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Silicon subwavelength grating structures for wavelength filtering applications
No full textPhotonics lies at the heart of a revolution in communications and has shown great potential in a wide range of applications from data links to biosensors, leading to the growing efforts in the development of photonic integrated circuits for optical signal processing functions. As part of this development, subwavelength grating (SWG) structures are opening more and more opportunities in the design of integrated photonic devices to contribute to the design of more complex photonic circuits. The success can be attributed to the advantages that SWG structures are able to offer; such as control over the refractive index and birefringence of optical materials without changing the standard fabrication process, which allows for the characteristics of optical devices to be optimized for specific requirements of the applications.In this thesis, we demonstrate and investigate the possibilities that SWGs offer in design of wavelength selective filters with applications in optical signal processing and microwave photonics. We firstly propose and demonstrate a novel design of contra-directional couplers (contra-DCs), in which an SWG waveguide replaces one of the asymmetric waveguides of the conventional designs. Fabricated devices on the SOI platform show over 35 dB suppression of undesired codirectional coupling and larger than 120 nm spectral range free from the interference of intrawaveguide reflections thanks to the large optical phase-mismatch between the segmented SWG waveguide and its nearby continuous waveguide. We study the effects of tailoring the period of the SWG waveguide, the gap distance between the two waveguides, and the coupling length on the spectral characteristics of the device where changing the gap distance from 100 nm up to 500 nm allows for bandwidths from 18.2 nm down to 0.9 nm. Next, we tailor the spectral characteristics of SWG-based contra-DCs. By tapering the gap distance between the SWG and strip waveguides, we demonstrate a compromise between sidelobe suppression and pass-band/stop-band extinction ratio such that the performance of the device as a potential optical add-drop multiplexer is improved. The designs with different pass-band bandwidths of 12 nm, 9 nm, and 6 nm show 10 dB to 20 dB sidelobe suppression ratio and 15 dB to 35 dB extinction ratio. We also obtain a resonant transmission peak in the stop-band of the spectral response of the device by introducing a phase shift into the gratings of the SWG waveguide. The resonant peak has 1 nm bandwidth and 7 dB extinction ratio, where the use of the SWG waveguide in the structure of such coupler allows the characteristics of the resonant peak to be highly sensitive to the cladding material, which is of strong desire in integrated sensing applications.Finally, as wavelength division multiplexing over optical links provides an effective solution for the bandwidth challenge of off-chip and on-chip communications, we demonstrate a compact silicon photonic four-channel optical add-drop multiplexer enabled by SWG-based contra-DCs. Pass-bands of the device show on-chip insertion losses below 1.8 dB with wide 3dB bandwidth of ~6.7 nm suitable for coarse wavelength division multiplexing (CWDM) in short-reach optical interconnect applications. Transmission of 10 Gbit/s data stream through different channels of the multiplexer results in negligible power penalties while interferometric crosstalk-induced power penalties are below 2.8 dB.La photonique est au cœur d'une révolution dans les communications et a montré un grand potentiel dans une large gamme d'applications allant des liaisons de données aux biocapteurs, ce qui a conduit à des efforts croissants dans le développement de circuits intégrés photoniques pour des fonctions de traitement de signaux optiques. Dans le cadre de ce développement, les structures subwavelength grating (SWG) ouvrent de plus en plus d'opportunités dans la conception de dispositifs photoniques intégrés pour contribuer à la conception de circuits photoniques plus complexes. Le succès peut être attribué aux avantages que les structures de SWG peuvent offrir; tels que le contrôle de l'indice de réfraction et de la biréfringence des matériaux optiques sans modifier le processus de fabrication standard, ce qui permet d'optimiser les caractéristiques des dispositifs optiques pour les besoins spécifiques des applications. Dans cette thèse, nous démontrons et étudions les possibilités offertes par les SWG dans la conception de filtres sélectifs en longueur d'onde avec des applications dans le traitement du signal optique et la photonique à micro-ondes. Tout d'abord, nous proposons et démontrons une nouvelle conception de coupleurs contre-directionnels (contre-DC) dans laquelle un guide d'ondes SWG remplace l'un des guides d'ondes asymétriques des conceptions conventionnelles. Les dispositifs fabriqués sur la plate-forme SOI montrent une suppression supérieure à 35 dB du couplage codirectionnel indésirable et une plage spectrale supérieure à 120 nm sans interférence des réflexions intra-guides, grâce à l'important décalage de phase optique entre le guide d'onde segmenté SWG et son guide d'onde continu voisin. Nous étudions les effets de l'adaptation de la période du guide d'onde SWG, de la distance entre les deux guides et de la longueur de couplage sur les caractéristiques spectrales du dispositif, le changement de la distance entre 100 nm et 500 nm permettant des largeurs de bande de 18,2 nm. jusqu'à 0,9 nm. Ensuite, nous personnalisons les caractéristiques spectrales des contre-DC basées sur les SWG. En réduisant l'écart entre les guides d'ondes SWG et strip, nous démontrons un compromis entre la suppression des lobes latéraux et le taux d'extinction bande passante/arrêt afin d'améliorer les performances du dispositif en tant que multiplexeur optique à sauts optiques potentiels. Les conceptions avec différentes largeurs de bande passante de 12 nm, 9 nm et 6 nm montrent un rapport de suppression des lobes latéraux de 10 dB à 20 dB et un rapport d'extinction de 15 dB à 35 dB. Nous obtenons également un pic de transmission résonant dans la bande d'arrêt de la réponse spectrale du dispositif en introduisant un déphasage de π dans les réseaux du guide d'ondes SWG. Le pic de résonance a une largeur de bande de 1 nm et un taux d'extinction de 7 dB, l'utilisation du guide d'onde SWG dans la structure d'un tel coupleur permettant aux caractéristiques du pic de résonance d'être très sensibles au matériau de gaine applications.Enfin, dans la mesure où le multiplexage par répartition en longueur d'onde sur des liaisons optiques fournit une solution efficace au défi de la bande passante des communications hors puce et sur puce, nous présentons un multiplexeur optique goutte-à-goutte optique photonique silicium compact à quatre canaux, rendu possible par les contre-DC basées sur SWG. Les bandes passantes du dispositif montrent des pertes d'insertion sur la puce inférieures à 1,8 dB, avec une largeur de bande large de 3 dB, d'environ 6,7 nm, convenant au multiplexage par répartition en longueur d'onde grossière (CWDM) dans les applications d'interconnexion optique à courte portée. La transmission d'un flux de données de 10 Gbit/s à travers différents canaux du multiplexeur entraîne des pénalités de puissance négligeables, tandis que les pénalités de puissance induites par diaphonie sont inférieures à 2,8 dB
International point-to-point suborbital transportation: The need for global governance
No full textThe last decade has been characterized by the development of a nascent aerospace industry whichseems ready to take off, the major point of interest being Point-to-Point (PTP) international suborbitaloperations. The current regimes of air law and of space law were established at a time when the possibility of hybrid aerospace activities was not envisaged, and the development of such aerospace operations poses many serious legal and practical questions that remain unanswered to thisday. Suborbital vehicles seem to operate in both airspace and outer space, but it is unclear where, legally, airspace ends and outer space begins, and if, between the two, there is a "buffer zone" within which different laws apply. It is also unclear whether such vehicles are aircraft, space objects or aerospace objects. In brief, it is unclear which legal regime should apply to them and, from a legal point of view, this is not acceptable. As suborbital vehicles will use the same airspace as that traversed by aircraft, their proliferation would pose serious challenges, especially in terms of safety and liability. The thesis investigates the legal reasons and basis for ICAO to take a lead indeveloping new rules for aerospace activities through a proactive approach, which would serve to address the issue in the near term. Such approach serves as a basis for an evolutionary one for the long term. The key contribution of this thesis is to add a small chapter to the scientific literature supporting the passage from lex lata to lex de ferenda for the collectivity's benefit.La dernière décennie a été caractérisée par le développement d'une industrie aérospatiale naissante semblant être prête à décoller et dont le point d'intérêt majeur sont les opérations suborbitales « Pointà-Point » (PàP). Les régimes de loi aérienne et de loi spatiale furent établis à un moment où la possibilité d'activités aérospatiales hybrides n'était pas envisageable, et le développement de ces opérations pose plusieurs questions légales et pratiques d'une grande importance qui demeurent nonrésolues à ce jour. Les véhicules suborbitaux semblent opérer dans l'espace aérien et dans l'espace extra-atmosphérique, mais il n'est pas clair, légalement parlant, où l'espace aérien termine et où l'espace extra-atmosphérique débute, ou s'il y a une zone tampon dans laquelle différentes lois seraient appliquées. Il est aussi peu clair si ces véhicules suborbitaux sont définis comme aéronefs, objets spatiaux ou objets aérospatiaux. Bref, le choix du système légal qui leur est applicable est peu clair, et ceci est inacceptable d'un point de vue légal. Puisque les véhicules suborbitaux partageront l'espace aérien traversé par les aéronefs, leur prolifération posera de sérieux défis, tout particulièrement en termes de sécurité et de responsabilité légale. Ce mémoire examine, par le biais d'une approche proactive utile à court terme, les raisons et bases légales pour que l'OACI prenne les devants dans le développement de nouveaux règlements pour les activités aérospatiales. L'approche proactive proposée sert de base pour une approche évolutionnaire applicable au long terme. L'utilité principale de ce mémoire est de faire une petite contribution à la littérature scientifique supportant le passage de lex lata à lex de ferenda pour le bénéfice de la collectivité
Assessing the effects of H2O2-induced oxidative stress on the viscoelastic properties of pre-osteoblast cells using quartz crystal microbalance with dissipation
No full textOxidative stress, which is, linked to numerous diseases results from an imbalance in cellular redox state causing damage to the cell cytoskeleton and morphology, thereby affecting the cells' viscoelastic properties. In this study, we introduce a quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D) biosensing strategy to assess the effects of oxidative stress on the viscoelastic properties of MC3T3 cells modulated by varying concentrations of hydrogen peroxide (H2O2). We successfully tracked the changes in dissipation (ΔD-responses) caused by the interaction of H2O2 with MC3T3 cells' monolayer attached to a poly-D-lysine-coated polystyrene quartz sensor. While recovery of ΔD-response curve close to the baseline was obtained with low concentration (25 M), higher concentration treatment (50 M-10 mM) showed no recovery due to the rigidity of cell monolayer and/or mass loss relative to the control. Imaging techniques such as scanning electron, atomic force and fluorescence microscopy showed that upon 25 M H2O2 treatment, cell morphology recovered and appeared similar to control cells, whereas, higher concentrations (50 M-10 mM) resulted in the shrinkage of the cytoskeleton, loss in cell density and cells appeared to be apoptotic/necrotic, all of which was supported by live/dead cell assay results. Finally, total antioxidant (TAC) assay confirmed that while cells' metabolic state recovered from 25 M H2O2 treatment, higher concentrations led to a decline in antioxidant levels. Altogether, these results suggest that QCM-D biosensor is a viable tool for distinguishing between oxidative eustress and distress and hence, the developed QCM-D protocol can be used to investigate the effects of oxidative agents on cell viscoelastic behavior, which will allow the establishment of in vitro bone disease model associated with oxidative stress.Le stress oxydant est le résultat d'un déséquilibre de l'état d'oxydoréduction cellulaire. Ce phénomène est accompagné de lésions au niveau du cytosquelette et de la morphologie cellulaire, affectant ainsi les propriétés viscoélastiques des cellules. Dans cette étude, nous présentons une nouvelle stratégie de biodétection par microbalance à quartz avec dissipation (QCM-D) pour l'évaluation des effets du stress oxydant sur les propriétés viscoélastiques des cellules MC3T3 exposées à diverses concentrations de peroxyde d'hydrogène (H2O2). Nous avons suivi avec succès les variations de dissipation (ΔD-réponses) provoquées par l'interaction du H2O2 avec une monocouche de cellules MC3T3 fixée à un capteur à quartz recouvert de poly-D-lysine. Bien que la récupération de la ΔD-réponse ait été obtenue avec une faible concentration (25 µM), un traitement à concentration plus élevée (50 µM-10 mM) n'a montré aucune récupération comme on peut le voir par la rigidité accrue de la monocouche cellulaire et /ou la perte de masse par rapport au témoin. Nous avons démontré par microscopie électronique à balayage, à force atomique et à fluorescence que 280 minutes après l'élimination du traitement à 25 µM de H2O2, la morphologie des cellules retrouvait une apparence semblable à celle des cellules témoins. En revanche, à concentration plus élevée (50 µM-10 mM) nous avons observé un rétrécissement du cytosquelette, une perte de densité cellulaire, et des cellules apoptotiques / nécrotiques. Toutes ces observations ont été appuyées par des tests de viabilité cellulaire. Enfin, une analyse de la capacité antioxydante totale (TAC) a confirmé que, malgré le rétablissement de l'état métabolique des cellules après le traitement à 25 µM, des concentrations plus élevées ont entraîné une baisse des niveaux d'antioxydants. Ces résultats dans leur ensemble démontrent que le comportement viscoélastique des cellules peut être utilisé pour déterminer la récupération des cellules soumises au stress oxydant. Le biocapteur QCM-D peut donc être utilisé comme un outil pour distinguer le stress oxydant de la détresse. Le protocole de QCM-D développé peut servir à étudier les effets des agents oxydants sur les propriétés viscoélastiques de diverses lignées cellulaires
Characterization of astrocytes derived from fibroblasts of patients with amyotrophic lateral sclerosis
No full textAmyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neuromuscular degenerative disease, targeting the motor neurons of the brain stem, motor cortex and spinal cord. Various lines of evidence have shown that glial cells contribute to disease development and progression. We derived astrocytes from fibroblasts of patients with familial ALS associated with SOD1 mutation and compared them to astrocytes derived from fibroblasts of age- and sex-matched controls. In order to assess astrocytic maturity, we compared the mRNA expression of astrocytic markers in astrocytes derived from three different protocols to that of human fetal astrocytes (HFA). Protocol 1 incorporated 10 weeks of astrogenesis. Protocol 2 incorporated 3 weeks of neurogenesis and 10 weeks of astrogenesis, and protocol 3 incorporated 2 weeks of astrogenesis. Our data show that astrocytes from all three protocols are similar in mRNA expression of astrocytic markers to HFA. However, morphologically, astrocytes from protocol 1 and 2 had astrocyte-like projections and therefore looked more like astrocytes compared to astrocytes from protocol 3. Next, we derived astrocytes from ALS patients, using protocol 2 and compared them to their age- and sex-matched controls. We found that the mRNA levels of EAAT2 and NESTIN were lower and the mRNA levels of glutamine synthetase, connexin43 and TGFB1 were higher in ALS astrocytes compared to their controls. Since the phenotypes observed in this study corroborate with previous literature exploring the role of astrocytes in ALS, these astrocytes may offer a system in which ALS can be studied in human cells.La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neuromusculaire et neurodégénérative qui a pour cible les neurones moteurs du tronc cérébral, du cortex moteur et de la moelle épinière. Diverses sources de données ont démontré que les cellules gliales contribuent au développement et à la progression de la maladie. Notre but était de dériver des astrocytes matures à partir de fibroblastes de patients atteints de la SLA et de les comparer à des astrocytes dérivés de fibroblastes provenant de témoins appariés selon l'âge et le sexe. Afin de nous assurer de la maturité astrocytaire, nous avons comparé les niveaux d'expression de l'ARNm de marqueurs astrocytaires dans des astrocytes obtenus par 3 protocoles différents aux niveaux de ces marqueurs dans des astrocytes fœtaux humains (AFH). Le protocole 1 incorporait 10 semaines d'astrogenèse. Le protocole 2 incorporait 3 semaines de neurogenèse suivies de 10 semaines d'astrogenèse, et le protocole 3 incorporait 2 semaines d'astrogenèse. Nos données montrent que les astrocytes issus de chacun des trois protocoles ont des niveaux d'expression d'ARNm de marqueurs d'astrocytes similaires aux niveaux d'expression dans les AFH. Cependant, morphologiquement, les astrocytes des protocoles 1 et 2 ressemblaient plus à des astrocytes. Par la suite, nous avons dérivé des astrocytes issus de patients atteints de la SLA en utilisant le protocole 2. Nous les avons comparés à leurs témoins appariés selon l'âge et le sexe. Nous avons découvert que les niveaux d'ARNm de EEAT2 et de NESTIN étaient plus bas et que les niveaux d'ARNm de glutamine synthéase, connexine 43 et TGFB1 étaient plus élevés dans les astrocytes de la SLA comparés aux témoins. Etant donné que les phénotypes observés dans cette études sont en accord avec la littérature, ces astrocytes pourraient constituer un système dans lequel al SLA serait étudiée dans des cellules humaines
Laboratory investigation into soundless chemical demolition agents for rock breakage in underground mines
No full textThe method of drilling and blasting with explosives is widely used in the mining industry for mine development and ore production. However, the use of explosives is associated with rigorous safety and environmental constraints as blasting creates toxic fumes, ground vibrations and dust. The following study is conducted on Soundless, Explosive-Free Chemical Demolition Agents (SCDAs), a more environmentally friendly method for the fragmentation of rock as a potential replacement of explosives. SCDAs are powdery materials similar to Portland cement, which when mixed as a slurry and poured into blind drilled holes, an expansive pressure is produced upon curing and eventually breaks the material apart. Given that SCDAs are commercially available, there is proof of workability in civil engineering applications for the breakage of concrete foundations. SCDAs are commonly used in the demolition of concrete foundations as well as in stone quarries where the use of explosives is either restricted or prohibited. An interest is drawn towards SCDAs due to its environmental advantages which mitigate the risk of explosives. This study is a step in investigating its workability in hard rock mine development and production where the rock is subjected to high in-situ confinement pressure which would make rock breakage cumbersome. A drawback of the SCDAs is that the time needed to develop the full expansive pressure is too long for practical mine development applications. The primary goal of the study is to accelerate the expansion rate of SCDAs as one of the steps towards development of a feasible method of rock breakage in underground mines. The SCDA used in this investigation is Betonamit, a commercially available expansive cement. The experimental investigation was conducted in the Rockbolting Lab of the Mine Design Laboratory. This study is an extension of the work previously conducted by Musunnuri & Mitri (2009) and Dessouki & Mitri (2011) in the Mine Design Laboratory of McGill University.The factors investigated are: the expansive pressure, expansive pressure rate, and fractural growth on concrete blocks. The effect of chemical additives on expansive pressure is investigated with the goal to reduce the time of expansion. Common concrete accelerators including calcium chloride, sodium chloride, calcium formate, and sodium were investigated.Le forage et dynamitage avec explosifs est largement utilisé dans l'industrie minière pour le développement minier et la production de minerai. Par contre, l'utilisation des explosifs est associée à des contraintes rigoureuses de sécurité et d'environnement tel qui crée de la fumée toxique, de la vibration au sol et de la poussière. Cette recherche est basée sur le ciment expansif comme un remplacement plus écologique parmi les méthodes conventionnelles de fragmentation des roches. Le ciment expansif est un matériau en poudre similaire au ciment de Portland qui lorsqu'il est mélangé sous forme de suspension et versés dans des trous forés, produisent une pression expansive lors du durcissement et brise le matériel environnant. De plus, il existe une preuve de maniabilité dans les applications de génie civil sur la fondation de béton. Le ciment expansif est souvent dans la démolition de fondation de béton ainsi que dans les carrières de pierre où l'utilisation d'explosifs est restreinte ou interdit. Le ciment expansif présente un intérêt en raison de leurs avantages environnementaux qui atténuent le risque d'explosifs. Cette étude est une étape dans l'étude de son ouvrabilité dans le développement et la production de d'une mine de roche dure où la roche est soumise à une haute pression de confinement in situ rend la rupture de roche encombrante. Un inconvénient est que le temps nécessaire pour développer la pression expansive complète prend trop de temps pour des applications pratiques de développement minier. L'objectif principal de l'étude est d'accélérer le taux d'expansion du ciment expansif pour en faire une méthode réalisable de rupture de roche dans les mines souterraines. Le ciment expansif utilisé dans cette enquête est le Betonamit, un ciment expansif disponible dans le commerce. L'investigation expérimentale a été menée dans le laboratoire Rock Bolting du Mine Design Laboratory à l'Université de McGill. Cette étude est une extension des travaux menés précédemment par (Musunnuri & Mitri, 2009 et Dessouki et Mitri, 2011) dans le Mine Design Laboratory à l'Université de McGill. Les facteurs étudiés sont la pression expansive, le taux expansif et la propagation fracturaire sur des blocs de béton. L'effet de divers additifs chimiques sur la pression expansive est testé pour réduire le temps d'expansion. Les accélérateurs de béton courants, y compris le chlorure de calcium, le chlorure de sodium, le formiate de calcium ont été étudiés
Importance sampling polygonal lights in participating media
No full textThe photorealistic images that we are so used to in our everyday life results from the accurate simulation of light scattering in a scene as defined by the rendering equation. Due to its simplicity and flexibility, path tracing is currently the most popular technique used to solve this equation. Unfortunately, its correctness comes at the price of variance, manifesting itself as noise on the resulting image. Getting rid of this noise is a very time-consuming process as thousands of samples need to be computed for every pixel of the image. For this reason, path tracing is normally implemented using various variance reduction schemes such as importance sampling.The noise is even more problematic in the case of participating media like clouds, smoke and fire since a distance also has to be sampled into the medium before sampling a ray direction, thus requiring even more samples. Rendering polygonal and mesh lights in participating media is particularly challenging due to the fact that these light sources do not emit light from a single point in space but along all points on their surface. In addition, the illumination coming from those lights is affected by many terms of different nature such as the geometry, the transmittance and the phase function. In this thesis we propose to express any polygonal light as an infinite set of oriented point lights at the surface of the polygonal light. We derive an analytical solution to importance sample the geometry term of one of those oriented point light. We then develop a semi-analytical solution to importance sample the product of its geometry, transmittance and phase function terms. Finally, we use a simple tabulation scheme on a small set of oriented point lights to importance sample the geometry, transmittance and the phase function of a polygonal light. We show that our new sampling scheme converges faster than the state of the art for polygonal lights in participating media and is directly applicable to the renderers used today in the films and visual effects industry. We also briefly present ongoing work on importance sampling mesh lights using a hierarchical lights clustering strategy that takes advantage of our newly derived solution for polygonal lights.Les images photo-réalistes de notre vie de tous les jours proviennent de la simulation adéquate de la diffusion de la lumière dans une scène définie par l'équation du rendu. Étant donné sa simplicité et flexibilité, le path tracing est la technique la plus populaire utilisée pour résoudre cette équation. Malheureusement, son exactitude vient au prix de la variance, ce manifestant par du bruit sur l'image résultante. La suppression de ce bruit est un procédé très coûteux en calculs étant donné que plusieurs milliers d'échantillons doivent être calculés pour chaque pixel de l'image. Pour cette raison, la technique du path tracing est normalement implémentée en utilisant une variété de méthodes de réduction de variance telle que l'échantillonnage préférentiel. Le bruit est encore plus problématique dans le cas des médias participatifs comme les nuages, la fumée et les flammes, étant donné qu'une distance dans le média doit être échantillonnée avant d'échantillonner la direction d'un rayon. Le rendu de sources de lumière polygonales et de lumière définies par un maillage dans des médias participatifs est particulièrement difficile, puisque ces sources de lumière n'émettent pas seulement de la lumière à partir d'un seul point dans l'espace, mais au long de tous les points de leur surface. De plus, l'illumination provenant de ces sources de lumière est affectée par plusieurs termes de différentes natures telles que la géométrie, la transmittance et la fonction de phase. Dans cette thèse, nous proposons d'exprimer toute source de lumière polygonale comme un ensemble infini de lumières ponctuelles orientées à sa surface. Nous dérivons une solution analytique afin d'appliquer l'échantillonnage préférentiel sur le terme de géométrie de l'une de ces lumières ponctuelles orientées. Par la suite, nous dérivons une solution semi-analytique afin d'appliquer l'échantillonnage préférentiel au produit des termes de géométrie, de transmittance et de fonction de phase de celle-ci. Finalement, nous utilisons une méthode de tabulation sur un petit ensemble de lumières ponctuelles orientées pour appliquer l'échantillonnage préférentiel aux termes d'une source de lumière polygonale. Nous démontrons que notre nouvelle méthode d'échantillonnage converge plus rapidement que l'état de l'art en rendu de lumières polygonales dans des médias participatifs et qu'elle est directement applicable aux systèmes de rendu utilisés aujourd'hui dans l'industrie du cinéma et des effets spéciaux. Nous présentons également nos travaux de recherche en cours sur le rendu de lumières définies par un maillage en utilisant une stratégie de regroupement hiérarchique de sources de lumière qui profite de notre solution pour les lumières polygonales
Investigating the transformative value of learning experiences abroad in a summer field study program
No full textStudy abroad is often believed to bring a broad range of benefits to its participants. In the context of Canadian higher education, the results of study abroad participation to student identity formation and transformation have not been sufficiently studied. Using transformative learning theory as its main theoretical lens, this qualitative, narrative study aims at understanding the lived experience of Canadian students who study in Barbados through a summer field study program. Research data are collected through a series of interviews, conducted individually, with a total of four participants before, during and after their study abroad trip. Results show that through the learning experiences abroad, a certain degree of transformation has happened in the contextual, intrapersonal and interpersonal dimensions of participants' identity. Particularly, they demonstrated enhanced self-understanding by going through the process of "experimental transformation". The findings from this study can guide study abroad organizers and coordinators to improve program design.Selon une croyance populaire, les études à l'étranger apportent un large éventail d'avantages à ses participants. Dans le contexte de l'enseignement supérieur canadien, les résultats de la participation à des études à l'étranger pour la formation et la transformation de l'identité de l'étudiant n'ont pas été suffisamment étudiés. Utilisant principalement la théorie de «transformative learning» comme objectif théorique, cette étude narrative qualitative vise à comprendre l'expérience vécue par les étudiantes canadiennes qui étudient à la Barbade dans le cadre d'un programme expérimental d'été. Les données de recherche sont recueillies au moyen d'une série d'entretiens menés individuellement avec un total de quatre participants avant, pendant et après leur voyage d'étude à l'étranger. Les résultats montrent qu'au travers des expériences d'apprentissage à l'étranger, un certain degré de transformation s'est produit dans les dimensions contextuelle, intrapersonnelle et interpersonnelle de l'identité des participants. En particulier, ils ont démontré une meilleure compréhension de soi en passant par le processus de «experimental transformation». Les résultats de cette étude peuvent guider les organisateurs et les coordinateurs des études à l'étranger pour améliorer le dessein des programmes
RuxBi1-x-oxide electrodes for electrochemical pseudo-capacitors
No full textThe global economy and environment have been influenced remarkably by the excessive use of non-renewable fossil fuels. Currently, we are undergoing a period that is shifting from relying on carbon-intensive sources of energy (oil, gas, coal) to green energy such as wind and solar in the form of electricity. Therefore, the demand and the market for energy storage devices of various applications has been increasing rapidly during the last few years. Batteries, as (surplus) energy-storage devices, are currently favored by the market because they have large energy density and can provide suitable levels of power output for various applications. However, with the increasing demand for power/performance of more complex electronic and other devices, the disadvantages such as short lifetime and relatively low power density limited their applications. To solve this problem, a promising solution is to combine batteries with supercapacitors to create hybrid power sources. Currently, supercapacitor electrodes are mainly based on carbon materials and store energy by electrostatic charging of the electrochemical double-layer, which limits their energy density. Thus, much of research has been focused on developing new electrode materials that can store a larger amount of energy, i.e. on developing pseudocapacitors based on the use of MMO (Mixed Metal Oxides) electrodes that can yield higher energy and power density due to the occurrence of fast and reversible redox reactions in the solid phase.In this work, thermally-prepared RuxBi1-x-oxide coatings of various composition were formed on a Ti substrate, with the aim of investigating the influence of Bi-oxide addition on the resulting charge storage/delivery capacity of the oxide. Electrochemical tests (cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge, and electrochemical impedance spectroscopy) were performed on the coatings in a three-electrode cell at 295 K and under atmospheric pressure, while galvanostatic charge/discharge experiments were also performed in a two-electrode cell. In addition, the surface topography and morphology of RuxBi1-x-oxide coatings and distribution of elements were investigated by SEM/EDS.It was found that addition of Bi-oxide into the Ru-oxide coating resulted in a significant change in the oxide's charge storage/delivery capacity, yielding a bell-shaped dependence with a maximum value offered by the Ru0.6Bi0.4-oxide coating (195 ± 11 mF/cm2), which is significantly higher than the current state-of-the-art electrode material, pure ruthenium oxide. In the two-electrode configuration, the material yielded even a higher capacitance (266 ± 51 mF/cm2 at 3 mA/cm2), making this material a promising candidate as a pseudocapacitor electrode material.L'utilisation excessive de combustibles fossiles non renouvelables a eu une influence considérable sur l'économie et l'environnement au niveau mondial. Actuellement, nous sommes en train de passer d'une source d'énergie à base de carbone (pétrole, gaz, charbon) à une énergie verte telle que le vent et le soleil sous forme d'électricité. Par conséquent, la demande et le marché des dispositifs de stockage d'énergie d'applications diverses ont augmenté rapidement au cours des dernières années.Les batteries, en tant que dispositifs de stockage d'énergie, sont actuellement privilégiées par le marché car elles ont une densité d'énergie élevée et peuvent fournir des niveaux de puissance de sortie appropriés pour diverses applications. Cependant, face à la demande croissante de performances d'appareils plus complexes, des inconvénients tels qu'une durée de vie réduite et une densité de puissance relativement faible ont limité leurs applications. Pour résoudre ce problème, une solution prometteuse consiste à combiner des batteries avec des supercondensateurs pour créer des sources d'alimentation hybrides. Actuellement, les électrodes de supercondensateurs sont principalement basées sur des matériaux à base de carbone et stockent de l'énergie par chargement électrostatique de la double couche électrochimique, ce qui limite leur densité d'énergie. Ainsi, de nombreuses recherches ont été consacrées au développement de nouveaux matériaux pour électrodes pouvant stocker une plus grande quantité d'énergie, notamment au développement de pseudo condensateurs basés sur l'utilisation d'électrodes MMO (Oxydes Métalliques Mixtes) pouvant générer une énergie et une densité de puissance plus élevées du fait de l'apparition de réactions redox rapides et réversibles en phase solide.Dans ce travail, des revêtements de RuxBi1-x-oxyde de différentes compositions préparés thermiquement ont été formés sur un substrat de Ti, dans le but d'étudier l'influence de l'addition de d'oxyde de Bi sur la capacité résultante de stockage/libération de charges de l'oxyde. Des tests électrochimiques (voltamètrie cyclique, charge/décharge galvanostatique et spectroscopie d'impédance électrochimique) ont été effectués sur les revêtements dans une cellule à trois électrodes à 295 K et sous pression atmosphérique, tandis que des expériences de charge/décharge galvanostatiques ont également été réalisées dans une cellule à deux électrodes. De plus, la topographie de surface et la morphologie des revêtements RuxBi1-x-oxyde et la distribution des éléments ont été étudiées par SEM/EDS.Il a été constaté que l'ajout d'oxyde de Bi dans le revêtement d'oxyde de Ru entraînait un changement significatif de la capacité de stocker/délivrer les charges de l'oxyde, produisant une dépendance en forme de cloche avec une valeur maximale offerte par le revêtement d'oxyde de Ru0.6Bi0.4 (195 ± 11 mF/cm2), ce qui est considérablement plus élevé que le matériau d'électrode de pointe actuel, à savoir l'oxyde de ruthénium pur. Dans la configuration à deux électrodes, le matériau permettait d'obtenir une capacité encore plus élevée (266 ± 51 mF/cm2 à 3 mA/cm2), ce qui en faisait un candidat prometteur en tant que matériau d'électrode pseudo-condensateur
Bullying among Chinese adolescents: the roles of parental practices and empathy
No full textBullying at school is recognized as a global phenomenon and has serious impacts on students' well-being. Previous studies have explored how parental practices as well as children's empathy were separately linked to children's bullying behaviors. However, few studies have examined the combined association between parental practices, adolescents' empathy, and their bullying behaviors. The present study investigated the relationship among Chinese adolescents' perceived parental practices (parental warmth, parental autonomy support, and parental psychological control), empathy (cognitive empathy and affective empathy), and bullying behaviors. Participants of this study included 277 Chinese adolescents from grade seven to grade twelve. Using the structural equation model, results indicated that affective empathy mediated between maternal warmth (but not paternal) and bullying behaviors. In addition, both parental autonomy support and psychological control were mediated by cognitive empathy, which, in turn, were linked to bullying behaviors. Findings from this study are expected to contribute to better understanding of how bullying behavior is related to parenting and adolescents' empathic development. Further the information obtained in this study will provide parents and educators with useful insights in reducing bullying in the Chinese context.L'intimidation à l'école est reconnue comme un phénomène mondial ayant de graves répercussions sur les élèves. Bien que des études antérieures ont exploré la relation entre les pratiques parentales et l'empathie chez les enfants, séparément des comportements d'intimidation chez ceux-ci, peu d'études ont examiné/analysé l'interrelation des pratiques parentales, l'empathie des adolescents et leurs comportements d'intimidation. L'objectif de la présente étude tente d'établir la relation entre les pratiques parentales perçues par des adolescents chinois (chaleur parentale, soutien à l'autonomie des adolescents par les parents et contrôle psychologique parental), l'empathie (empathie cognitive et empathie affective) et les comportements de harcèlement. Pour ce faire, les données de 277 adolescents chinois de septième à douzième année ont été recueillies. L'analyse de ces données, suivant le modèle d'équation structurelle, démontre que l'empathie affective était un médiateur entre le comportement chaleureux, uniquement de la mère, et des actes d'intimidation. De plus, le soutien à l'autonomie des adolescents des parents et le contrôle psychologique, qui étaient médiés par l'empathie cognitive, étaient liés aux comportements d'intimidation. Les résultats de cette étude devraient contribuer à une meilleure compréhension de la relation entre les comportements d'intimidation et le développement de l'empathie chez les parents et les adolescents. De plus, les données de cette étude fourniront aux parents et aux éducateurs des informations utiles pour aider à réduire l'intimidation dans le contexte chinois
Individual differences in the link between perception and production and the mechanisms of phonetic imitation.
No full textThis study investigates the relationship between speech perception and production using explicit phonetic imitation. We used manipulated natural vowel (head-had) stimuli varying in spectral quality and duration in both perception and production tasks to explore the perception-production link in a direct and controlled way. We examined (1) whether individual listeners’ perceptual cue weights are related to their patterns of phonetic imitation and (2) phonological and perceptual constraints underlying phonetic imitation. Results showed that better perceptual abilities (i.e. larger cue weights) were related to better imitation of vowel duration. Furthermore, imitation of vowel spectral quality was mediated by contrast maintenance while vowel duration was not. Overall, vowel duration was better imitated despite being the less important cue perceptually. These results suggest that speech perception and production are indeed linked at the individual level, and both linguistic and perceptual-cognitive factors play a role in this process