Algorithms For Static Task Assignment And Symmetric Contraction In Distributed Computing Systems

14 pagesIn this paper, we look at the mapping problem, which was posed within the domain of parallel processing, and we redefine that problem for use in distributed computing systems whose underlying communication medium is a broadcast medium such as ethernet. We describe an efficient algorithm which can be utilized to find optimal assignments of tasks to processors for a wide variety of distributed algorithms when symmetric contraction of the algorithm is necessary. 'Ne also describe a heuristic algorithm for use in finding suboptimal assignments of tasks to processors for arbitrary distributed computations. Both algorithms model the mapping problem as the Graph Partitioning Problem. Our algorithms utilize an efficient algorithm for finding maximum weight matchings to find an assignment of tasks to processors which minimizes the total interprocessor communication cost while meeting a constraint on the number of tasks assigned to each processor

Mechanosynthesis and characterization of nanostructured multiferroic materials.

Capítulos 7 y 8 embargados.óxido mixto de hierro y bismuto, BiFeO3, con estructura tipo perovskita, es uno de los materiales magnetoeléctricos más estudiados, ya que a temperatura ambiente presenta simultáneamente propiedades ferroeléctricas y antiferromagnéticas. A pesar de su versatilidad y alto potencial de uso como electrocerámica, su implementación se ve frenada por varios factores, tales como la difícil obtención de fases puras y el débil acoplamiento magnetoeléctrico. Concretamente, es extremadamente difícil la obtención del material libre de fases secundarias mediante procedimentos convencionales, como la reacción en estado sólido a partir de óxidos o carbonatos. Así, los tratamientos prolongados a altas temperaturas empleados en los métodos de síntesis y sinterización tradicionales favorecen la aparición de fases secundarias que, inevitablemente, deterioran las propiedades físicas del material. Por lo tanto, es de gran interés buscar métodos alternativos para la síntesis y sinterización de la perovskita BiFeO3. Asimismo, explorar distintas estrategias para mejorar las propiedades físicas, tales como la sustitución parcial del catión Bi3+ por cationes isovalentes de tierras raras (RE3+), también podrían suponer un impulso para la implementación de este material. Esta tesis doctoral abarca la preparación mediante mecanosíntesis de óxidos mixtos de fórmula general Bi1-xRExFeO3 con estructura tipo perovskita, donde el bismuto ha sido sustituido parcialmente por cationes de tierras raras: yterbio y samario. Ambas series (Bi1-xYbxFeO3 y Bi1- xSmxFeO3) se han caracterizado mediante un análisis exhaustivo de su estructura cristalina, microestructura, comportamiento en función de la temperatura, así como la evaluación de sus propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas. Con respecto a la serie sustituida parcialmente con yterbio, Bi1-xYbxFeO3, se ha demostrado que la solubilidad del mismo en el sistema está limitada a una composición de aproximadamente el 3% de sustitución (x~0.03). A pesar de la formación de una fase enriquecida en yterbio para composiciones mayores al 3% (x > 0.03), las muestras preparadas mediante mecanosíntesis y sinterización convencional resultaron ser eléctricamente homogéneas y muy aislantes a temperatura ambiente. Desafortunadamente, las propiedades magnéticas no pudieron evaluarse adecuadamente, debido a que las fases enriquecidas en yterbio enmascaran los resultados. En cuanto a la serie sustituida con samario, BixSm1-xFeO3, se consiguió preparar muestras puras en un amplio rango de composición (0.05 ≤ x ≤ 0.2). Se comprobó que se obtienen distintas fases cristalográficas puras en función del contenido en samario, permitiendo medir las propiedades físicas de estos materiales sin la posible influencia de fases secundarias. Además, a partir de los datos obtenidos mediante difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido y análisis de la constante dieléctrica en función de la temperatura se ha propuesto un diagrama de fases para la serie Bi1-xSmxFeO3, en el que se demuestra que la fase de alta temperatura en todos los casos es ortorrómbica Pnma. Todas las muestras preparadas por mecanosíntesis y sinterización convencional son eléctricamente homogéneas, altamente aislantes a temperatura ambiente y además exhiben propiedades magnéticas mejoradas, especialmente la composición x = 0.15. En esta tesis doctoral también se ha estudiado la sinterización instantánea (flash sintering) de polvos de BiFeO3 preparados mediante mecanosíntesis. Esta técnica de sinterización es relativamente novedosa y permite la densificación de cerámicas en unos pocos segundos y a emperaturas mucho más bajas que las empleadas en técnicas de sinterización convencionales, gracias a la aplicación de un campo eléctrico. Concretamente, se investiga el efecto de ciertos parámetros experimentales, como el campo eléctrico aplicado y la intensidad de corriente, en la densificación del BiFeO3. En las condiciones óptimas de sinterización instantánea, la muestra resultante de BiFeO3 es pura, densa, nanoestructurada y homogénea eléctricamente. Como un paso más allá a la sinterización instantánea, esta tesis doctoral también explora la síntesis de BiFeO3 mediante reacción en estado sólido asistida con campo eléctrico a partir de Bi2O3 y Fe2O3. Se ha estudiado el efecto del campo eléctrico aplicado y la intensidad de corriente límite en la pureza de las muestras obtenidas. Asimismo, se ha investigado el mecanismo de reacción, llegando a la conclusión que tanto la reacción en estado sólido como la densificación del material ocurren simultáneamente. Las muestras de BiFeO3 preparadas en las condiciones óptimas de reacción en estado sólido asistida por campo eléctrico resultaron ser puras, con un tamaño de grano medio de aproximadamente 83 nm y altamente aislantes a temperatura ambiente. Cabe destacar que la reacción en estado sólido asistida con campo eléctrico tiene lugar de manera prácticamente instantánea y a temperaturas mucho más bajas que las empleadas en los métodos de síntesis convencionales basados en reacción en estado sólido. Esto favorece la obtención de materiales puros, libres de fases secundarias, a diferencia de las muestras de BiFeO3 preparadas por métodos convencionales que se recogen en la bibliografía científica. Por último, se estudia la cinética de cristalización del BiFeO3. La cristalización es un aspecto fundamental con gran influencia en las propiedades finales de los materiales funcionales, como es la perovskita de BiFeO3. Sin embargo, los estudios de cinética de cristalización de BiFeO3 son escasos. Además, están limitados al análisis de la información obtenida por una sola técnica de caracterización, que generalmente aporta información incompleta y puede dar lugar a la interpretación errónea de los resultados. Por lo tanto, debido a su interés, esta tesis doctoral aborda el estudio de la cinética de cristalización de polvos nanocristalinos de BiFeO3, preparados mediante mecanosíntesis, procesando conjuntamente los datos obtenidos de diferentes técnicas de caracterización: difracción de rayos X en función de la temperatura, microscopía electrónica de transmisión y calorimetría diferencial de barrido

Development and characterization of metallic magnetic calorimeters for the calorimetric measurement of the electron capture spectrum of 163Ho for the purpose of neutrino mass determination

The electron capture process of 163Ho offers a unique tool for the determination of the neutrino mass due to its low end-point energy Q_EC. In this work a metallic magnetic calorimeter with an embedded 163Ho source was characterized and used to measure the calorimetric spectrum of the 163Ho decay. The characterization revealed that neither the thermodynamic properties nor the detector performance were impaired by the presence or the ion-implantation process of the 163Ho source. Furthermore an energy resolution of Delta E_FWHM = 7.3 eV and rise times as low as tau_0 = 80 ns were measured. The discussed detector achieved the presently best energy resolution for the measurement of the 163Ho electron capture spectrum. For the first time the de-excitation of an electron capture from the 163Ho O1-level at E_O1 = 48eV has been observed. The parameters describing the spectrum could be extracted from the measured spectra. One of the most important parameters, namely the end-point energy has been determined to Q_EC = (2.877 ± 0.022 (stat.) +0 - 0.06 (syst.)) keV. This implies that the achieved detector performance is suited for a neutrino mass experiment based on 163Ho