human BBTB, consisting in human cerebral endothelial cells preloaded with ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles (USPIO NPs) and unloaded human glioblastoma cells grown on each side of newly developed ultrathin permeable silicon nitride supports as a model of the human BBTB, we demonstrate for the first time the transfer of USPIO NPs from human brain-derived endothelial cells to glioblastoma cells. The reduced thickness of the permeable mechanical support compares better than commercially available polymeric supports to the thickness of the basement membrane of the cerebral vascular system. These results are the first report supporting the possibility that USPIO NPs could be directly transferred from endothelial cells to glioblastoma cells across a BBTB. Thus, the use of such ultrathin porous supports provides a new in vitro approach to study the delivery of nanotherapeutics to brain cancers. Our results also suggest a novel possibility for nanoparticles to deliver therapeutics to the brain using endothelial to neural cells transfer.

Miniaturización de componentes planares de microondas mediante técnicas basadas en metamateriales: aplicación a un desfasador de cuadratura

En este trabajo se describe la miniaturización del diseño de un desfasador de cuadratura mediante líneas de transmisión metamaterial en tecnología microstrip. Para conseguir la miniaturización del diseño se utiliza la topología Spiral Resonator (SR). Los desfasadores de cuadratura han sido diseñados, fabricados y medidos. Mediante este proceso se ha consiguido un dispositivo metamaterial que presenta una reducción de un 77% del tamaño respecto a las líneas convencionales.