Simplified approach to low-cost multiparameter monitoring based on low frequency polarization modulation

We experimentally revisit a technique of low-cost multiparameter monitor for optical performance monitoring based on low frequency polarization modulation. A simplified calibration procedure, which significantly reduces the mathematical complexity and processing effort is proposed. Validation is achieved by carrying out relative optical power, wavelength, and differential group delay measurements. (C) 2012 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 54:18201824, 2012; View this article online at wileyonlinelibrary.com. DOI 10.1002/mop.26956

Mise en place et application d'un spectromètre de dichroïsme linéaire infrarouge avec modulation de la polarisation pour l'étude de l'orientation des mélanges polymères

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Modulation of immune cells and Th1/Th2 cytokines in insulin-treated type 2 diabetes mellitus.

Background: The role of the immune system in insulin resistance associated with type 2 diabetes has been suggested. Objectives: We assessed the profile of Th1/Th2 cytokines along with the frequencies of immune cells in insulin-treated type 2 diabetic patients (T2DP). Methods: 45 T2D patients and 43 age-matched healthy subjects were selected. Serum concentrations of T-helper type 1 (Th1) and Th2 cytokines and the frequencies of innate and adaptive immunity cells were assessed. Results: T2DP were hyperglycemic and showed high level of insulin, normal levels of triglycerides and total-cholesterol and without any change in HDL-cholesterol.Compared to healthy subjects, T2DP exhibited significant decreased frequencies of neutrophils, without any change in monocytes, eosinophils and natural killer cells. The percentages of total lymphocytes (CD3+) and CD8+-T-cells decreased whereas those of regulatory T-cells increased without any change in CD4+ T-cells in T2DP. Interestingly, the frequencies of effector CD4+-T and B-cells increased in T2DP. Serum concentrations of IL-2, IFN-γ and IL-4 decreased while IL-10 significantly enhanced in T2DP, suggesting a differentiation of CD4+T helper cells towards IL-10-producing- Teff-cells in these patients. Conclusion: Insulin-treated type 2 diabetes is associated with anti-inflammatory profile consistent with differentiation of CD4+-Th-cells towards IL-10-producing-Teff-cells, concomitant with increased frequencies of Treg and B-cells, and this may probably offer prevention against certain infections or autoimmune/inflammatory diseases.

Controlling the luminescence properties of poly(p-phenylene vinylene) entrapped in Langmuir and Langmuir-Blodgett films of stearic acid

Properties of hybrid films can be enhanced if their molecular architecture is controlled. In this paper, poly (p-phenylene vinylene) was mixed with stearic acid in order to form stable hybrid Langmuir monolayers. Surface properties of these films were investigated with measurements of surface pressure, and also with polarization modulation infrared reflection-absorption spectroscopy (PM-IRRAS). The films were transferred from the air-water interface to solid supports through the Langmuir-Blodgett technique, and the viability of the film as optical device was investigated with fluorescence spectroscopy. Comparing the fluorescent spectra for the polymer in solution, as a casting film, and as an LB film, the emission bands for LB films were narrower and appeared at lower wavelengths. The interactions between the film components and the design for the LB film may take advantage of the method to immobilize luminescent polymers in mixed ultrathin films adsorbed in solid matrices. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spectroscopic ellipsometry study of the In1-x Gax Asy P1-y / InP Heterojunctions grown by metalorganic chemical-vapor deposition

The dielectric functions of InP, In0.53Ga0.47As, and In0.75Ga0.25As0.5P0.5 epitaxial layers have been measured using a polarization modulation spectroscopic ellipsometer in the 1.5 to 5.3 eV region. The oxide removal procedure has been carefully checked by comparing spectroscopic ellipsometry and x ray photoelectron spectroscopy measurements. These reference data have been used to investigate the structural nature of metalorganic chemical vapor deposition grown In0.53Ga0.47As/InP and In0.75Ga0.25As0.5P0.5/InP heterojunctions, currently used for photodiodes and laser diodes. The sharpness of the interfaces has been systematically compared for the two types of heterojunctions: In1 xGaxAsy/InP and InP/In1 xGaxAsyP1 y. The sharpest interface is obtained for InP growth on In0.75Ga0.25As0.5P0.5 where the interface region is estimated to be (10±10) Å thick. The importance of performing in situ SE measurements is emphasized.

Étude de l’orientation par déformation de mélanges de polymères à base de polystyrène

La spectroscopie infrarouge à matrice à plan focal (PAIRS) est utilisée pour étudier la déformation et la relaxation des polymères à très haute vitesse, soit de 46 cm/s, grâce à sa résolution temporelle de quelques millisecondes. Des mesures complémentaires de spectroscopie infrarouge d’absorbance structurale par modulation de la polarisation (PM-IRSAS) ont été réalisées pour suivre des déformations plus lentes de 0,16 à 1,6 cm/s avec une résolution temporelle de quelques centaines de millisecondes. Notre étude a permis d’observer, à haute vitesse de déformation, un nouveau temps de relaxation (τ0) de l’ordre d’une dizaine de millisecondes qui n’est pas prédit dans la littérature. Le but de cette étude est de quantifier ce nouveau temps de relaxation ainsi que de déterminer les effets de la température, de la masse molaire et de la composition du mélange sur ce dernier. Des mesures effectuées sur du polystyrène (PS) de deux masses molaires différentes, soit 210 et 900 kg/mol, à diverses températures ont révélé que ce temps est indépendant de la masse molaire mais qu’il varie avec la température. Des mesures effectuées sur des films composés de PS900 et de PS deutéré de 21 kg/mol, ont révélé que ce temps ne dépend pas de la composition du mélange et que la longueur des chaînes de PS n’a aucun impact sur celui-ci. D’autres mesures effectuées sur des films de PS900 mélangé avec le poly(vinyl méthyl éther) (PVME) ont révélé que ce temps est identique pour le PS900 pur et le PS900 dans le mélange, mais qu’il est plus court pour le PVME, de l’ordre de quelques millisecondes.

Electrospinning and characterization of supramolecular poly(4-vinyl pyridine)-small molecule complexes

La chimie supramoléculaire est basée sur l'assemblage non covalent de blocs simples, des petites molécules aux polymères, pour synthétiser des matériaux fonctionnels ou complexes. La poly(4-vinylpyridine) (P4VP) est l'une des composantes supramoléculaires les plus utilisées en raison de sa chaîne latérale composée d’une pyridine pouvant interagir avec de nombreuses espèces, telles que les petites molécules monofonctionnelles et bifonctionnelles, grâce à divers types d'interactions. Dans cette thèse, des assemblages supramoléculaires de P4VP interagissant par liaisons hydrogène avec de petites molécules sont étudiés, en ayant comme objectifs de faciliter l'électrofilage de polymères et de mieux comprendre et d'optimiser la photoréponse des matériaux contenant des dérivés d'azobenzène. Une nouvelle approche est proposée afin d'élargir l'applicabilité de l'électrofilage, une technique courante pour produire des nanofibres. À cet effet, un complexe entre la P4VP et un agent de réticulation bifonctionnel capable de former deux liaisons hydrogène, le 4,4'-biphénol (BiOH), a été préparé pour faciliter le processus d’électrofilage des solutions de P4VP. Pour mieux comprendre ce complexe, une nouvelle méthode de spectroscopie infrarouge (IR) a d'abord été développée pour quantifier l'étendue de la complexation. Elle permet de déterminer un paramètre clé, le rapport du coefficient d'absorption d'une paire de bandes attribuées aux groupements pyridines libres et liées par liaisons hydrogène, en utilisant la 4-éthylpyridine comme composé modèle à l’état liquide. Cette méthode a été appliquée à de nombreux complexes de P4VP impliquant des liaisons hydrogène et devrait être généralement applicable à d'autres complexes polymères. La microscopie électronique à balayage (SEM) a révélé l'effet significatif du BiOH sur la facilité du processus d’électrofilage de P4VP de masses molaires élevées et faibles. La concentration minimale pour former des fibres présentant des perles diminue dans le N, N'-diméthylformamide (DMF) et diminue encore plus lorsque le nitrométhane, un mauvais solvant pour la P4VP et un non-solvant pour le BiOH, est ajouté pour diminuer l'effet de rupture des liaisons hydrogène causé par le DMF. Les liaisons hydrogène dans les solutions et les fibres de P4VP-BiOH ont été quantifiées par spectroscopie IR et les résultats de rhéologie ont démontré la capacité de points de réticulation effectifs, analogues aux enchevêtrements physiques, à augmenter la viscoélasticité de solutions de P4VP pour mieux résister à la formation de gouttelettes. Cette réticulation effective fonctionne en raison d'interactions entre le BiOH bifonctionnel et deux chaînes de P4VP, et entre les groupements hydroxyles du BiOH complexé de manière monofonctionnelle. Des études sur d’autres agents de réticulation de faible masse molaire ont montré que la plus forte réticulation effective est introduite par des groupes d’acide carboxylique et des ions de zinc (II) qui facilitent le processus d’électrofilage par rapport aux groupements hydroxyles du BiOH. De plus, la sublimation est efficace pour éliminer le BiOH contenu dans les fibres sans affecter leur morphologie, fournissant ainsi une méthode élégante pour préparer des fibres de polymères purs dont le processus d’électrofilage est habituellement difficile. Deux complexes entre la P4VP et des azobenzènes photoactifs portant le même groupement tête hydroxyle et différents groupes queue, soit cyano (ACN) ou hydrogène (AH), ont été étudiés par spectroscopie infrarouge d’absorbance structurale par modulation de la polarisation (PM-IRSAS) pour évaluer l'impact des groupements queue sur leur performance lors de l'irradiation avec de la lumière polarisée linéairement. Nous avons constaté que ACN mène à la photo-orientation des chaînes latérales de la P4VP et des azobenzènes, tandis que AH mène seulement à une orientation plus faible des chromophores. La photo-orientation des azobenzènes diminue pour les complexes avec une teneur croissante en chromophore, mais l'orientation de la P4VP augmente. D'autre part, l'orientation résiduelle après la relaxation thermique augmente avec la teneur en ACN, à la fois pour le ACN et la P4VP, mais la tendance opposée est constatée pour AH. Ces différences suggèrent que le moment dipolaire a un impact sur la diffusion rotationnelle des chromophores. Ces résultats contribueront à orienter la conception de matériaux polymères contenant des azobenzène efficaces.

Studies on pulp propogation in single mode optical fibres

Studies on pulse propagation in single mode optical fibers have attracted interest from a wide area of science and technology as they have laid down the foundation for an in-depth understanding of the underlying physical principles, especially in the field of optical telecommunications. The foremost among them is discovery of the optical soliton which is considered to be one of the most significant events of the twentieth century owing to its fantastic ability to propagate undistorted over long distances and to remain unaflected after collision with each other. To exploit the important propertia of optical solitons, innovative mathematical models which take into account proper physical properties of the single mode optical fibers demand special attention. This thesis contains a theoretical analysis of the studies on soliton pulse propagation in single mode optical fibers.

Immobilization of Alcohol Dehydrogenase in Phospholipid Langmuir-Blodgett Films To Detect Ethanol

Enzyme immobilization in nanostructured films may be useful for a number of biomimetic systems, particularly if suitable matrixes are identified. Here we show that alcohol dehydrogenase (ADH) has high affinity toward a negatively charged phospholipid, dimyristoylphosphatidic acid (DMPA), which forms a Langmuir monolayer at an air-water interface. Incorporation of ADH into the DMPA monolayer was monitored with Surface pressure measurements; and polarization-modulation infrared reflection absorption spectroscopy, with the alpha-helices from ADH being mainly oriented parallel to the water surface. ADH remained at the interface even at high surface pressures, thus allowing deposition of Langmuir-Blodgett (LB) films from the DMPA-ADH film. Indeed, interaction with DMPA enhances the transfer of ADH, where the mass transferred onto a solid support increased from 134 ng for ADH on a Gibbs monolayer to 178 ng for an LB film with DMPA. With fluorescence spectroscopy it was possible to confirm that the ADH structure was preserved even after one month of the LB deposition. ADH-containing films deposited onto gold-interdigitated electrodes were employed in a sensor array capable of detecting ethanol at concentrations down to 10 ppb (in volume), using impedance spectroscopy as the method of detection.

Enhanced activity of horseradish peroxidase in Langmuir-Blodgett films of phospholipids

The immobilization of enzymes in nanostructured films has potential applications, e.g. in biosensing, for which the activity may not only be preserved, but also enhanced if optimized conditions are identified. Optimization is not straightforward because several requirements must be fulfilled, including a suitable matrix and film-forming technique. In this study, we show that horseradish peroxidase (HRP) has its activity enhanced when immobilized in Langmuir-Blodgett (LB) films, in conjunction with dipalmitoylphosphaticlylglycerol (DPPG). Incorporation of HRP into a DPPG monolayer at the air-water interface was demonstrated with compression isotherms, and Polarization-Modulation Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (PM-IRRAS). From the PM-IRRAS data, we inferred that HRP was not denatured when adsorbed on a pre-formed, low pressure DPPG monolayer. A change in orientation was induced by the phospholipid matrix, with the amide C=O and NH groups from HRP being oriented perpendicular to the surface, parallel to the DPPG acyl chains, i.e. the alpha-helix was inserted into the monolayer. The mixed DPPG-HRP monolayer could be transferred onto solid supports, to which HRP activity was ca. 23% higher than in solution. The control of molecular architecture and choice of a suitable phospholipid matrix allowed HRP-containing LB films to be used in sensing peroxide. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo da interação da natamicina com membranas fosfolipídicas incorporadas de esteróis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo de interação entre um hormônio estrógeno e modelos simples de membrana biológica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Langmuir and Langmuir-Blodgett films of a quinoline-fluorene based copolymer

The fabrication of Langmuir-Blodgett (LB) films of synthetic polymers allows the control of molecular architecture in order to optimize physical properties. In this paper, the surface chemistry of a quinoline-fluorene based copolymer spread on the air-water interface is investigated. Surface pressure-area isotherms as well as Polarization-Modulation Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy (PM-IRRAS) were employed to characterize the films, which could be transferred to solid supports by the LB technique. Atomic force microscopy as well as UV-Vis and fluorescence spectroscopies have shown a regular deposition of the polymers, and the luminescence properties could be controlled with the number of layers deposited on the solid support. As a result, the photoluminescence of the LB films was considerably higher than that observed for the spin coated film, and the maximum emission peak was shifted to higher energies, which is attributed to the molecular-level interactions within the layer-ordered structure of the LB film. The luminescence response would possibly be tuned to approach the highest level, which allows the films to be employed in future applications in efficient optical devices such as organic light-emitting diodes (OLEDs). (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Untersuchungen zum nichtphotochemischen Lochbrennen auf Einzelmolekülebene am Modellsystem Terrylen in p-Terphenyl

Die Arbeit beschreibt Untersuchungen zum nichtphoto- chemischen Lochbrennen, das bei 1.4 Kelvin in Form von rein lichtinduzierten Frequenzsprüngen einzelner in p-Terphenyleingebetteter Terrylenmoleküle beobachtet werden kann. Dabei zeigen alle Chromophore aus der X1-Einbaulage ein exzellent reproduzierbares Verhalten, sowohl im bistabilen primären Photozyklus wie auch in dem daran angegliederten sekundärenPhotozyklus, welcher aus drei weiteren spektralen Positionen besteht. Aus den Ergebnissen der nach der genauen Charakterisierung dieser Eigenschaft des Systems durchgeführten Experimente - Fluoreszenzspektroskopie der Photoprodukte, Stark-Effekt-Messungen und Polarisationsmodulation - wird ein Modell für die den lichtinduzierten Änderungen der Absorptionsfrequenzzugrundeliegenden Konformationsänderungender Wirt/Gast- Struktur abgeleitet und diskutiert. Die mittlerweile verfügbaren Ergebnisse von diesbezüglichen molekular- dynamischen Simulationen einer Theoriegruppe ausBordeaux, die alle grundlegenden Annahmen dieses Modellsbestätigen und eine noch genauere mikroskopische Beschreibung des Systems liefern, werden zur Abrundung der Darstellung ebenfalls vorgestellt. Außerdem geht die Dissertation auf die durchgeführten Einzelmolekül- untersuchungen an Terrylen in p-Terphenyl bei Raumtemperatur ein und stellt das im Rahmen der Arbeit aufgebaute temperaturvariable laserscannende Konfokalmikroskop im Detail vor.

Graphene based widely-tunable and singly-polarized pulse generation with random fiber lasers

Pulse generation often requires a stabilized cavity and its corresponding mode structure for initial phase-locking. Contrastingly, modeless cavity-free random lasers provide new possibilities for high quantum efficiency lasing that could potentially be widely tunable spectrally and temporally. Pulse generation in random lasers, however, has remained elusive since the discovery of modeless gain lasing. Here we report coherent pulse generation with modeless random lasers based on the unique polarization selectivity and broadband saturable absorption of monolayer graphene. Simultaneous temporal compression of cavity-free pulses are observed with such a polarization modulation, along with a broadly-tunable pulsewidth across two orders of magnitude down to 900 ps, a broadly-tunable repetition rate across three orders of magnitude up to 3 MHz, and a singly-polarized pulse train at 41 dB extinction ratio, about an order of magnitude larger than conventional pulsed fiber lasers. Moreover, our graphene-based pulse formation also demonstrates robust pulse-to-pulse stability and widewavelength operation due to the cavity-less feature. Such a graphene-based architecture not only provides a tunable pulsed random laser for fiber-optic sensing, speckle-free imaging, and laser-material processing, but also a new way for the non-random CW fiber lasers to generate widely tunable and singly-polarized pulses.