Random local strain effects in homovalent-substituted relaxor ferroelectrics: a first-principles study of BaTi0.74Zr0.26O3

We present first-principles supercell calculations on BaTi0.74Zr0.26O3, a prototype material for relaxors with a homovalent substitution. From a statistical analysis of relaxed structures, we give evidence for four types of Ti-atom polar displacements: along the , , or directions of the cubic unit cell, or almost cancelled. The type of a Ti displacement is entirely determined by the Ti/Zr distribution in the adjacent unit cells. The underlying mechanism involves local strain effects that ensue from the difference in size between the Ti4+ and Zr4+ cations. These results shed light on the structural mechanisms that lead to disordered Ti displacements in BaTi(1-x)Zr(x)O3 relaxors, and probably in other BaTiO3-based relaxors with homovalent substitution.Comment: 5 pages, 4 figure

Mg-Ti-H thin films for smart solar collectors

Mg-Ti-H thin films are found to have very attractive optical properties: they absorb 87% of the solar radiation in the hydrogenated state and only 32% in the metallic state. Furthermore, in the absorbing state Mg-Ti-H has a low emissivity; at 400 K only 10% of blackbody radiation is emitted. The transition between both optical states is fast, robust, and reversible. The sum of these properties highlights the applicability of such materials as switchable smart coatings in solar collector

Electronic structure, phase stability and chemical bonding in Th2_2Al and Th2_2AlH4_4

We present the results of theoretical investigation on the electronic structure, bonding nature and ground state properties of Th$_2$Al and Th$_2$AlH$_4$ using generalized-gradient-corrected first-principles full-potential density-functional calculations. Th$_2$AlH$_4$ has been reported to violate the "2 \AA rule" of H-H separation in hydrides. From our total energy as well as force-minimization calculations, we found a shortest H-H separation of 1.95 {\AA} in accordance with recent high resolution powder neutron diffraction experiments. When the Th$_2$Al matrix is hydrogenated, the volume expansion is highly anisotropic, which is quite opposite to other hydrides having the same crystal structure. The bonding nature of these materials are analyzed from the density of states, crystal-orbital Hamiltonian population and valence-charge-density analyses. Our calculation predicts different nature of bonding for the H atoms along $a$ and $c$. The strongest bonding in Th$_2$AlH$_4$ is between Th and H along $c$ which form dumb-bell shaped H-Th-H subunits. Due to this strong covalent interaction there is very small amount of electrons present between H atoms along $c$ which makes repulsive interaction between the H atoms smaller and this is the precise reason why the 2 {\AA} rule is violated. The large difference in the interatomic distances between the interstitial region where one can accommodate H in the $ac$ and $ab$ planes along with the strong covalent interaction between Th and H are the main reasons for highly anisotropic volume expansion on hydrogenation of Th$_2$Al.Comment: 14 pages, 9 figure

Étude de la rentabilité de différentes stratégies d'aménagement forestier en forêt boréale du nord de l'Abitibi

Au Québec, l'entrée en vigueur du nouveau régime forestier prévue pour avril 2013 va modifier la manière dont la forêt sera aménagée et exploitée. L'introduction du concept d'aménagement écosystémique a pour but de permettre la mise en place de pratiques garantissant à la fois le maintien d'attributs naturels et sociaux de la forêt tout en offrant un rendement suffisant pour les exploitants. Parmi ces pratiques, on compte notamment l'introduction de contraintes à l'échelle des Compartiments d'Organisation Spatiale (COS) et l'intensification de l'usage de la coupe partielle dans le but d'imiter les perturbations naturelles. Cette étude a pour objectif d'évaluer l'effet de la mise en place de stratégies d'aménagement écosystémiques sur le niveau de possibilité forestière ainsi que sur le coût des opérations et sur la valeur des bois à l'échelle d'une Unité d'Aménagement Forestier (UAF). Pour cela, nous avons évalué la rentabilité comparative de différents plans d'aménagement en calculant la Valeur Actualisée Nette (VAN) de deux types de scénarios simulés sur un horizon de 150 ans (30 périodes quinquennales), sur l'UAF 85-51 située au Nord-Ouest de l'Abitibi. Le premier scénario appelé RNI a été réalisé en conformité avec la Règlementation des Normes d'Intervention (RNI) en vigueur jusqu'à mars 2013. L'atteinte des objectifs fixés par cette réglementation a essentiellement été assurée par l'application de contraintes de forêts résiduelles et d'encadrements visuels des coupes à l'échelle des Unités Territoriales de Référence (UTR). Les trois autres scénarios appelés Aménagement Écosystémique (AMEC) ont pris en compte les enjeux du futur régime forestier concernant la répartition spatiale des agglomérations de coupe, le maintien de forêts matures et surannées, la protection d'habitats essentiels pour des espèces menacées ainsi que le maintien de la productivité du territoire. L'intégration de ces enjeux a nécessité l'application de contraintes à une échelle plus fine que celle des UTR, au niveau des Compartiments d'Organisation Spatiale (COS). Par ailleurs, l'analyse de l'effet de l'intensification de la coupe partielle a été introduite au niveau du volume cible de coupe partielle à réaliser par période quinquennale par scénario selon le gradient suivant : RNI doit réaliser 1377 ha de coupe partielle, AMEC01 doit en réaliser 1707 ha, AMEC02 3220 ha et AMEC03 5179 ha (correspondant au niveau maximum possible). Pour estimer les flux monétaires (revenus moins coûts) nécessaires au calcul de rentabilité, nous avons déterminé les coûts potentiels relatifs aux activités d'exploitation forestière (i.e. création et entretien des chemins pendant la récolte, récolte en CPRS, récolte en CP, chargement, transport, camps forestiers, droits de coupe, frais de CAAF et coûts indirects) sur l'ensemble de la période de simulation. Afin de prendre en compte la variation spatiale de ces coûts, ceux-ci ont été définis à l'échelle des COS. Nous avons ensuite déterminé les revenus potentiels en estimant un prix d'achat entrée d'usine par classe de diamètre pour les bois résineux (entre 47,91 et 67,51 $/m3) et un prix unique pour les bois feuillus (40$/m3). En outre, l'estimation des revenus par classe de diamètre a nécessité d'associer aux données de croissance en volume de nos modèles des données correspondantes d'évolution en diamètre issues des tables de rendement de Pothier et Savard (1998). Une fois paramétrés, les scénarios ont été optimisés à l'aide du logiciel Woodstock (Saucier et Groot, 2008) afin d'estimer la possibilité forestière sur 150 ans et d'en déduire les coûts et revenus d'exploitation correspondants. Les résultats des optimisations ont montrés que le scénario RNI prévoit de récolter 3,1 million de m3 de bois par période quinquennale, soit 8,60 % de plus que le scénario AMEC01, 11 ,94 % de plus que AMEC02 et 16,35 % de plus que AMEC03. Ensuite, les résultats des contraintes introduites au niveau des COS ont montré que les scénarios AMEC permettent de réaliser un gain par rapport au RNI de 19 à 29 % au niveau de la superficie moyenne de forêts matures et surannées et de 3,8 à 5% au niveau de la superficie moyenne de forêts productives de 7 mètres et plus. Puis, les résultats de calculs de coûts d'exploitation ont montrés que ceux-ci sont légèrement plus élevés pour les scénarios AMEC que pour RNI (de 55,37 à 55,57 $/m3 pour les scénarios AMEC contre 55,14$/m3 pour RNI). Puis, les calculs de rentabilité ont montrés que pour un taux d'actualisation initial fixe entre 2 et 6% dégressif à partir de 30 ans, tous les scénarios sont rentables, la VAN de RNI se situant entre 0,49 et 5,24 $/m3, celle de AMEC01 entre 0,45 et 7,39$/m3, celle de AMEC02 entre 0,27 et 5,60 $/m3 et celle de AMEC03 entre 0,19 et 3,74$/m3. Enfin, les résultats de VAN ont permis de constater que AMEC03 présente le niveau maximum de coupe partielle réalisable selon les contraintes du futur régime forestier et, comme RNI, est le seul scénario AMEC à pouvoir intégrer le rendement soutenu pour les trois groupes d'essences principales de l'UAF (SEPM, BOP et PEP). AMEC03 nous est donc apparu comme le scénario de référence par rapport au RNI. Au total, notre étude a démontré que la mise en place d'une stratégie d'aménagement écosytémique par l'introduction de contraintes au niveau des COS a pour conséquences une réduction de la surface disponible à la récolte et donc de la possibilité forestière. Cette baisse peut toutefois être amenuisée en ayant recours à la coupe partielle dont le surcoût reste marginal par rapport à la CPRS et permet à l'approche écosystémique de rester une stratégie rentable.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aménagement écosystémique, coupe partielle, analyse de rentabilité, modélisation, plans d'aménagement, possibilité forestière

Modification par hydruration des propriétés structurales et physiques des intermétalliques CeTX (T = Mn, Ni, Cu ; X = Al, Ga, In, Si, Ge, Sn)

Les propriétés physiques des intermétalliques CeTX (T = élément de transition, X = élément np1 ou np2) dépendent de la force de l'hybridation Jcf entre les électrons 4f du cérium et ceux de la bande de conduction. L'insertion d'hydrogène dans ces composés modifie à la fois le volume molaire et la densité d'états au niveau de Fermi, et donc Jcf. Au cours de ce travail, la modification par hydruration des propriétés structurales, magnétiques et électriques des familles suivantes a été étudiée: (i) CeNiX (X = Al, Ga, In, Si, Ge, Sn) qui présentent un caractère de valence intermédiaire du cérium; (ii) CeCuX (X = Ga, Si, Ge, Sn) qui présentent un état trivalent du cérium et l'apparition d'un ordre magnétique à basse température; (iii) CeMnX (X = Si, Ge) qui présentent un ordre magnétique du cérium et du manganèse. Les résultats sont discutés en faisant le parallèle entre les propriétés structurales (sites d'insertion de l'hydrogène) et les propriétés physiques.The physical properties of CeTX (T = transition element ; X = np1 or np2 element) intermetallic compounds are depending on the hybridisation strength Jcf between 4f-cerium and conduction electrons. Hydrogenation of those compounds modifies both the molar volume and the density of states at the Fermi level, and thus Jcf. During this work, the influence of hydrogenation on the structural, electrical and magnetic properties of the following families has been studied: (i) CeNiX (X = Al, Ga, In, Si, Ge, Sn) which present an intermediate valence state of cerium ; (ii) CeCuX (X = Ga, Si, Ge, Sn) which exhibit a trivalent state of cerium with occurrence of magnetic ordering at low temperature ; (iii) CeMnX (X = Si, Ge) which show magnetic ordering of both cerium and manganese sublattices. The results are discussed in terms of correlations between structural (H insertion sites) and physical behaviour

IMPACT OF RURALITY, BROILER OPERATIONS, AND COMMUNITY SOCIOECONOMIC FACTORS ON THE RISK OF CAMPYLOBACTERIOSIS IN MARYLAND

The combined impact of community-level environmental and socioeconomic factors on the risk of campylobacteriosis were evaluated. Campylobacter case data (2002-2010, n=3,694) were obtained from the Maryland Foodborne Diseases Active Surveillance Network. Community-level socioeconomic and environmental data were obtained from the 2000 U.S. Census and the 2007 U.S. Census of Agriculture. Data were linked by zip code. Incidence rate ratios were derived by Poisson regressions. A subset of zip code-level characteristics was mapped. In zip codes that were 100% rural, incidence rates of campylobacteriosis were 6 times (IRR=6.18; 95%CI=3.19-11.97) that of urban zip codes. In zip codes with broiler chicken operations, incidence rates were 1.45 times that of zip codes without broilers (IRR=1.45, 95%CI=1.34-1.58). Higher rates were also observed for zip codes that were predominantly white and had high median incomes. Findings suggest that the risk of campylobacteriosis could be significantly influenced by the community and environment where one lives