Finding the Inner Clock: A Chronobiology-based Calendar

Time and its lack of play a central role in our everyday lives. Despite increasing productivity, many people experience time stress, exhaustion and a longing for time affluence, and at the same time, a fear of not being busy enough. All this leads to a neglect of natural time, especially the patterns and rhythms created by physiological processes, subsumed under the heading of chronobiology. The present paper presents and evaluates a calendar application, which uses chronobiological knowledge to support people s planning activities. Participants found our calendar to be interesting and engaging. It especially made them think more about their bodies and appropriate times for particular activities. All in all, it supported participants in negotiating. external demands and personal health and wellbeing. This shows that technology does not necessarily has to be neutral or even further current (mal-)practices. Our calendar cares about changing perspectives and thus about enhancing users wellbeing.Comment: 7 pages to be published in the Extended Abstracts of the 2020 CHI ConferenceConference on Human Factors in Computing System

Apprendre en faisant - Présentation d'une démarche pédagogique dans l'enseignement supérieur intégrant un projet pluri-technologique trisannuel

ESTIA, école d'ingénieurs généralistes, a récemment ouvert une formation Bachelor de Technologies. Les modules d'enseignement ont été définis autour d'un Projet Fil Rouge (PFR), projet pluritechnologique trisannuel, s'inscrivant dans la mouvance actuelle de l'apprentissage par projet. Dans ce contexte, le principal défi concerne la démarche pédagogique à mettre en oeuvre pour assurer l'application de connaissances théoriques au travers du PFR. Un sujet de PFR est proposé à chaque promotion entrante. Sur trois années, les étudiants appliquent les connaissances théoriques sur les différentes étapes de conception et de réalisation d'un système pluri-technologique, de la conception préliminaire à la démonstration de fonctionnement. Cette communication détaillera le modus operandi, en s'attachant à illustrer les particularités de la démarche employée. Citons, par exemple, la démonstration finale du système par les étudiants devant un jury composé d'industriels, ou encore l'usage obligatoire des langues étrangères dans le suivi du projet en deuxième année de cycle. Cette démarche a été expérimentée par une première promotion, qui a travaillé sur la conception et la réalisation d'un système de livraison autonome du courrier. Les résultats obtenus, tant sur la réalisation que sur l'intégration des premiers diplômés Bachelor en Cycle Ingénieur sont prometteurs, et les perspectives d'évolution nombreuses

Earable Multimodal Sensing and Stimulation: A Prospective Toward Unobtrusive Closed-Loop Biofeedback

The human ear has emerged as a bidirectional gateway to the brain's and body's signals. Recent advances in around-the-ear and in-ear sensors have enabled the assessment of biomarkers and physiomarkers derived from brain and cardiac activity using ear-electroencephalography (ear-EEG), photoplethysmography (ear-PPG), and chemical sensing of analytes from the ear, with ear-EEG having been taken beyond-the-lab to outer space. Parallel advances in non-invasive and minimally invasive brain stimulation techniques have leveraged the ear's access to two cranial nerves to modulate brain and body activity. The vestibulocochlear nerve stimulates the auditory cortex and limbic system with sound, while the auricular branch of the vagus nerve indirectly but significantly couples to the autonomic nervous system and cardiac output. Acoustic and current mode stimuli delivered using discreet and unobtrusive earables are an active area of research, aiming to make biofeedback and bioelectronic medicine deliverable outside of the clinic, with remote and continuous monitoring of therapeutic responsivity and long-term adaptation. Leveraging recent advances in ear-EEG, transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS), and unobtrusive acoustic stimulation, we review accumulating evidence that combines their potential into an integrated earable platform for closed-loop multimodal sensing and neuromodulation, towards personalized and holistic therapies that are near, in- and around-the-ear

Ion transport through homogeneous and heterogeneous ion-exchange membranes in single salt and multicomponent electrolyte solutions

The increasing demand for clean industrial processes has intensified the use of electrodialysis in the treatment of metal containing effluents and encourages the investigation of the different phenomena involved in the transport of metal ions through cation-exchange membranes. Ion sorption, chronopotentiometric and current–voltage characteristics have been obtained to characterize the transport of sodium and iron through homogeneous and heterogeneous cation-exchange membranes. The heterogeneous membranes having a broader pore size distribution showed increased electrical resistances with solutions of trivalent iron, which may be caused by the blockage of the smallest pores by multivalent ions. However, for both types of membranes an unexpected decrease of the electrical resistance with increasing current densities was verified with concentrated solutions of Fe2(SO4)3. This behavior was explained to be a consequence of the dissociation of FeSO4+ ions into more conductive Fe3+ and SO42− ions as the depleting solution layer becomes diluted. When tested with multicomponent mixtures, the homogeneous perfluorosulfonic membranes show an increased preference for Na+ ions at low current densities and, once Na+ ions are depleted from the membrane surface Fe3+ ions are transported preferentially at higher current densities. On the contrary, both Na+ ions and Fe(III) species are responsible for the ion transport through the heterogeneous membranes within the ohmic regime of currents.This work was supported by the Ministerio de Economia y Competitividad (Spain) with the Project number CTQ2012-37450-C02-01/PPQ. M.C. Marti-Calatayud is grateful to the Universitat Politecnica de Valencia for a postgraduate grant (Ref. 2010-12). D.C. Buzzi wants to express her gratitude to CAPES (Brazil) for a postgraduate grant (Proc. BEX 8747/11-3).Martí Calatayud, MC.; Buzzi, DC.; García Gabaldón, M.; Bernardes, AM.; Tenório, JAS.; Pérez Herranz, V. (2014). Ion transport through homogeneous and heterogeneous ion-exchange membranes in single salt and multicomponent electrolyte solutions. Journal of Membrane Science. 466:45-57. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.04.033S455746

Wafer-scale detachable monocrystalline Germanium nanomembranes for the growth of III-V materials and substrate reuse

Germanium (Ge) is increasingly used as a substrate for high-performance optoelectronic, photovoltaic, and electronic devices. These devices are usually grown on thick and rigid Ge substrates manufactured by classical wafering techniques. Nanomembranes (NMs) provide an alternative to this approach while offering wafer-scale lateral dimensions, weight reduction, limitation of waste, and cost effectiveness. Herein, we introduce the Porous germanium Efficient Epitaxial LayEr Release (PEELER) process, which consists of the fabrication of wafer-scale detachable monocrystalline Ge NMs on porous Ge (PGe) and substrate reuse. We demonstrate monocrystalline Ge NMs with surface roughness below 1 nm on top of nanoengineered void layer enabling layer detachment. Furthermore, these Ge NMs exhibit compatibility with the growth of III-V materials. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) characterization shows Ge NMs crystallinity and high-resolution X-ray diffraction (HRXRD) reciprocal space mapping endorses high-quality GaAs layers. Finally, we demonstrate the chemical reconditioning process of the Ge substrate, allowing its reuse, to produce multiple free-standing NMs from a single parent wafer. The PEELER process significantly reduces the consumption of Ge during the fabrication process which paves the way for a new generation of low-cost flexible optoelectronics devices.Comment: 17 pages and 6 figures along with 3 figures in supporting informatio

Chemical treatment of Ge surfaces for passivation, reconditioning and substrate reuse

L’énergie photovoltaïque (PV) occupe une place croissante dans le mix énergétique. Cependant ses défis, tels que l’inconstance de la production, restreignent son utilisation à grande échelle. Le solaire spatial (Space Based Solar Power, SBSP) se présente comme une potentielle alternative complémentaire au PV terrestre, exploitant l’énergie solaire via des satellites équipés de cellules solaires. Parmi les technologies solaires, les cellules multi-jonctions (MJSCs) à base de substrats de germanium (Ge) et de matériaux III-V se distinguent de part leur efficacité. Ce- pendant, l’utilisation de Ge limite leur exploitation en raison de sa rareté et de son coût élevé. La présente thèse se concentre sur la technologie Porous germanium Efficient Epitaxial LayEr Release (PEELER) pour créer des nanomembranes (NMs) de Ge par porosification du substrat de Ge et croissance épitaxiale permettant la réduction de la quantité de Ge utilisée ainsi que les coûts de production de ces cellules. Deux problématiques principales sont abordées dans ces travaux de thèse : la préparation de surface en vue de la passivation de la membrane de Ge et la réutilisation du substrat parent après le premier cycle de fabrication. Ces travaux de thèse explorent l’influence des nettoyages acides à base de HF et HCl sur la composition chimique de la surface du Ge ainsi que sur sa structure de bandes. Les résultats montrent que ces nettoyages induisent des modifications significatives de la courbure de bande de la surface du Ge, induisant des courbures de bandes positives après traitement ainsi qu’une élimination des oxydes en surface. De plus, ces travaux ont contribué à une meilleure compré- hension des phénomènes d’oxydation de surface liés à l’exposition à l’air ambiant des surfaces de Ge et leur impact sur la qualité de passivation. Ces résultats sont d’une haute importance pour la compréhension des phénomènes de passivation de surface et l’amélioration de la durée de vie de porteurs minoritaires dans le Ge. Par ailleurs, ces travaux de thèses visent au développement d’une approche de reconditionnement chimique des substrats après le détachement de la membrane dans le cadre de l’approche PEELER. Une solution de gravure à base de HF, H2O2, et d’eau s’est révélée efficace pour éliminer les résidus de piliers cassés laissés par le détachement mécanique de la membrane et réduire la rugosité de surface de ce substrat, permettant sa réuti- lisation pour un nouveau cycle de fabrication. De plus, il est démontré la réutilisation multiple de ces substrats après le reconditionnement permettant un cyclage de l’approche PEELER tout en permettant la production séquentielle de membranes de Ge pouvant être utilisées pour le dé- veloppement de MJSCs. Cette approche offre une alternative industrialisable et économique au polissage mécanique-chimique (CMP) tout en permettant une réduction des coûts ainsi qu’une réduction de la quantité de Ge utilisée pour la fabrication de ces cellules solaires.Abstract: Photovoltaic (PV) energy is playing an increasingly significant role in the energy mix. However, challenges such as production intermittency restrict its widespread use. Space-Based Solar Power (SBSP) emerges as a potential complementary alternative to terrestrial PV, harnessing solar energy through satellites equipped with solar cells. Among solar technologies, multijunction cells (MJSCs) based on germanium (Ge) substrates and III-V materials stand out for their efficiency. However, the use of Ge limits their exploitation due to its scarcity and high cost. This thesis focuses on the "Porous germanium Efficient Epitaxial LayEr Release" (PEELER) technology to create germanium nanomembranes (NMs) by porosifying the Ge substrate and epitaxial growth, enabling the reduction of Ge usage and production costs for these cells. Two main issues are addressed in this thesis: surface preparation for Ge membrane passivation and the reuse of the parent substrate after the initial manufacturing cycle. The thesis explores the influence of HF and HCl-based acid cleans on the chemical composition and band structure of the Ge surface. Results show that these cleans induce significant modifications in the band curvature of the Ge surface, resulting in positive band curvatures post-treatment and the removal of surface oxides. Additionally, this work contributes to a better understanding of surface oxidation phenomena related to Ge surface exposure to ambient air and their impact on passivation quality. These findings are crucial for understanding surface passivation phenomena and improving the lifetime of minority carriers in Ge. Furthermore, the thesis aims to develop a chemical reconditioning approach for substrates after membrane detachment within the PEELER framework. An etching solution based on HF, H2O2, and water proves effective in removing broken pillar residues left by mechanical membrane detachment and reducing the surface roughness of the substrate, enabling its reuse for a new manufacturing cycle. Moreover, the thesis demonstrates the multiple reuse of these substrates after reconditioning, enabling a cycling of the PEELER approach while allowing the sequential production of Ge membranes for MJSC development. This approach offers an industrializable and cost-effective alternative to chemical-mechanical polishing (CMP), leading to cost reduction and a decrease in the amount of Ge used in solar cell manufacturing

Proposition d'une approche Usage Lifecycle Management (ULM) pour capitaliser les usages et favoriser la génération de concepts innovants de produits et services

Le contexte économique actuel fait naître de nouveaux besoins chez les entreprises. L’élargissement du marché et la multiplication de la concurrence impliquent de nouveaux objectifs pour les industriels et doivent adapter leur mode de fonctionnement et leur organisation pour les atteindre. Les efforts se portent sur la minimisation de la distance existante entre concepteurs et clients. Cet éloignement est souvent à l’origine de mauvaises compréhensions et de dérivations par rapport à la demande client initiale. Désormais, le client est placé au cœur du processus de conception pour mieux intégrer ses exigences et ainsi satisfaire ses besoins. Ces nouvelles pratiques se démocratisent grâce à l’évolution du web vers le web 2.0 facilitant la communication et la formation de réseaux sociaux. Les systèmes de management de l’information actuellement implémentés dans les entreprises présentent des limites. Les systèmes PLM gérant les informations relatives au produit tout au long de son cycle de vie, traitent peu de l’interaction utilisateur/produit qui pourtant s’avère porteuse d’informations stratégiques pour l’amélioration de la conception et l’innovation de produits. En considérant l’interaction entre un utilisateur et un produit dans un contexte donné, il est possible d’identifier les contraintes liées aux usages de cet utilisateur. C’est sur ces informations d’usage que notre recherche s’est orienté afin d’améliorer la compréhension des besoins clients et déceler des idées innovantes de produits. En élargissant la notion d’utilisateur plutôt associé au client, nous souhaitons y inclure également les employés, les revendeurs et détaillants qui sont à leurs tours à un moment donnée du cycle de vie du produit des utilisateurs. Dans cette optique, nous proposons une approche appelée ULM (Usage Lifecycle Management) qui s’inscrit dans une dynamique de management des usages de divers produits, utilisateurs et environnements. Notre travail s’est axé sur la phase de capitalisation de ces usages à travers les processus aval du cycle de vie, utilisation/commercialisation, maintenance et recyclage. Pour cela, nous proposons l’approche ULM au travers d’une plateforme web externalisée qui se situe au carrefour de plusieurs utilisateurs. Cet outil baptisé C 3 pour Conception Consommation Communication s’oriente autour d’un trièdre utilisateur/produit/contexte pour capitaliser et formaliser les informations d’usage d’un produit. C’est en pensant conjointement les usages et les concepts qu’il sera possible d’aboutir à des produits innovants capables de faire la différence sur un marché ultra concurrentiel.The current economical context implies news needs for companies. Market spread and competitor’s multiplication imply new objectives for companies which must adapt their functioning process and organization to succeed. Efforts focus on minimizing the distance between designers and customers. This distance often originates misunderstandings and deviations related to the initial customer’s demands. The customer is now placed at the core of the design process in order to better integrate his expectations and satisfy his needs. These new practices democratize themselves thanks to the web evolution towards web 2.0, which facilitates communication and triggered the apparition of social networks. Current information management system implement in companies have limitations. Product-Life Management (PLM) systems manage product-related information over its lifetime. They only slightly encompass the user/product interactions, hence missing strategic information for improving products design and innovations. We consider the interactions between a user and a product within a given context and identify the constraints linked to the use of the product. We oriented our research toward this usage information in order to detect the customer’s needs and better initiate product-related innovations. We widen the notion of user to include employees, retailers and suppliers who punctually interact with the product in its lifecycle. To address this issue, we suggest an approach named ULM (Usage Lifecycle Management). This approach involves a new dynamic for managing usage for several product, users and environments. Our work is axed on the usages capitalization phase through downstream lifecycle processes, use/commercialization, maintenance and recycling. We hence concretize our ULM approach trough an outsourced web platform placed as a center point for users. This tool, named C³ for Conception Consumption Communication, is articulated around the user/product/context triangle to capitalize and formalize product usage information. Only through joint reflexion over usages and concepts will it be to reach innovative products able to make a difference in an ultra-competitive market