Characterization of phosphate structures in biochar from swine bones

The objective of this work was to develop an alternative methodology to study and characterize the phosphate crystalline properties, directly associated with solubility and plant availability, in biochar from swine bones. Some phosphate symmetry properties of pyrolyzed swine bones were established, using solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy, principal component analysis, and multivariate curve resolution analysis, on four pyrolyzed samples at different carbonization intensities. Increasing carbonization parameters (temperature or residence time) generates diverse phosphate structures, increasing their symmetry and decreasing the crossed polarizability of the pair ¹H-31P, producing phosphates with, probably, lower solubility than the ones produced at lower carbonization intensity. Additionally, a new methodology is being developed to study and characterize phosphate crystalline properties directly associated with phosphate solubility and availability to plants.

Separação de espectros simulados e de luminescência total através do método generalizado de anulação do posto (GRAM)

A multivariate curve resolution method, "GENERALIZED RANK ANNIHILATION METHOD (GRAM)", is discussed and tested with simulated and experimental data. The analysis of simulated data provides general guidelines concerning the condition for uniqueness of a solution for a given problem. The second-order emission-excitation spectra of human and animal dental calculus deposits were used as an experimental data to estimate the performance of the above method. Three porphyrinic spectral profiles, for both human and cat, were obtained by the use of GRAM.

Oxidação de glicerol sobre nanopartículas de ouro suportadas em carvão ativado: monitoramento quimiométrico da reação por ESI-MS e MIR

A study on the monitoring of glycerol oxidation catalyzed by gold nanoparticles supported on activated carbon under mild conditions by chemometric methods is presented. The reaction was monitored by mass spectrometry-electrospray ionization (ESI-MS) and comparatively by mid infrared spectroscopy (MIR). Concentration profiles of reagent and products were determined by chemometric tools such as Principal Component Analysis (PCA), Evolving Factor Analysis (EFA) and Multivariate Curve Resolution (MCR). The gold nanoparticle catalyst was relatively active in glycerol oxidation, favoring formation of high added value products. It was found that the reaction stabilization was reached at four hours, with approximately 70% glycerol conversion and high selectivity for glycerate.

Single-carrier frequency domain equalisation for hammerstein communication systems using complex-valued neural networks

Single-carrier (SC) block transmission with frequency-domain equalisation (FDE) offers a viable transmission technology for combating the adverse effects of long dispersive channels encountered in high-rate broadband wireless communication systems. However, for high bandwidthefficiency and high power-efficiency systems, the channel can generally be modelled by the Hammerstein system that includes the nonlinear distortion effects of the high power amplifier (HPA) at transmitter. For such nonlinear Hammerstein channels, the standard SC-FDE scheme no longer works. This paper advocates a complex-valued (CV) B-spline neural network based nonlinear SC-FDE scheme for Hammerstein channels. Specifically, We model the nonlinear HPA, which represents the CV static nonlinearity of the Hammerstein channel, by a CV B-spline neural network, and we develop two efficient alternating least squares schemes for estimating the parameters of the Hammerstein channel, including both the channel impulse response coefficients and the parameters of the CV B-spline model. We also use another CV B-spline neural network to model the inversion of the nonlinear HPA, and the parameters of this inverting B-spline model can easily be estimated using the standard least squares algorithm based on the pseudo training data obtained as a natural byproduct of the Hammerstein channel identification. Equalisation of the SC Hammerstein channel can then be accomplished by the usual one-tap linear equalisation in frequency domain as well as the inverse B-spline neural network model obtained in time domain. Extensive simulation results are included to demonstrate the effectiveness of our nonlinear SC-FDE scheme for Hammerstein channels.

Nonlinear equalization of Hammerstein OFDM systems

A practical orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) system can generally be modelled by the Hammerstein system that includes the nonlinear distortion effects of the high power amplifier (HPA) at transmitter. In this contribution, we advocate a novel nonlinear equalization scheme for OFDM Hammerstein systems. We model the nonlinear HPA, which represents the static nonlinearity of the OFDM Hammerstein channel, by a B-spline neural network, and we develop a highly effective alternating least squares algorithm for estimating the parameters of the OFDM Hammerstein channel, including channel impulse response coefficients and the parameters of the B-spline model. Moreover, we also use another B-spline neural network to model the inversion of the HPA’s nonlinearity, and the parameters of this inverting B-spline model can easily be estimated using the standard least squares algorithm based on the pseudo training data obtained as a byproduct of the Hammerstein channel identification. Equalization of the OFDM Hammerstein channel can then be accomplished by the usual one-tap linear equalization as well as the inverse B-spline neural network model obtained. The effectiveness of our nonlinear equalization scheme for OFDM Hammerstein channels is demonstrated by simulation results.

B-spline neural network based single-carrier frequency domain equalisation for Hammerstein channels

A practical single-carrier (SC) block transmission with frequency domain equalisation (FDE) system can generally be modelled by the Hammerstein system that includes the nonlinear distortion effects of the high power amplifier (HPA) at transmitter. For such Hammerstein channels, the standard SC-FDE scheme no longer works. We propose a novel Bspline neural network based nonlinear SC-FDE scheme for Hammerstein channels. In particular, we model the nonlinear HPA, which represents the complex-valued static nonlinearity of the Hammerstein channel, by two real-valued B-spline neural networks, one for modelling the nonlinear amplitude response of the HPA and the other for the nonlinear phase response of the HPA. We then develop an efficient alternating least squares algorithm for estimating the parameters of the Hammerstein channel, including the channel impulse response coefficients and the parameters of the two B-spline models. Moreover, we also use another real-valued B-spline neural network to model the inversion of the HPA’s nonlinear amplitude response, and the parameters of this inverting B-spline model can be estimated using the standard least squares algorithm based on the pseudo training data obtained as a byproduct of the Hammerstein channel identification. Equalisation of the SC Hammerstein channel can then be accomplished by the usual one-tap linear equalisation in frequency domain as well as the inverse Bspline neural network model obtained in time domain. The effectiveness of our nonlinear SC-FDE scheme for Hammerstein channels is demonstrated in a simulation study.

Adaptive B-spline neural network based nonlinear equalization for high-order QAM systems with nonlinear transmit high power amplifier

High bandwidth-efficiency quadrature amplitude modulation (QAM) signaling widely adopted in high-rate communication systems suffers from a drawback of high peak-toaverage power ratio, which may cause the nonlinear saturation of the high power amplifier (HPA) at transmitter. Thus, practical high-throughput QAM communication systems exhibit nonlinear and dispersive channel characteristics that must be modeled as a Hammerstein channel. Standard linear equalization becomes inadequate for such Hammerstein communication systems. In this paper, we advocate an adaptive B-Spline neural network based nonlinear equalizer. Specifically, during the training phase, an efficient alternating least squares (LS) scheme is employed to estimate the parameters of the Hammerstein channel, including both the channel impulse response (CIR) coefficients and the parameters of the B-spline neural network that models the HPA’s nonlinearity. In addition, another B-spline neural network is used to model the inversion of the nonlinear HPA, and the parameters of this inverting B-spline model can easily be estimated using the standard LS algorithm based on the pseudo training data obtained as a natural byproduct of the Hammerstein channel identification. Nonlinear equalisation of the Hammerstein channel is then accomplished by the linear equalization based on the estimated CIR as well as the inverse B-spline neural network model. Furthermore, during the data communication phase, the decision-directed LS channel estimation is adopted to track the time-varying CIR. Extensive simulation results demonstrate the effectiveness of our proposed B-Spline neural network based nonlinear equalization scheme.

Allergic asthma exhaled breath metabolome: a challenge for comprehensive two-dimensional gas chromatography

Allergic asthma represents an important public health issue, most common in the paediatric population, characterized by airway inflammation that may lead to changes in volatiles secreted via the lungs. Thus, exhaled breath has potential to be a matrix with relevant metabolomic information to characterize this disease. Progress in biochemistry, health sciences and related areas depends on instrumental advances, and a high throughput and sensitive equipment such as comprehensive two-dimensional gas chromatography–time of flight mass spectrometry (GC × GC–ToFMS) was considered. GC × GC–ToFMS application in the analysis of the exhaled breath of 32 children with allergic asthma, from which 10 had also allergic rhinitis, and 27 control children allowed the identification of several hundreds of compounds belonging to different chemical families. Multivariate analysis, using Partial Least Squares-Discriminant Analysis in tandem with Monte Carlo Cross Validation was performed to assess the predictive power and to help the interpretation of recovered compounds possibly linked to oxidative stress, inflammation processes or other cellular processes that may characterize asthma. The results suggest that the model is robust, considering the high classification rate, sensitivity, and specificity. A pattern of six compounds belonging to the alkanes characterized the asthmatic population: nonane, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane, decane, 3,6-dimethyldecane, dodecane, and tetradecane. To explore future clinical applications, and considering the future role of molecular-based methodologies, a compound set was established to rapid access of information from exhaled breath, reducing the time of data processing, and thus, becoming more expedite method for the clinical purposes.

Modelo de avaliação de maturidade em gerenciamento de projetos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Charge separation and recombination in novel polymeric absorber materials for organic solar cells : a photophysical study

In dieser Dissertation wird die Ladungsträgergeneration und -rekombination in neuen polymeren Absorbermaterialien für organische Solarzellen untersucht. Das Verständnis dieser Prozesse ist wesentlich für die Entwicklung neuer photoaktiver Materialsysteme, die hohe Effizienzen erzielen und organische Solarzellen konkurrenzfähig im Bereich der erneuerbaren Energien machen. Experimentell verwendet diese Arbeit hauptsächlich die Methode der transienten Absorptionsspektroskopie, die sich für die Untersuchung photophysikalischer Prozesse auf einer Zeitskala von 100 fs bis 1 ms als sehr leistungsfähig erweist. Des Weiteren wird eine soft-modeling Methode vorgestellt, die es ermöglicht, photophysikalische Prozesse aus einer gemessenen transienten Absorptions-Datenmatrix zu bestimmen, wenn wenig a priori Kenntnisse der Reaktionskinetiken vorhanden sind. Drei unterschiedliche Donor:Akzeptor-Systeme werden untersucht; jedes dieser Systeme stellt eine andere Herangehensweise zur Optimierung der Materialien dar in Bezug auf Lichtabsorption über einen breiten Wellenlängenbereich, effiziente Ladungstrennung und schnellen Ladungstransport. Zuerst wird ein Terpolymer untersucht, das aus unterschiedlichen Einheiten für die Lichtabsorption und den Ladungstransport besteht. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, den Fluss angeregter Zustände vom Chromophor auf die Transporteinheit zu leiten. Im zweiten Teil wird der Einfluss von Kristallinität auf die freie Ladungsträgergeneration mit einer Folge von ternären Mischungen, die unterschiedliche Anteile an amorphem und semi-kristallinem Polymer enthalten, untersucht. Dabei zeigt es sich, dass mit steigendem amorphen Polymeranteil sowohl der Anteil der geminalen Ladungsträgerrekombination erhöht als auch die nicht-geminale Rekombination schneller ist. Schlussendlich wird ein System untersucht, in dem sowohl Donor als auch Akzeptor Polymere sind, was zu verbesserten Absorptionseigenschaften führt. Die Rekombination von Ladungstransferzuständen auf der unter 100 ps Zeitskala stellt hier den hauptsächliche Verlustkanal dar, da freie Ladungsträger nur an Grenzflächen erzeugt werden können, an denen Donor und Akzeptor face-to-face zueinander orientiert sind. Darüber hinaus wird festgestellt, dass weitere 40-50% der Ladungsträger durch die Rekombination von Grenzflächenzuständen verloren gehen, die aus mobilen Ladungsträgern geminal gebildet werden.

Charge generation and recombination in solid-state dye-sensitized solar cells

Diese Doktorarbeit befasst sich mit Ladungsgeneration und – rekombination in Feststoff-Farbstoffsolarzellen, die spiro-OMeTAD als Lochleiter verwenden. Die vorliegende Arbeit ist in drei Fallstudien unterteilt: i.) Kern-erweiterte Rylen-Farbstoffe, ii.) ein Perylenmonoimid-Farbstoff und iii.) Donor-π verbrückte (Cyclopentadithiophen)-Akzeptor-Farbstoffe. Trotz ihres hohen molaren Extinktionskoeffizienten und der hohen Absorbanz der sensibilisierten Filme, zeigen einige dieser Farbstoffmoleküle nur geringe photovoltaischen Effizienzen. Um den Ursprung des geringen Wirkungsgrades herauszufinden, wurde breitbandige, ultraschnelle transiente Absorptionsspektroskopie an Solarzellen durchgeführt.rnInsbesondere die Auswirkungen verschiedender Ankergruppen, Dipolmomente, Photolumineszenzlebenszeiten, Lithium-Kationensensitivität und Ladungsträgerdynamik, die alle einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Solarzelle besitzen, wurden untersucht. In der ersten Fallstudie zeigte ein kurzer Rylen-Farbstoff aufgrund deutlich verlängerter Lebenszeiten die beste Effizienz im Vergleich zu größeren Kern-erweiterten Rylen-Farbstoffen. Die Lebenszeit wurde weiter reduziert, wenn Maleinsäure als Ankergruppe unter einer Ringöffnungsreaktion an die mesoporöse Oberfläche des Metalloxid-Halbleiters adsorbierte. Dies konnte mit Hilfe von Berechnungen mittels der Dichtefunktionaltheorie (DFT, B3LYP) auf die Differenz des Dipolmoments zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand zurückgeführt werden. Die Berechnungen bekräftigen die unvorteilhafte Injektion von Ladungen durch die Änderung der Richtung des Dipolmoments, wenn eine Ringöffnung der Anhydridgruppe stattfindet. In der zweiten Studie zeigte das Perylenmonoimid-Derivat ID889 einen Wirkungsgrad von 4.5% in Feststoff-Farbstoffsolarzellen, wobei ID889 sogar ohne Zuhilfenahme eines Additivs in der Lage ist langlebige Farbstoffkationen zu bilden. Die Verwendung von Lithium-Kationen stabilisiert jedoch sowohl den Prozess der Ladungsgeneration als auch den der Ladungsregeneration. Des Weiteren wurde in ID889-sensitivierten Bauteilen kein reduktives Löschen beobachtet. Dabei wurde die Dynamik der Exzitonen mittels einer soft-modelling Methode Kurvenanalyse aus den Daten der transienten Absorptionsspektroskopie gewonnen. Zuletzt wurden Strukturen mit Cyclopentadithiophen(CPDT)-Baustein untersucht, die eine typische D-π-A Molekülstruktur bilden. FPH224 und 233 zeigten dabei eine bessere Effizienz als FPH231 und 303 aufgrund einer großen Injektionseffizienz (IE) und längerer Lebenszeit der angeregten Zustände. Dies kann auf reduktives Löschen in FPH231 und 303 zurückgeführt werden, wohingegen FPH224 und 233 einen moderaten Zerfall des Spirokationensignals zeigten.

Unraveling efficiency-limiting processes in organic solar cells by ultrafast spectroscopy - impact of chemical structure and morphology on photophysics and efficiency

Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung der photophysikalischen Prozesse, die in Mischungen von Elektronendonoren mit Elektronenakzeptoren zur Anwendung in organischen Solarzellen auftreten. Als Elektronendonoren werden das Copolymer PBDTTT-C, das aus Benzodithiophen- und Thienothiophene-Einheiten besteht, und das kleine Molekül p-DTS(FBTTh2)2, welches Silizium-überbrücktes Dithiophen, sowie fluoriertes Benzothiadiazol und Dithiophen beinhaltet, verwendet. Als Elektronenakzeptor finden ein planares 3,4:9,10-Perylentetracarbonsäurediimid-(PDI)-Derivat und verschiedene Fullerenderivate Anwendung. PDI-Derivate gelten als vielversprechende Alternativen zu Fullerenen aufgrund der durch chemische Synthese abstimmbaren strukturellen, optischen und elektronischen Eigenschaften. Das gewichtigste Argument für PDI-Derivate ist deren Absorption im sichtbaren Bereich des Sonnenspektrums was den Photostrom verbessern kann. Fulleren-basierte Mischungen übertreffen jedoch für gewöhnlich die Effizienz von Donor-PDI-Mischungen.rnUm den Nachteil der PDI-basierten Mischungen im Vergleich zu den entsprechenden Fulleren-basierten Mischungen zu identifizieren, werden die verschiedenen Donor-Akzeptor-Kombinationen auf ihre optischen, elektronischen und strukturellen Eigenschaften untersucht. Zeitaufgelöste Spektroskopie, vor allem transiente Absorptionsspektroskopie (TA), wird zur Analyse der Ladungsgeneration angewendet und der Vergleich der Donor-PDI Mischfilme mit den Donor-Fulleren Mischfilmen zeigt, dass die Bildung von Ladungstransferzuständen einen der Hauptverlustkanäle darstellt.rnWeiterhin werden Mischungen aus PBDTTT-C und [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylesther (PC61BM) mittels TA-Spektroskopie auf einer Zeitskala von ps bis µs untersucht und es kann gezeigt werden, dass der Triplettzustand des Polymers über die nicht-geminale Rekombination freier Ladungen auf einer sub-ns Zeitskala bevölkert wird. Hochentwickelte Methoden zur Datenanalyse, wie multivariate curve resolution (MCR), werden angewendet um überlagernde Datensignale zu trennen. Zusätzlich kann die Regeneration von Ladungsträgern durch Triplett-Triplett-Annihilation auf einer ns-µs Zeitskala gezeigt werden. Darüber hinaus wird der Einfluss des Lösungsmitteladditivs 1,8-Diiodooctan (DIO) auf die Leistungsfähigkeit von p-DTS(FBTTh2)2:PDI Solarzellen untersucht. Die Erkenntnisse von morphologischen und photophysikalischen Experimenten werden kombiniert, um die strukturellen Eigenschaften und die Photophysik mit den relevanten Kenngrößen des Bauteils in Verbindung zu setzen. Zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen (time-resolved photoluminescence, TRPL) zeigen, dass der Einsatz von DIO zu einer geringeren Reduzierung der Photolumineszenz führt, was auf eine größere Phasentrennung zurückgeführt werden kann. Außerdem kann mittels TA Spektroskopie gezeigt werden, dass die Verwendung von DIO zu einer verbesserten Kristallinität der aktiven Schicht führt und die Generation freier Ladungen fördert. Zur genauen Analyse des Signalzerfalls wird ein Modell angewendet, das den gleichzeitigen Zerfall gebundener CT-Zustände und freier Ladungen berücksichtigt und optimierte Donor-Akzeptor-Mischungen zeigen einen größeren Anteil an nicht-geminaler Rekombination freier Ladungsträger.rnIn einer weiteren Fallstudie wird der Einfluss des Fullerenderivats, namentlich IC60BA und PC71BM, auf die Leistungsfähigkeit und Photophysik der Solarzellen untersucht. Eine Kombination aus einer Untersuchung der Struktur des Dünnfilms sowie zeitaufgelöster Spektroskopie ergibt, dass Mischungen, die ICBA als Elektronenakzeptor verwenden, eine schlechtere Trennung von Ladungstransferzuständen zeigen und unter einer stärkeren geminalen Rekombination im Vergleich zu PCBM-basierten Mischungen leiden. Dies kann auf die kleinere Triebkraft zur Ladungstrennung sowie auf die höhere Unordnung der ICBA-basierten Mischungen, die die Ladungstrennung hemmen, zurückgeführt werden. Außerdem wird der Einfluss reiner Fullerendomänen auf die Funktionsfähigkeit organischer Solarzellen, die aus Mischungen des Thienothienophen-basierenden Polymers pBTTT-C14 und PC61BM bestehen, untersucht. Aus diesem Grund wird die Photophysik von Filmen mit einem Donor-Akzeptor-Mischungsverhältnis von 1:1 sowie 1:4 verglichen. Während 1:1-Mischungen lediglich eine co-kristalline Phase, in der Fullerene zwischen den Seitenketten von pBTTT interkalieren, zeigen, resultiert der Überschuss an Fulleren in den 1:4-Proben in der Ausbildung reiner Fullerendomänen zusätzlich zu der co kristallinen Phase. Transiente Absorptionsspektroskopie verdeutlicht, dass Ladungstransferzustände in 1:1-Mischungen hauptsächlich über geminale Rekombination zerfallen, während in 1:4 Mischungen ein beträchtlicher Anteil an Ladungen ihre wechselseitige Coulombanziehung überwinden und freie Ladungsträger bilden kann, die schließlich nicht-geminal rekombinieren.

Excited-state dynamics in donor-acceptor systems for energy conversion

In dieser Arbeit werden die Dynamiken angeregter Zustände in Donor-Akzeptorsystemen für Energieumwandlungsprozesse mit ultraschneller zeitaufgelöster optischer Spektroskopie behandelt. Der Hauptteil dieser Arbeit legt den Fokus auf die Erforschung der Photophysik organischer Solarzellen, deren aktive Schichten aus diketopyrrolopyrrole (DPP) basierten Polymeren mit kleiner Bandlücke als Elektronendonatoren und Fullerenen als Elektronenakzeptoren bestehen. rnEin zweiter Teil widmet sich der Erforschung von künstlichen primären Photosynthesereaktionszentren, basierend auf Porphyrinen, Quinonen und Ferrocenen, die jeweils als Lichtsammeleinheit, Elektronenakzeptor beziehungsweise als Elektronendonatoren eingesetzt werden, um langlebige ladungsgetrennte Zustände zu erzeugen.rnrnZeitaufgelöste Photolumineszenzspektroskopie und transiente Absorptionsspektroskopie haben gezeigt, dass Singulettexzitonenlebenszeiten in den Polymeren PTDPP-TT und PFDPP-TT Polymeren kurz sind (< 20 ps) und dass in Mischungen der Polymere mit PC71BM geminale Rekombination von gebundenen Ladungstransferzuständen ein Hauptverlustkanal ist. Zudem wurde in beiden Systemen schnelle nichtgeminale Rekombination freier Ladungen zu Triplettzuständen auf dem Polymer beobachtet. Für das Donor-Akzeptor System PDPP5T:PC71BM wurde nachgewiesen, dass die Zugabe eines Lösungsmittels mit hohem Siedepunkt, und zwar ortho-Dichlorbenzol, die Morphologie der aktiven Schicht stark beeinflusst und die Solarzelleneffizienz verbessert. Der Grund hierfür ist, dass die Donator- und Akzeptormaterialien besser durchmischt sind und sich Perkolationswege zu den Elektroden ausgebildet haben, was zu einer verbesserten Ladungsträgergeneration und Extraktion führt. Schnelle Bildung des Triplettzustands wurde in beiden PDPP5T:PC71BM Systemen beobachtet, da der Triplettzustand des Polymers über Laungstransferzustände mit Triplettcharakter populiert werden kann. "Multivariate curve resolution" (MCR) Analyse hat eine starke Intensitätsabhängigkeit gezeigt, was auf nichtgeminale Ladungsträgerrekombination in den Triplettzustand hinweist.rnrnIn den künstlichen primären Photosynthesereaktionszentren hat transiente Absorptionsspektroskopie bestätigt, dass photoinduzierter Ladungstransfer in Quinon-Porphyrin (Q-P) und Porphyrin-Ferrocen (P-Fc) Diaden sowie in Quinon-Porphyrin-Ferrocen (Q-P-Fc) Triaden effizient ist. Es wurde jedoch auch gezeigt, dass in den P-Fc unf Q-P-Fc Systemen die ladungsgetrennten Zustände in den Triplettzustand der jeweiligen Porphyrine rekombinieren. Der ladungsgetrennte Zustand konnte in der Q-P Diade durch Zugabe einer Lewissäure signifikant stabilisiert werden.

Development of procedures for the triazole fungicides determination in fruits and liquid samples using microextraction techniques and chromatographic separation

Agricultural crops can be damaged by funguses, insects, worms and other organisms that cause diseases and decrease the yield of production. The effect of these damaging agents can be reduced using pesticides. Among them, triazole compounds are effective substances against fungus; for example, Oidium. Nevertheless, it has been detected that the residues of these fungicides in foods as well as in derivate products can affect the health of the consumers. Therefore, the European Union has established several regulations fixing the maximum residue of pesticide levels in a wide range of foods trying to assure the consumer safety. Hence, it is very important to develop adequate methods to determine these pesticide compounds. In most cases, gas or liquid chromatographic (GC, LC) separations are used in the analysis of the samples. But firstly, it is necessary to use proper sample treatments in order to preconcentrate and isolate the target analytes. To reach this aim, microextraction techniques are very effective tools; because allow to do both preconcentration and extraction of the analytes in one simple step that considerably reduces the source of errors. With these objectives, two remarkable techniques have been widely used during the last years: solid phase microextraction (SPME) and liquid phase microextraction (LPME) with its different options. Both techniques that avoid the use or reduce the amount of toxic solvents are convenient coupled to chromatographic equipments providing good quantitative results in a wide number of matrices and compounds. In this work simple and reliable methods have been developed using SPME and ultrasound assisted emulsification microextraction (USAEME) coupled to GC or LC for triazole fungicides determination. The proposed methods allow confidently determine triazole concentrations of μg L‐1 order in different fruit samples. Chemometric tools have been used to accomplish successful determinations. Firstly, in the selection and optimization of the variables involved in the microextraction processes; and secondly, to overcome the problems related to the overlapping peaks. Different fractional factorial designs have been used for the screening of the experimental variables; and central composite designs have been carried out to get the best experimental conditions. Trying to solve the overlapping peak problems multivariate calibration methods have been used. Parallel Factor Analysis 2 (PARAFAC2), Multivariate Curve Resolution (MCR) and Parallel Factor Analysis with Linear Dependencies (PARALIND) have been proposed, the adequate algorithms have been used according to data characteristics, and the results have been compared. Because its occurrence in Basque Country and its relevance in the production of cider and txakoli regional wines the grape and apple samples were selected. These crops are often treated with triazole compounds trying to solve the problems caused by the funguses. The peel and pulp from grape and apple, their juices and some commercial products such as musts, juice and cider have been analysed showing the adequacy of the developed methods for the triazole determination in this kind of fruit samples.

Multivariate spectroscopic methods for the analysis of solutions

In this thesis some multivariate spectroscopic methods for the analysis of solutions are proposed. Spectroscopy and multivariate data analysis form a powerful combination for obtaining both quantitative and qualitative information and it is shown how spectroscopic techniques in combination with chemometric data evaluation can be used to obtain rapid, simple and efficient analytical methods. These spectroscopic methods consisting of spectroscopic analysis, a high level of automation and chemometric data evaluation can lead to analytical methods with a high analytical capacity, and for these methods, the term high-capacity analysis (HCA) is suggested. It is further shown how chemometric evaluation of the multivariate data in chromatographic analyses decreases the need for baseline separation. The thesis is based on six papers and the chemometric tools used are experimental design, principal component analysis (PCA), soft independent modelling of class analogy (SIMCA), partial least squares regression (PLS) and parallel factor analysis (PARAFAC). The analytical techniques utilised are scanning ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, diode array detection (DAD) used in non-column chromatographic diode array UV spectroscopy, high-performance liquid chromatography with diode array detection (HPLC-DAD) and fluorescence spectroscopy. The methods proposed are exemplified in the analysis of pharmaceutical solutions and serum proteins. In Paper I a method is proposed for the determination of the content and identity of the active compound in pharmaceutical solutions by means of UV-Vis spectroscopy, orthogonal signal correction and multivariate calibration with PLS and SIMCA classification. Paper II proposes a new method for the rapid determination of pharmaceutical solutions by the use of non-column chromatographic diode array UV spectroscopy, i.e. a conventional HPLC-DAD system without any chromatographic column connected. In Paper III an investigation is made of the ability of a control sample, of known content and identity to diagnose and correct errors in multivariate predictions something that together with use of multivariate residuals can make it possible to use the same calibration model over time. In Paper IV a method is proposed for simultaneous determination of serum proteins with fluorescence spectroscopy and multivariate calibration. Paper V proposes a method for the determination of chromatographic peak purity by means of PCA of HPLC-DAD data. In Paper VI PARAFAC is applied for the decomposition of DAD data of some partially separated peaks into the pure chromatographic, spectral and concentration profiles.