Digital Commons Network^™

Machine Learning Strategies For Potential Development In High-Entropy Driven Nickel-Based Superalloys, Marium Mostafiz Mou

Graduate Theses/Dissertations

In this study, I developed Deep Learning interatomic potentials to model a multi-phase and multi-component system of Ni-based Superalloys. The system has up to three major phase constituents, namely Gamma, Gamma Prime, and Transition-metal rich Carbide. I utilized invariant scalar-based and/or equivariant, tensor-based neural network (NN) approach as implemented in DEEPMD, NEQUIP/ALLEGRO codes, respectively, and Moment Tensor Potential (MTP). For the training and validation sets, I employed the ab-initio molecular dynamics (AIMD) trajectory results and ground state DFT calculations, including the energy, force, and virial database from highly diverse compositions, temperatures, and pressures following a “High Entropy Strategy.” The Deep …

Investigating The Structural Properties Of Licoo2 Through Annealing In A Reducing Atmosphere And Characterization Using Raman Spectroscopy And X-Ray Diffraction, Mathew A. Boeser

Graduate Theses/Dissertations

The electrochemical performance of lithium cobalt oxide (LiCoO₂) cathode materials in lithium-ion batteries is strongly influenced by their structural and chemical characteristics. Annealing in a reducing atmosphere is able to modify the crystal structure of LiCoO₂ by inducing oxygen vacancies, ideally enhancing its electrochemical performance. This master's thesis presents an investigation into the effects of low to mid-range annealing temperatures in a reducing atmosphere on bulk LiCoO₂ powder, utilizing Raman spectroscopy and X-ray Diffraction (XRD).

Synthesis And Characterization Of Cage-Structured Compounds As Promising Thermoelectric Materials, Nusrat Yasmin

Graduate Theses/Dissertations

The development of new thermoelectric materials is of great interest due to their potential to convert waste heat into useful electricity. The primary problem is that the physical factors that are utilized to assess thermoelectric performance conflict with one another. One way to improve their performance is to hinder the lattice from conducting heat through its vibrations while maintaining the heat conduction via the electrons. This can be done by creating cage structures that allow heavy atoms to jiggle. In this study, we report the synthesis of a group of such compounds, using the self-flux method. They all belong to …

Investigation Of Defect Production And Displacement Energies In Wurtzite Aluminum Nitride, Sean Anderson

Masters Theses

"Aluminum Nitride is an active element of sensors that monitor the performance and well-being of the nuclear reactors due to its piezoelectric properties. Yet, the variations of its properties under irradiation are largely unexplored. We report the results of the molecular dynamics simulations of the structural changes in AlN under irradiation via the knock-on atom technique. By creating and evolving the irradiation cascades due to energetic particle interaction with the atom of the crystalline lattice we determine the rate of the defect production as a function of the deposited energy. Further, we determine a displacement energy, a key characteristic that …

โปรตีนเข้มข้นจากโครงไก่: การเตรียมและการใช้ในผลิตภัณฑ์นักเก็ต, ชนากานต์ มณฑาทิพย์กุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการสกัดโปรตีนจากโครงไก่ เพื่อเตรียมโปรตีนเข้มข้นและนำมาศึกษาสมบัติทางเคมีกายภาพและสมบัติเชิงหน้าที่ของโปรตีนเข้มข้นจากโครงไก่และศึกษาผลของการเติมโปรตีนเข้มข้นต่อคุณภาพและเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์นักเก็ตไก่ ผลการศึกษาการสกัดโปรตีนด้วยสารละลายด่างที่ค่าความเป็นกรด-ด่าง 8.5 - 11.5 และระยะเวลาในการสกัด 30 - 300 นาที ด้วยวิธีพื้นผิวตอบสนองและการออกแบบการทดลองแบบส่วนผสมกลางพบว่าสมการการทำนายผลตอบสนองประสิทธิภาพในการผลิตโปรตีนเข้มข้นมีความเหมาะสมในการอธิบายความสัมพันธ์และทำนายค่าของตัวแปรอิสระให้มีความสัมพันธ์กับผลตอบสนองที่ต้องการ โดยค่าสัมประสิทธิ์การถดถอย (Regression coefficient) ของตัวแปรอิสระมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพในการผลิตโปรตีนเข้มข้นในระบบฐานแห้ง (Dry basis) รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจมีค่ามากกว่า 0.80 และมีค่า Root Mean Square Error (RMSE) ต่ำหมายความว่าค่าความแตกต่างเฉลี่ยกำลังสองระหว่างค่าที่ได้จากการทำนายกับค่าที่ได้จากการทดลองมีค่าต่ำ เมื่อพิจารณาค่า Adjusted r–Squared พบว่ามีค่าใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ การทำนายภาวะการสกัดโปรตีนจากโครงไก่จากการกำหนดเกณฑ์ของค่าประสิทธิภาพในการผลิตโปรตีนเข้มข้นสูงที่สุดพบว่าภาวะค่าความเป็นกรด-ด่างเท่ากับ 10.15 และระยะเวลาในการสกัดเท่ากับ 185 นาที เป็นภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสกัดโปรตีนจากโครงไก่ โดยค่าผลตอบสนองที่ได้จากการทำนายจากสมการมีความแตกต่างจากค่าที่ได้จากการทดลองเท่ากับ 12.67% เมื่อนำโปรตีนเข้มข้นที่ผลิตในภาวะที่เหมาะสมที่สุดมาทดสอบความสามารถในการอุ้มน้ำและค่าความสามารถในการเกิดอิมัลชันพบว่ายังมีความสามารถในการอุ้มน้ำต่ำกว่าเนื้อไก่ส่วนขาและส่วนอก (p < 0.05) จึงนำโปรตีนเข้มข้นมาพัฒนาสมบัติเชิงหน้าที่พบว่าการพัฒนาโปรตีนเข้มข้นด้วยกระบวนการปรับปรุงด้วยเกลือ ฟอสเฟตและความดันและการปรับปรุงด้วยเกลือ ฟอสเฟตและส่วนผสม (โปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลท แป้งข้าวสาลี แป้งมันสำปะหลัง) และความดันส่งผลให้โปรตีนเข้มข้นมีความสามารถในการเกิดอิมัลชันและความสามารถในการคงตัวของอิมัลชันสูงกว่าโปรตีนเข้มข้นจากโครงไก่ที่ไม่ผ่านการปรับปรุงอยู่ในช่วงระหว่าง 6.03 - 12.27% และ 4.93 - 6.83% ตามลำดับ รวมถึงมีความสามารถในการละลายที่ดีกว่าเนื้อไก่ในช่วง pH เท่ากับ 6 - 7 เมื่อนำโปรตีนเข้มข้นเติมลงในผลิตภัณฑ์นักเก็ตไก่จะเห็นได้ว่าการเติมโปรตีนเข้มข้นที่สัดส่วนเท่ากับ 12.50% ส่งผลทำให้นักเก็ตไก่มีค่า Hardness, Gumminess และ Chewiness สูงกว่าสูตรปกติระหว่าง 3899.44 - 4324.59, 2676.22 - 3243.04 และ 2363.65 - 3011.87 g-force ในขณะที่ปริมาณโปรตีนและค่าสีของตัวอย่างนักเก็ตไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ (p ≥ 0.05) เมื่อเทียบกับสูตรควบคุม นอกจากนี้การใช้โปรตีนเข้มข้นมีส่งผลให้ประสิทธิภาพในการผลิตสูงกว่าสูตรปกติ โดยประสิทธิภาพในการผลิตของสูตรเติมโปรตีนเข้มข้นปรับปรุงด้วยเกลือ ฟอสเฟตและส่วนผสม (โปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลท แป้งข้าวสาลี แป้งมันสำปะหลัง) และความดันมีค่าสูงที่สุดเท่ากับ 136.43% แต่อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาจากต้นทุนในระดับ Commercial production scale พบว่าการเติมโปรตีนเข้มข้นด้วยกระบวนการปรับปรุงด้วยเกลือ ฟอสเฟตและความดันมีต้นทุนการผลิตต่ำที่สุด รวมถึงมีปริมาณโปรตีนและคุณภาพด้านสีไม่แตกต่างจากสูตรปกติ จึงเลือกโปรตีนเข้มข้นด้วยกระบวนการปรับปรุงด้วยเกลือ ฟอสเฟตและความดันเป็นกระบวนการปรับปรุงที่ดีที่สุด โดยในระยะเวลา 1 เดือนจะสามารถผลิตนักเก็ตไก่จากโปรตีนเข้มข้นได้ทั้งหมด 1250 กิโลกรัมและสามารถลดต้นทุนการผลิตได้ที่ 175 บาทต่อเดือน

การพัฒนาบล็อกคอนกรีตปูพื้นจากกากของเสียในกระบวนการเผาไหม้แบบฟลูอิไดซ์เบด, ณัฐวรรณ ดวงแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้ประโยชน์เถ้าลอย และทรายของเสีย (ขนาดละเอียดและหยาบ) จากกระบวนการเผาไหม้แบบฟลูอิไดซ์เบดเพื่อนำความร้อนมาใช้ในการอบแห้งในกระบวนการผลิตกระดาษ มาใช้เป็นวัตถุดิบในการเตรียมบล็อกคอนกรีต 2 ประเภทวัสดุ คือ คอนกรีตฐานปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ และคอนกรีตฐานจีโอพอลิเมอร์ สำหรับการเตรียมคอนกรีตฐานปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ได้ศึกษาผลของการใช้เถ้าลอยทดแทนส่วนของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (วัสดุประสาน) และศึกษาอัตราส่วนของทรายของเสีย (มวลรวม) ต่อวัสดุประสาน ที่มีต่อสมบัติของคอนกรีต ขึ้นรูปด้วยวิธีการอัด บ่มชิ้นงานเป็นเวลา 1 7 และ 28 วัน พบว่าตัวอย่างที่มีเถ้าลอยทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ร้อยละ 15 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน และมีอัตราส่วนของ มวลรวมต่อวัสดุประสาน เท่ากับ 1:1 โดยน้ำหนัก ที่อายุ 7 วัน มีค่ากำลังอัด 45 MPa เป็นไปตามมาตรฐาน มอก.827-2531 นอกจากนั้นยังได้นำส่วนผสมดังกล่าวมาเตรียมบล็อกประสานปูพื้นฐานปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่มีขนาดและรูปทรงตามมาตรฐานดังกล่าวด้วยเครื่องผลิตบล็อกคอนกรีต พบว่าสามารถเตรียมบล็อกประสานปูพื้นฐานปูนซีเมนต์ปอรต์แลนด์ที่มีเถ้าลอยทดแทนส่วนของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ได้ ในส่วนของการศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตบล็อกฐานจีโอพอลิเมอร์เป็นการทดลองเตรียมจีโอพอลิเมอร์แบบส่วนเดียว โดยใช้เถ้าลอยร่วมกับสารแอลคาไลซึ่งประกอบด้วย โซเดียมซิลิเกตและโซเดียมไฮดรอกไซด์ (วัสดุประสาน) และผสมกับมวลรวมในสัดส่วนของวัสดุประสานต่อมวลรวมเท่ากับ 1:1 เช่นเดียวกับการเตรียมบล็อกคอนกรีตฐานซีเมนต์ ใช้อัตราส่วนผสมน้ำต่อวัสดุประสานเท่ากับ 0.31 ขึ้นรูปด้วยวิธีการอัด โดยศึกษาผลของสัดส่วนของเถ้าลอยต่อสารอัลคาไล และสัดส่วนของโซเดียมซิลิเกตต่อโซเดียมไฮดรอกไซด์ ที่มีต่อสมบัติของคอนกรีต พบว่าชิ้นงานที่ใช้เถ้าลอยร้อยละ 80 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน และใช้สารอัลคาไล (โซเดียมซิลิเกตต่อโซเดียมไฮดรอกไซด์เท่ากับ 60:40 โดยน้ำหนัก) ร้อยละ 20 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน ที่อายุ 28 วัน มีกำลังอัด 5.45 MPa ซึ่งเป็นค่าที่ต่ำกว่าค่าตามมาตรฐาน มอก.827-2531 จึงไม่สามารถใช้ทำบล็อกประสานปูพื้นได้ แต่ค่ากำลังอัดของบล็อกฐานจีโอพอลิเมอร์ก็สูงมากพอสำหรับผลิตบล็อกกลวงไม่รับน้ำหนักตาม มอก.58-2560

การพัฒนาระบบเซลล์สุริยะติดตั้งบนหลังคา เพื่อใช้งานในสายการผลิตยางคอมปาว์ด, อินทุอร ธรรมสอน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษา วิเคราะห์การใช้พลังงานของโรงงาน เพื่อออกแบบระบบเซลล์สุริยะบนหลังคา การกำหนดแผนงานติดตั้ง ศึกษาปัจจัยหลักที่ส่งผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้า และการประเมินประสิทธิภาพการใช้พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์สุริยะจากการใช้งานเป็นแหล่งพลังงานสะอาดสำหรับกระบวนการผลิตยางคอมปาว์ด โดยออกแบบการใช้พลังงานไฟฟ้าให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในอุตสาหกรรมผลิตยางคอมปาว์ด 2 โครงการ ระบบไฟฟ้าเซลล์สุริยะแบบออนกริดที่มีขนาดกำลังไฟฟ้าติดตั้งขนาด 865 กิโลวัตต์ และ 630 กิโลวัตต์ จากการศึกษาพบว่าทั้ง 2 โรงงานมีการใช้พลังงานไฟฟ้าในกระบวนการผลิตเป็นหลัก และความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าแปรผันตามยอดผลิตยางคอมปาว์ดร้อยละ 90 จากการวิเคราะห์ติดตามผลการใช้งานไฟฟ้าเซลล์สุริยะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าร้อยละ 75 ในช่วงระยะ 5 เดือนหลัง เนื่องจากความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าของโรงงานลดลงและการจัดการโหลดการผลิตไม่เหมาะสมในช่วงกลางวัน และพบฝุ่นที่สะสมบนเซลล์สุริยะเป็น ผงคาร์บอน แคลเซียมคาร์บอนเนต และซิลิกาซึ่งเป็นส่วนผสมของการผลิตยางคอมปาว์ด จากการศึกษาพบว่า ฝุ่นจากกระบวนการผลิตส่งผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้าของเซลล์สุริยะร้อยละ 4 ดังนั้นระยะเวลาการล้างแผงเซลล์สุริยะของทั้ง 2 โครงการที่จุดสมดุลคือ ทุกๆ 3 เดือน จากการศึกษาข้อมูลการใช้ไฟฟ้าจากระบบเซลล์สุริยะนี้ชี้ให้เห็นว่า การผลิตไฟฟ้าของระบบเซลล์สุริยะแบบออนกริดนี้ มีปัจจัยหลักต่อการผลิตไฟฟ้าคือความต้องการใช้ไฟฟ้าของโรงงานเป็นหลัก เนื่องจากทั้ง 2 โรงงานมีการใช้ไฟฟ้าน้อยกว่ากำลังติดตั้งจึงทำให้เซลล์สุริยะผลิตไฟฟ้าน้อย แม้จะมีค่ารังสีดวงอาทิตย์สูงก็ตาม อย่างไรก็ตามระบบไฟฟ้าเซลล์สุริยะไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้ตลอดเวลา ดังนั้นการบริหารจัดการโหลดการผลิตให้เหมาะสมจึงจำเป็นมาก เพื่อการใช้ไฟฟ้าจากเซลล์สุริยะให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

Using Spectroscopy Of Diatomic Molecules To Search For Physics Beyond The Standard Model, Sean Jackson

Pomona Senior Theses

This main focus of this thesis is the use of molecular spectroscopy in the search for New Physics. Diatomic molecules offer interesting experimental opportunities in the search for physics beyond the Standard Model, including CP-violations due to the electric dipole mo- ment of the electron and other parity non-conservation effects. The work presented here concentrates mainly on the PbF molecule. Due to its large internal electric field, low sen- sitivity to external magnetic fields, and the presence of low-lying states of opposite parity in the 207PbF isotopolgue, PbF remains a compelling candidate for parity non-conservation studies. A robust global fit …

Decoherence And Preferred Tensor Product Structures For Systems Of Qubits, Marissa M. Singh

Pitzer Senior Theses

In recent decades, the program of Decoherence has helped clarify how features of the classical world emerge from Quantum Mechanics. According to Decoherence, the interaction between a system and its environment dynamically selects certain system states — the pointer states — that exhibit predictable, classical behavior while their superpositions rapidly decohere. However, most Decoherence studies to date pre-suppose a preferred division of the world into “system” and “environment”, corresponding to a preferred choice of Tensor Product Structure (TPS) on the Hilbert Space of states. A few previous works have suggested that the existence of a well-defined pointer observable may be …

Homopurine Guanine-Rich Sequences In Complex With N-Methyl Mesoporphyrin Ix Form Parallel G-Quadruplex Dimers And Display A Unique Symmetry Tetrad, Ming Ye, Erin V. Chen, Shawn H. Pfeil, Kailey N. Martin, Tamanaa Atrafi, Sara Yun, Zahara Martinez, Liliya A. Yatsunyk

Physics & Engineering Faculty Publications

DNA can fold into G-quadruplexes (GQs), non-canonical secondary structures formed by pi-pi stacking of G-tet-rads. GQs are important in many biological processes, which makes them promising therapeutic targets. We identified a 42-nucleotide long, purine-only G-rich sequence from human genome, which contains eight G- stretches connected by A and AAAA loops. We divided this sequence into five unique segments, four guanine stretches each, named GA1-5. In order to investigate the role of adenines in GQ structure formation, we per-formed biophysical and X-ray crystallographic studies of GA1-5 and their complexes with a highly selective GQ ligand, N-methyl mesoporphyrin IX (NMM). Our data …

Understanding The Pressure-Sinkage Relationship For Simulated Lunar Regolith And Implications On Bearing Capacity And Trafficability, Catherine A. Millwater

Honors Undergraduate Theses

The intent of this thesis is to explore the pressure-sinkage relationship for simulated lunar regolith (simulant). The simulants used in this experiment emulate the lunar highlands (LHS-1) and the lunar mare (LMS-1). The ultimate ability of a terrain or regolith to support a load without shear failure is vital to the planning and construction of permanent infrastructure. This relationship can be measured by applying a normal load to the regolith until shear failure, from which allowable and ultimate bearing capacity can be deduced. An understanding of the pressure-sinkage of lighter loads on the higher ‘fluffy' layer of regolith is of …

High-Dynamic-Range And High-Efficiency Near-Eye Display Systems, En-Lin Hsiang

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Near-eye display systems, which project digital information directly into the human visual system, are expected to revolutionize the interface between digital information and physical world. However, the image quality of most near-eye displays is still far inferior to that of direct-view displays. Both light engine and imaging optics of near-eye display systems play important roles to the degraded image quality. In addition, near-eye displays also suffer from a relatively low optical efficiency, which severely limits the device operation time. Such an efficiency loss originates from both light engines and projection processes. This dissertation is devoted to addressing these two critical …

Structural And Magnetic Properties Of Heusler Alloys: Fecrmn1-Xvxal (X = 0, 0.5, 0.75), Jax Wysong, Gavin Baker

The Journal of Undergraduate Research

Heusler alloys are important to investigate due to their multiple interesting properties including half-metallicity and spin-gapless semi conductivity. Materials exhibiting these properties are desired for spin-transport-based devices. These devices provide the storing and delivering of information through the utilization of the spin property of electrons. The magnetic and electronic band properties of these alloys can be modified by tuning the elemental composition. This work investigates structural and magnetic properties of the three Heusler alloys FeCrMnAl, FeCrMn_0.5V_0.5Al, and FeCrMn_0.25V_0.75Al. It was found that all three alloys crystallize in cubic crystal structure with an …

Stratospheric Glider Measurements Of Atmospheric Parameters, Anisa Haghighi

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

In June 2021 a series of high altitude flights were conducted in Spaceport America, NM, using a balloon launched Uncrewed Aircraft System (UAS) to assess its capability to conduct measurements of various atmospheric properties and study turbulence in the troposphere and lower stratosphere. This UAS descends using an automated flight trajectory. The instruments aboard included a NASA-developed infrasonic microphone to evaluate its remote turbulence detection capabilities and a five-hole probe capable of measuring the in situ wind vector. Also on board were temperature, humidity and wind profile sensors. This document focuses on the atmospheric properties measured at high altitudes, the …

Impact Of Spallation And Internal Radiation On Fibrous Ablative Materials, Raghava Sai Chaitanya Davuluri

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Space vehicles are equipped with Thermal Protection Systems (TPS) that encounter high heat rates and protect the payload while entering a planetary atmosphere. For most missions that interest NASA, ablative materials are used as TPS. These materials undergo several mass and energy transfer mechanisms to absorb intense heat. The size and construction of the TPS are based on the composition of the planetary atmosphere and the impact of various ablative mechanisms on the flow field and the material. Therefore, it is essential to quantify the rates of different ablative phenomena to model TPS accurately. In this work, the impact of …

Hamiltonian Structure Of 2d Fluid Dynamics With Broken Parity, Gustavo Machado Monteiro, Alexander G. Abanov, Sriram Ganeshan

Publications and Research

Isotropic fluids in two spatial dimensions can break parity symmetry and sustain transverse stresses which do not lead to dissipation. Corresponding transport coefficients include odd viscosity, odd torque, and odd pressure. We consider an isotropic Galilean invariant fluid dynamics in the adiabatic regime with momentum and particle density conservation. We find conditions on transport coefficients that correspond to dissipationless and separately to Hamiltonian fluid dynamics. The restriction on the transport coefficients will help identify what kind of hydrodynamics can be obtained by coarse-graining a microscopic Hamiltonian system. Interestingly, not all parity-breaking transport coefficients lead to energy conservation and, generally, the …

Astrophysics With The Laser Interferometer Space Antenna, Pau Amaro-Seoane, Jeff Andrews, Manuel Arca Sedda, Abbas Askar, Quentin Baghi, Razvan Balasov, Imre Bartos, Simone S. Bavera, Jillian Bellovary, Christopher P. L. Berry, Emanuele Berti, Stefano Bianchi, Laura Blecha, Stéphane Blondin, Tamara Bogdanović, Samuel Boissier, Matteo Bonetti, Silvia Bonoli, Elisa Bortolas, Katelyn Breivik, Pedro R. Capelo, Laurentiu Caramete, Federico Cattorini, Maria Charisi, Sylvain Chaty, Xian Chen, Martyna Chruślińska, Alvin J. K. Chua, Ross Church, Monica Colpi, Daniel D’Orazio, Camilla Danielski, Melvyn B. Davies, Pratika Dayal, Alessandra De Rosa, Andrea Derdzinski, Kyriakos Destounis, Massimo Dotti, Ioana Duţan, Irina Dvorkin, Gaia Fabj, Thierry Foglizzo, Saavik Ford, Jean-Baptiste Fouvry, Alessia Franchini, Tassos Fragos, Chris Fryer, Massimo Gaspari, Davide Gerosa, Luca Graziani, Paul Groot, Melanie Habouzit, Daryl Haggard, Zoltan Haiman, Wen-Biao Han, Alina Istrate, Peter H. Johansson, Fazeel Mahmood Khan, Tomas Kimpson, Kostas Kokkotas, Albert Kong, Valeriya Korol, Kyle Kremer, Thomas Kupfer, Astrid Lamberts, Shane Larson, Mike Lau, Dongliang Liu, Nicole Lloyd-Ronning, Giuseppe Lodato, Alessandro Lupi, Chung-Pei Ma, Tomas Maccarone, Ilya Mandel, Alberto Mangiagli, Michela Mapelli, Stéphane Mathis, Lucio Mayer, Sean Mcgee, Barry Mckernan, M. Coleman Miller, David F. Mota, Matthew Mumpower, Syeda S. Nasim, Gijs Nelemans, Scott Noble, Fabio Pacucci, Francesca Panessa, Vasileios Paschalidis, Hugo Pfister, Delphine Porquet, John Quenby, Angelo Ricarte, Friedrich K. Röpke, John Regan, Stephan Rosswog, Ashley Ruiter, Milton Ruiz, Jessie Runnoe, Raffaella Schneider, Jeremy Schnittman, Amy Secunda, Alberto Sesana, Naoki Seto, Lijing Shao, Stuart Shapiro, Carlos Sopuerta, Nicholas C. Stone, Arthur Suvorov, Nicola Tamanini, Tomas Tamfal, Thomas Tauris, Karel Temmink, John Tomsick, Silvia Toonen, Alejandro Torres-Orjuela, Martina Toscani, Antonios Tsokaros, Caner Unal, Verónica Vázquez-Aceves, Rosa Valiante, Maurice Van Putten, Jan Van Roestel, Christian Vignali, Marta Volonteri, Kinwah Wu, Ziri Younsi, Shenghua Yu, Silvia Zane, Lorenz Zwick, Fabio Antonini, Vishal Baibhav, Enrico Barausse, Alexander Bonilla Rivera, Marica Branchesi, Graziella Branduardi-Raymont, Kevin Burdge, Srija Chakraborty, Jorge Cuadra, Kristen Dage, Benjamin Davis, Selma E. De Mink, Roberto Decarli, Daniela Doneva, Stephanie Escoffier, Poshak Gandhi, Francesco Haardt, Carlos O. Lousto, Samaya Nissanke, Jason Nordhaus, Richard O’Shaughnessy, Simon Portegies Zwart, Adam Pound, Fabian Schussler, Olga Sergijenko, Alessandro Spallicci, Daniele Vernieri, Alejandro Vigna-Gómez

Publications and Research

The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) will be a transformative experiment for gravitational wave astronomy, and, as such, it will offer unique opportunities to address many key astrophysical questions in a completely novel way. The synergy with ground-based and space-born instruments in the electromagnetic domain, by enabling multi-messenger observations, will add further to the discovery potential of LISA. The next decade is crucial to prepare the astrophysical community for LISA’s first observations. This review outlines the extensive landscape of astrophysical theory, numerical simulations, and astronomical observations that are instrumental for modeling and interpreting the upcoming LISA datastream. To this aim, …

Optical Tweezers: Exerting Force With Light, Gabriella Seifert

Scripps Senior Theses

Photons carry momentum. When a tightly-focused beam of photons hit a particle, they transfer some of their momentum to the particle, exerting a force. Optical tweezers take advantage of this phenomenon to trap (or “tweeze”) a spherical bead just after the focus of a diverging laser beam, creating a potential well that pulls in beads. In this thesis, I predict the force exerted on trapped beads and measure the actual force using an optical tweezers setup that I built. To predict the force, I follow the path of all possible rays from a diverging beam incident on a spherical bead …

On The Gaussian-Core Vortex Lattice Model For The Analysis Of Wind Farm Flow Dynamics, Apurva Baruah

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Wind power science has seen tremendous development and growth over the last 40 years. Advancements in design, manufacturing, installation, and operation of wind turbines have enabled the commercial deployment of wind power generation systems. These have been due, in a large part, to the expertise in the simulation and modeling of individual wind turbines. The new generation of wind energy systems calls for a need to accurately predict and model the entire wind farm, and not just individual turbines. The commercial deployment of these wind farms depends on model's ability to accurately capture the different physics involved, each at its …

Diffusion Of Carbon Nanoparticles Intercalated Into Layered Materials, Madelyn Johnson

Honors Program Theses

Using electron beam radiation, as found in a scanning electron microscope, it is possible to induce the local intercalation of carbon nanoparticles into two dimensional layered materials. This technique can be used to form insulating and optically active nanostructures in samples ranging from graphite to BSSCO. In this study, the evolution of these features with time is explored to determine the stability of such nanoparticles in layered materials.

Over the course of days and weeks, the nanostructures created this way broaden and change height. In general, it appears that material buried deep within the layers diffuses upwards to increase the …

High Energy Blue Light Induces Oxidative Stress And Retinal Cell Apoptosis, Jessica Malinsky

Capstone Showcase

Blue light (BL) is a high energy, short wavelength spanning 400 to 500 nm. Found in technological and environmental forms, BL has been shown to induce photochemical damage of the retina by reactive oxygen species (ROS) production. Excess ROS leads to oxidative stress, which disrupts retinal mitochondrial structure and function. As mitochondria amply occupy photoreceptors, they also contribute to oxidative stress due to their selectively significant absorption of BL at 400 to 500 nm. ROS generation that induces oxidative stress subsequently promotes retinal mitochondrial apoptosis. BL filtering and preventative mechanisms have been suggested to improve or repair BL-induced retinal damage, …

Evidence For Kinetic Range Turbulence In The Bryn Mawr Experiment, Carlos A. Cartagena-Sanchez

Bryn Mawr College Dissertations and Theses

No abstract provided.

Experimental Uncertainty In Measurements Of Violin Impulse Response, Andrew Piacsek, Seth Lowery

All Faculty Scholarship for the College of the Sciences

Experiments that investigate how an individual musical instrument changes in response to subtle alterations must contend with measurement uncertainty, which typically arises from inconsistencies in the measurement setup. We quantify uncertainty in violin response measurements by measuring bridge admittance and radiatively of a single instrument that is repeatedly removed and reinstalled in our measurement apparatus. From this set of baseline measurements, we calculate the average and standard deviation of admittance and radiativity. The amount of variation observed in the baseline data is compared to the change in bridge admittance that occurred over several days due to a large and abrupt …

The Lagrangian Formulation For Wave Motion With A Shear Current And Surface Tension, Conor Curtin, Rossen Ivanov

Articles

The Lagrangian formulation for the irrotational wave motion is straightforward and follows from a Lagrangian functional which is the difference between the kinetic and the potential energy of the system. In the case of fluid with constant vorticity, which arises for example when a shear current is present, the separation of the energy into kinetic and potential is not at all obvious and neither is the Lagrangian formulation of the problem. Nevertheless, we use the known Hamiltonian formulation of the problem in this case to obtain the Lagrangian density function, and utilising the Euler-Lagrange equations we proceed to derive some …

Long-Range Aceo Phenomena In Microfluidic Channel, Diganta Dutta, Keifer Smith, Xavier Palmer

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Microfluidic devices are increasingly utilized in numerous industries, including that of medicine, for their abilities to pump and mix fluid at a microscale. Within these devices, microchannels paired with microelectrodes enable the mixing and transportation of ionized fluid. The ionization process charges the microchannel and manipulates the fluid with an electric field. Although complex in operation at the microscale, microchannels within microfluidic devices are easy to produce and economical. This paper uses simulations to convey helpful insights into the analysis of electrokinetic microfluidic device phenomena. The simulations in this paper use the Navier–Stokes and Poisson Nernst–Planck equations solved using COMSOL …

College Of Natural Sciences 2022 Year-End Publication, College Of Natural Sciences

College of Natural Sciences Newsletters and Reports

This is the 2022 issue of the annual College of Natural Sciences year-end publication.

Contents:
[Page] 2 Dean's message
[Page] 3 Department highlights
[Page] 4 Overview of Bold & Blue Campaign
[Page] 5 Dr. Edward Hogan recognition & endowment
[Page] 6 Career milestones
[Page] 7 Student travel and research
[Page] 8 $11 million COBRE grant
[Page] 9 Professional Science Masters & Research highlights
[Page]10 Outreach highlights throughout the state
[Page] 11 2022 events recap – join us in 2023!
[Page] 12 Updates on our VR initiative
[Page] 14 Overview of awards and recognitions from 2022

Particle Swarm Optimization For High Rigidity Spectrometer, Yicheng Wang

Honors Theses

The goal of this project is to find reliable parameter settings for a multi-dimensional global optimizer to optimize the performance of a large acceptance ion optical system for the requirements of nuclear physics experiments. We develop and test the Particle Swarm Optimization (PSO), a global optimization algorithm designed for continuous multi-dimensional problems, on a large acceptance particle beam separator, the High Rigidity Spectrometer (HRS) at the Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), which is a laboratory specializing in the production and experimental study of short-lived nuclear matter. We split the HRS into two sections, the High-Transmission Beamline (HTBL) and the …

Accurate Oxygen Abundance Of Interstellar Gas In Mrk 71 From Optical And Infrared Spectra, Yuguang Chen, Tucker Jones, Ryan Sanders, Dario Fadda, Jessica Sutter, Robert Minchin, Erin Huntzinger, Peter Senchyna, Daniel Stark, Justin Spilker, Benjamin J. Weiner, Guido Roberts-Borsani

Physics and Astronomy Faculty Publications

The heavy element content (“metallicity”) of the Universe is a record of the total star formation history. Gas-phase metallicity in galaxies, as well as its evolution with time, is of particular interest as a tracer of accretion and outflow processes. However, metallicities from the widely-used electron temperature (Te) method are typically ∼ 2× lower than the values based on the recombination line method. This “abundance discrepancy factor” (ADF) is well known and is commonly ascribed to bias due to temperature fluctuations. We present a measurement of oxygen abundance in the nearby (3.4 Mpc) system, Mrk 71, using a combination of …

Excitation And Ionization Properties Of Star-Forming Galaxies At Z = 2.0-9.3 With Jwst/Nirspec, Ryan L. Sanders, Alice E. Shapley, Michael W. Topping, Naveen Reddy, Gabriel B. Brammer

Physics and Astronomy Faculty Publications

We utilize medium-resolution JWST/NIRSpec observations of 164 galaxies at z = 2.0-9.3 from the Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) survey to investigate the evolution of the excitation and ionization properties of galaxies at high redshifts. Our results represent the first statistical constraints on the evolution of the [O III]/Hβ versus [N II]/Hα, [S II]/Hα, and [O I]/Hα “BPT” diagrams at z > 2.7, and the first analysis of the O₃₂ versus R₂₃ diagram at z > 4 with a large sample. We divide the sample into five redshift bins containing 30-40 galaxies each. The subsamples at z ∼ 2.3, …

Quantum Mechanics And Dynamical Models For Finite Unlabeled Simple Graphs, Nathan M. Lewis

Master's Theses

This thesis constructs quantum mechanical theories of finite simple graphs for both labeled and unlabeled graphs.These theories may provide a description for discrete spacetime in a quantum gravity theory. Finite simple graphs and their properties are introduced. The first and second quantization of the standard quantum mechanics of particle systems are reviewed. A quantum mechanical theory of graphs similar to first quantization of standard quantum mechanics is developed via a correspondence of graph edges to particles in particle systems. An algorithm for constructing quantum states of graphs which is independent of graph vertex labeling is developed. It builds antisymmetric graphstates …