Investigação do mecanismo cinético da reação de redução de oxigênio em solventes não aquosos

O aumento no consumo energético e a crescente preocupação ambiental frente à emissão de gases poluentes criam um apelo mundial favorável para pesquisas de novas tecnologias não poluentes de fontes de energia. Baterias recarregáveis de lítio-ar em solventes não aquosos possuem uma alta densidade de energia teórica (5200 Wh kg-1), o que as tornam promissoras para aplicação em dispositivos estacionários e em veículos elétricos. Entretanto, muitos problemas relacionados ao cátodo necessitam ser contornados para permitir a aplicação desta tecnologia, por exemplo, a baixa reversibilidade das reações, baixa potência e instabilidades dos materiais empregados nos eletrodos e dos solventes eletrolíticos. Assim, neste trabalho um modelo cinético foi empregado para os dados experimentais de espectroscopia de impedância eletroquímica, para a obtenção das constantes cinéticas das etapas elementares do mecanismo da reação de redução de oxigênio (RRO), o que permitiu investigar a influência de parâmetros como o tipo e tamanho de partícula do eletrocatalisador, o papel do solvente utilizado na RRO e compreender melhor as reações ocorridas no cátodo dessa bateria. A investigação inicial se deu com a utilização de sistemas menos complexos como uma folha de platina ou eletrodo de carbono vítreo como eletrodos de trabalho em 1,2-dimetoxietano (DME)/perclorato de lítio (LiClO4). A seguir, sistemas complexos com a presença de nanopartículas de carbono favoreceu o processo de adsorção das moléculas de oxigênio e aumentou ligeiramente (uma ordem de magnitude) a etapa de formação de superóxido de lítio (etapa determinante de reação) quando comparada com os eletrodos de platina e carbono vítreo, atribuída à presença dos grupos laterais mediando à transferência eletrônica para as moléculas de oxigênio. No entanto, foi observada uma rápida passivação da superfície eletrocatalítica através da formação de filmes finos de Li2O2 e Li2CO3 aumentando o sobrepotencial da bateria durante a carga (diferença de potencial entre a carga e descarga > 1 V). Adicionalmente, a incorporação das nanopartículas de platina (Ptnp), ao invés da folha de platina, resultou no aumento da constante cinética da etapa determinante da reação em duas ordens de magnitude, o qual pode ser atribuído a uma mudança das propriedades eletrônicas na banda d metálica em função do tamanho nanométrico das partículas, e estas modificações contribuíram para uma melhor eficiência energética quando comparado ao sistema sem a presença de eletrocatalisador. Entretanto, as Ptnp se mostraram não específicas para a RRO, catalisando as reações de degradação do solvente eletrolítico e diminuindo rapidamente a eficiência energética do dispositivo prático, devido ao acúmulo de material no eletrodo. O emprego de líquido iônico como solvente eletrolítico, ao invés de DME, promoveu uma maior estabilização do intermediário superóxido formado na primeira etapa de transferência eletrônica, devido à interação com os cátions do líquido iônico em solução, o qual resultou em um valor de constante cinética da formação do superóxido de três ordens de magnitude maior que o obtido com o mesmo eletrodo de carbono vítreo em DME, além de diminuir as reações de degradação do solvente. Estes fatores podem contribuir para uma maior potência e ciclabilidade da bateria de lítio-ar operando com líquidos iônicos.

Efeito de fontes de óleos vegetais sobre o desempenho, características de carcaça e qualidade da carne de bovinos Nelore

A inclusão de óleos vegetais na dieta de bovinos tem sido utilizada para aumentar a densidade energética da dieta, melhorar a eficiência alimentar, além de produzir carnes com a composição de ácidos graxos mais favorável à saúde humana. Objetivou-se estudar os efeitos da inclusão de óleos de soja, girassol e linhaça na dieta de bovinos, sobre o desempenho, características quantitativas de carcaça e qualitativas da carne, perfil de ácidos graxos, oxidação lipídica e formação de compostos oxidados do colesterol. Foram confinados 96 bovinos Nelore, castrados, com aproximadamente 380 kg ± 34 kg de peso inicial e idade média de 20 meses. As dietas foram compostas de 79% de concentrado e 21% de volumoso (silagem de milho) e incluídos os óleos de soja, girassol e linhaça. Os animais foram pesados e avaliadas as características de carcaça por ultrassonografia nos dias 0, 28, 56 e 81 de confinamento. Nos dias zero e 81 dias de confinamento foi coletado sangue dos bovinos para avaliação do LDL-colesterol, HDL-colesterol, VLDL-colesterol e triacilgliceróis. Ao final de 81 dias de confinamento, os animais foram abatidos e foi avaliado o pH (uma e 48 horas após o abate) e foram retiradas amostras do músculo longissimus. Foi avaliado a cor, força de cisalhamento (FC) e perdas por cocção (PPC) em carnes não maturadas e maturadas por 14 dias. Duas amostras do longissimus foram expostas por um e três dias em condições semelhantes ao varejo. Nas carnes expostas por um dia foi avaliado a cor e o pH. Nas amostras expostas por três dias foi avaliado além da cor e pH, o perfil de ácidos graxos, TBARS, colesterol e a presença do 7-cetocolesterol. Foi realizada ainda a análise sensorial e determinado a quantidade de lipídios totais das carnes. A estabilidade oxidativa dos óleos utilizados na dieta também foi avaliada. O experimento foi conduzido em delineamento de blocos casualizados, sendo o peso inicial o bloco. O desempenho e as características de carcaça avaliadas por ultrassonografia não foram influenciadas pelas fontes de óleo. Os tratamentos não influenciaram o peso de abate, o peso de carcaça quente, o pH da carcaça uma hora e 48 horas após o abate, o rendimento de carcaça, a cor, as PPC e a FC. O pH foi maior nas carnes maturadas por 14 dias (P=0,01), em relação àquelas sem maturação. As PPC e a FC foram menores (P=0,01) nas carnes maturadas por 14 dias. O óleo de linhaça apresentou menor estabilidade oxidativa seguidos do óleo de girassol e soja. As fontes de óleo não afetaram a concentração dos lipídios do plasma sanguíneo, no entanto, os níveis de VLDL, LDL, HDL, colesterol e triacilgliceróis foram maiores (P<0,01) no final do experimento em relação ao início. Não houve interação entre a espessura de gordura subcutânea (EGS) avaliada no abate e as dietas e efeito das fontes de óleo sobre os valores de TBARS, lipídios e colesterol. Não foi encontrado o 7-cetocolesterol nas carnes. O pH das carnes expostas por um e três dias sob condições de varejo, não foram influenciadas pela dieta nem pela interação da dieta e dos dias de exposição. No entanto, foi observado o efeito de tempo (P<0,01), as carnes expostas por três dias tiveram valores de pH maiores que as carnes expostas por um dia. A cor L*, a* e b* das carnes expostas em gôndola, sob condições de varejo não foi influenciado pela dieta, pelos dias de exposição e nem pela interação dos dias de exposição e dietas. Os ácidos graxos C18:1 n-9, C20:3 n-6 e C20:5 n-3 apresentaram interação entre a EGS e a dieta (P<0,05). O C18:1 cis 6 apresentou maiores concentrações (P<0,05) nas carnes provenientes dos animais alimentados com óleo de linhaça e soja, em comparação com as carnes provenientes da dieta controle. O C18:3 n-3 apresentou maiores concentrações nas carnes de animais alimentados com linhaça (P<0,05), em comparação com os demais tratamentos. O aroma e a textura da carne avaliados em análise sensorial realizada com consumidores não foram alterados pelos tratamentos. A carne dos animais alimentados com óleo de girassol resultou em maiores notas para o sabor (P<0,01), em relação à carne proveniente de animais alimentados com óleo de soja. As dietas controle e girassol resultaram em carnes mais suculentas e com maior aceitabilidade global (P<0,01), em relação ao tratamento soja. Independentemente do tipo de óleo utilizado na dieta dos animais, não houve influência no desempenho e nas características da carcaça. O óleo de linhaça proporcionou carnes com perfil de ácidos graxos mais favorável para a saúde humana, pois apresentou maiores proporções do ácido linolênico e relações ideais de n6:n3 (4,15). O uso de óleos vegetais na dieta, não prejudicou a aparência das carnes e não proporcionaram oxidação lipídica com a formação de compostos de colesterol oxidados nas carnes expostas sob condições de varejo.

Dominant wave energy and sediment movement on intertidal beaches in Freshwater Bay, Washington, U.S.A.

Freshwater Bay (FWB), Washington did not undergo significant erosion of its shoreline after the construction of the Elwha and Glines Canyon Dams, unlike the shoreline east of Angeles Point (the Elwha River’s lobate delta). In this paper I compare the wave energy density in the western and eastern ends of the Strait of Juan de Fuca with the wave energy density at the Elwha River delta. This indicates seasonal high- and low-energy regimes in the energy density data. I group multi-year surveys of four cross-shore transects in FWB along this seasonal divide and search for seasonal trends in profile on the foreshore. After documenting changes in elevation at specific datums on the foreshore, I compare digital images of one datum to determine the particle sizes that are transported during deposition and scour events on this section of the FWB foreshore. Repeat surveys of four cross-shore transects over a five-year period indicate a highly mobile slope break between the upper foreshore and the low-tide delta. Post-2011, profiles in eastern FWB record deposition in the landward portion of the low-tide terrace and also in the upper intertidal. Western FWB experiences transient deposition on the low-tide terrace and high intra-annual variability in beach profile. Profile elevation at the slope break in western FWB can vary 0.5 m in the course of weeks. Changes in surface sediment that range from sand to cobble are co-incident with these changes in elevation. High sediment mobility and profile variation are inconsistent with shoreline stability and decreased sediment from the presumed source on the Elwha River delta.

Stand density management in rainforest plantations

Trees in plantations established for timber production are usually grown at a sufficiently high density that canopy closure occurs within a relatively short time after planting. The trees then shade and outcompete most herbs, shrubs or grasses growing at the site. The closer the spacing (i.e. the greater the density) the faster this will occur. Subsequently, as the trees grow larger, this between-species competition is replaced by within-species competition. If unmanaged, this competition can reduce the commercial productivity of the plantation. Thus, there are two management dilemmas. One is knowing the best initial planting density. The second is knowing how to management the subsequent between-tree competition in order to optimize overall plantation timber productivity. In this chapter we consider initial spacing and thinning for high value timber trees grown in single and mixed species plantations. From growth studies in stands of different ages recommendations are proposed for managing both types of plantations where the primary objective is timber production. It seems that many rainforest species will require more space to achieve optimal growth than most eucalypts and conifers. On the other hand many rainforest species do not have strong apical dominance. Care will be needed to balance these two attributes.

AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES DENTÁRIAS E ESQUELÉTICAS APÓS A DISTALIZAÇÃO DE MOLARES SUPERIORES COM APARELHO PÊNDULO SOB A INFLUÊNCIA DO LASER DE BAIXA INTENSIDADE

O presente estudo avaliou a velocidade da movimentação ortodôntica e as alterações dentárias e esqueléticas na distalização de molares superiores sob influência do laser de baixa intensidade por meio de telerradiografias laterais. A amostra foi constituída por 18 pacientes, portadores de maloclusão Classe II, com idade média inicial de 14,4 anos e divididos em dois grupos: Grupo I - laser e Grupo II - controle. Os pacientes foram tratados com um dispositivo ortodôntico denominado Pêndulo de Hilgers modificado, concomitantemente foi realizado a aplicação do laser de baixa intensidade na região radicular dos primeiros e segundos molares superiores, dos lados direito e esquerdo, nos pacientes do grupo I, sob o seguinte protocolo: 780nm de comprimento de onda, 40mW de potência, 10J/cm² de densidade de energia, 0,4J de energia por ponto durante 10 segundos cada e resultando em energia total de 20,8J. Foram distribuídos 52 pontos por vestibular e palatina dos primeiros e segundos molares superiores. A aplicação do laser foi realizada no dia da ativação da mola de TMA e repetida a cada mês até a sobrecorreção da relação molar. As telerradiografias laterais foram realizadas no início do tratamento (T1), ao final do terceiro mês (T2) e ao final da distalização (T3) com a relação molar sobrecorrigida em aproximadamente 1mm. Após análise cefalométrica foram realizadas comparações das alterações obtidas entre as fases Inicial (T1) e Final (T3) e Inicial (T1) e terceiro mês (T2) e comparadas entre os grupos. Os resultados mostraram inclinação para distal dos primeiros e segundos molares superiores, inclinação vestibular dos incisivos centrais superiores acentuada pela presença dos segundos molares e ausência de alterações dentárias verticais significativas, rotação do plano mandibular no sentido horário e o consequente aumento da altura facial anterior inferior. Concluiu-se que os efeitos do Pêndulo de Hilgers modificado sob a metodologia realizada provocaram alterações predominantemente dentoalveolares e que a movimentação dos primeiros e segundos molares superiores sob efeito da laserterapia, não apresentou diferença estatisticamente significante na velocidade de movimentação ortodôntica e em nenhuma das variáveis estudadas.

Numerical investigation of the effect of the temporal pulse shape on modification of fused silica by femtosecond pulses

We report the results of numerical studies of the impact of asymmetric femtosecond pulses focused in the bulk of the material on the femtosecond modification of fused silica. It is shown that such pulses lead to localisation of absorption in the process of femtosecond modification and to a decrease in the threshold energy of modification. It is found that the optimal asymmetry parameters for reaching the maximum plasma density in the focusing region depend on the pulse energy: at an initial energy of about 100 nJ, it is preferable to use pulses with positive TOD; however, when the energy is increased, it is preferable to use pulses with negative TOD. This is explained by differences in the dynamics of the processes of absorption of energy of a pulse propagating in the material.

The non-linear acousto-mechanical and thermodynamic response of spherical absorbers to laser pulses of various temporal profiles

This study is to theoretically investigate shockwave and microbubble formation due to laser absorption by microparticles and nanoparticles. The initial motivation for this research was to understand the underlying physical mechanisms responsible for laser damage to the retina, as well as the predict threshold levels for damage for laser pulses with of progressively shorter durations. The strongest absorbers in the retina are micron size melanosomes, and their absorption of laser light causes them to accrue very high energy density. I theoretically investigate how this absorbed energy is transferred to the surrounding medium. For a wide range of conditions I calculate shockwave generation and bubble growth as a function of the three parameters; fluence, pulse duration and pulse shape. In order to develop a rigorous physical treatment, the governing equations for the behavior of an absorber and for the surrounding medium are derived. Shockwave theory is investigated and the conclusion is that a shock pressure explanation is likely to be the underlying physical cause of retinal damage at threshold fluences for sub-nanosecond pulses. The same effects are also expected for non-biological micro and nano absorbers. ^

Structural Characterization of Metal Hydrides for Energy Applications

Hydrogen can be an unlimited source of clean energy for future because of its very high energy density compared to the conventional fuels like gasoline. An efficient and safer way of storing hydrogen is in metals and alloys as hydrides. Light metal hydrides, alanates and borohydrides have very good hydrogen storage capacity, but high operation temperatures hinder their application. Improvement of thermodynamic properties of these hydrides is important for their commercial use as a source of energy. Application of pressure on materials can have influence on their properties favoring hydrogen storage. Hydrogen desorption in many complex hydrides occurs above the transition temperature. Therefore, it is important to study the physical properties of the hydride compounds at ambient and high pressure and/or high temperature conditions, which can assist in the design of suitable storage materials with desired thermodynamic properties. ^ The high pressure-temperature phase diagram, thermal expansion and compressibility have only been evaluated for a limited number of hydrides so far. This situation serves as a main motivation for studying such properties of a number of technologically important hydrides. Focus of this dissertation was on X-ray diffraction and Raman spectroscopy studies of Mg2FeH6, Ca(BH4) 2, Mg(BH4)2, NaBH4, NaAlH4, LiAlH4, LiNH2BH3 and mixture of MgH 2 with AlH3 or Si, at different conditions of pressure and temperature, to obtain their bulk modulus and thermal expansion coefficient. These data are potential source of information regarding inter-atomic forces and also serve as a basis for developing theoretical models. Some high pressure phases were identified for the complex hydrides in this study which may have better hydrogen storage properties than the ambient phase. The results showed that the highly compressible B-H or Al-H bonds and the associated bond disordering under pressure is responsible for phase transitions observed in brorohydrides or alanates. Complex hydrides exhibited very high compressibility suggesting possibility to destabilize them with pressure. With high capacity and favorable thermodynamics, complex hydrides are suitable for reversible storage. Further studies are required to overcome the kinetic barriers in complex hydrides by catalytic addition. A comparative study of the hydride properties with that of the constituting metal, and their inter relationships were carried out with many interesting features.^

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

“Acid-spike” effect in spurs/tracks of the low/high linear energy transfer radiolysis of water : potential implications for radiobiology and nuclear industry

Résumé : Les ions hydronium (H3O + ) sont formés, à temps courts, dans les grappes ou le long des trajectoires de la radiolyse de l'eau par des rayonnements ionisants à faible transfert d’énergie linéaire (TEL) ou à TEL élevé. Cette formation in situ de H3O + rend la région des grappes/trajectoires du rayonnement temporairement plus acide que le milieu environnant. Bien que des preuves expérimentales de l’acidité d’une grappe aient déjà été signalées, il n'y a que des informations fragmentaires quant à son ampleur et sa dépendance en temps. Dans ce travail, nous déterminons les concentrations en H3O + et les valeurs de pH correspondantes en fonction du temps à partir des rendements de H3O + calculés à l’aide de simulations Monte Carlo de la chimie intervenant dans les trajectoires. Quatre ions incidents de différents TEL ont été sélectionnés et deux modèles de grappe/trajectoire ont été utilisés : 1) un modèle de grappe isolée "sphérique" (faible TEL) et 2) un modèle de trajectoire "cylindrique" (TEL élevé). Dans tous les cas étudiés, un effet de pH acide brusque transitoire, que nous appelons un effet de "pic acide", est observé immédiatement après l’irradiation. Cet effet ne semble pas avoir été exploré dans l'eau ou un milieu cellulaire soumis à un rayonnement ionisant, en particulier à haut TEL. À cet égard, ce travail soulève des questions sur les implications possibles de cet effet en radiobiologie, dont certaines sont évoquées brièvement. Nos calculs ont ensuite été étendus à l’étude de l'influence de la température, de 25 à 350 °C, sur la formation in situ d’ions H3O + et l’effet de pic acide qui intervient à temps courts lors de la radiolyse de l’eau à faible TEL. Les résultats montrent une augmentation marquée de la réponse de pic acide à hautes températures. Comme de nombreux processus intervenant dans le cœur d’un réacteur nucléaire refroidi à l'eau dépendent de façon critique du pH, la question ici est de savoir si ces fortes variations d’acidité, même si elles sont hautement localisées et transitoires, contribuent à la corrosion et l’endommagement des matériaux.

A coupled meshless technique/molecular dynamics approach for deformation characterization of monocrystalline metal

This paper presents a multiscale study using the coupled Meshless technique/Molecular Dynamics (M2) for exploring the deformation mechanism of mono-crystalline metal (focus on copper) under uniaxial tension. In M2, an advanced transition algorithm using transition particles is employed to ensure the compatibility of both displacements and their gradients, and an effective local quasi-continuum approach is also applied to obtain the equivalent continuum strain energy density based on the atomistic poentials and Cauchy-Born rule. The key parameters used in M2 are firstly investigated using a benchmark problem. Then M2 is applied to the multiscale simulation for a mono-crystalline copper bar. It has found that the mono-crystalline copper has very good elongation property, and the ultimate strength and Young's modulus are much higher than those obtained in macro-scale.

Molecular dynamics investigation on edge stress and shape transition in graphene nanoribbons

Graphene nanoribbon (GNR) with free edges demonstrates unique pre-existing edge energy and edge stress, leading to non-flat morphologies. Using molecular dynamics (MD) methods, we evaluated edge energies as well as edge stresses for four different edge types, including regular edges (armchair and zigzag), armchair edge terminated with hydrogen and reconstructed armchair. The results showed that compressive stress exists in the regular and hydrogen-terminated edges along the edge direction. In contrast, the reconstructed armchair edge is generally subject to tension. Furthermore, we also investigated shape transition between flat and rippled configurations of GNRs with different free edges. It was found that the pre-existing stress at free edges can greatly influence the initial energy state and the shape transition.

Mechanical properties of mussel byssus threads

The byssus threads of the common mussel, Mytilus edulis L., have been tested mechanically and the results from the tests related to the ecology of the animal. The threads are mechanically similar to other crystalline polymers such as polyethylene having a modulus of about 108N m−2 and a long relaxation time. Resilience of 60% is similar to tendon; ultimate strain is about five times that of tendon at 0.44. The thread is laid down with a prestrain of 10% and so guys the mussel in position. Calculation shows that a mussel with 50 byssus threads would be able to resist all but severe winter storms.

Monitoring the levels of important nutrients in the food supply

A food supply that delivers energy-dense products with high levels of salt, saturated fats and trans fats, in large portion sizes, is a major cause of non-communicable diseases (NCDs). The highly processed foods produced by large food corporations are primary drivers of increases in consumption of these adverse nutrients. The objective of this paper is to present an approach to monitoring food composition that can both document the extent of the problem and underpin novel actions to address it. The monitoring approach seeks to systematically collect information on high-level contextual factors influencing food composition and assess the energy density, salt, saturated fat, trans fats and portion sizes of highly processed foods for sale in retail outlets (with a focus on supermarkets and quick-service restaurants). Regular surveys of food composition are proposed across geographies and over time using a pragmatic, standardized methodology. Surveys have already been undertaken in several high- and middle-income countries, and the trends have been valuable in informing policy approaches. The purpose of collecting data is not to exhaustively document the composition of all foods in the food supply in each country, but rather to provide information to support governments, industry and communities to develop and enact strategies to curb food-related NCDs.