Incorporation of porous protective layers as a strategy to improve mechanical stability of Tamm plasmon based detectors

Nanostructures supporting optical modes known as Tamm plasmon-polaritons are a new class of optical devices with promising characteristics for sensing applications. Their synthesis involves the deposition of a thin metallic layer on top of a distributed Bragg reflector. Unfortunately, this metallic layer can be easily detached or scratched during normal handling or under operating conditions. In this work, a new strategy to protect these devices from mechanical stress by adding a porous protective overlayer is presented. Three different mesoporous oxides prepared using a sol-gel process were chosen to cover the device: ZrO2 and Ti-Si mixed oxides functionalized with either vinyl or phenyl groups. The mechanical and tribological properties of each candidate were measured using nanoindentation and its ideal thickness was determined by simulation of the optical response. Finally, the devices were characterized mechanically, to test their stability, and their sensing capabilities were determined for both liquids and vapours. The results indicate that thin mesoporous films used as protective layers provide a clear improvement in the device's resistance towards mechanical stress without compromising the optical and sensing properties. The strategy of protection using a porous top layer presented in this work can be extended to other devices which require interaction with the environment through an exposed unstable surface.Fil: Morrone, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); ArgentinaFil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Lionello, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Zelcer, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina. Victoria University of Wellington; Nueva ZelandaFil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); ArgentinaFil: Fuertes, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentin

Effect of Aqueous Media over Stability and Optical Performance of Mesoporous 1D Photonic Crystals

Photonic crystals based on mesoporous thin-film multilayers have generated great interest in the field of sensing due to their high sensibility to small changes in the medium refractive index. However, they usually include silica-based porous oxides in their composition, a material whose stability in water is low. This feature could limit the sensors performance in long-term operation. In this work, various photonic crystals based on Si, Ti, and Zr mesoporous pure and hybrid oxide thin films were exposed to water and their optical, structural, and mechanical properties were evaluated as a function of contact time, either in batch or in flow conditions. The thickness, porosity, and pore ordering of the layers were followed by means of electron microscopy, small-angle X-ray scattering, and X-ray reflectivity, and the mechanical properties were evaluated by nanoindentation. In addition, the aqueous media in contact with the multilayered systems was characterized by X-ray fluorescence to determine the presence of dissolved species. Finally, the vapor detection capabilities of the different systems was evaluated. The obtained results indicate that the photonic bands move toward shorter wavelengths as the contact time with water increases, indicating material loss, in accordance with the behavior of the photonic crystal building blocks. Moreover, the mechanical properties of the systems are affected by changes in the composition of the layers as a result of the selective dissolution of specific components. However, no structural collapse of the porous materials is observed that also remain responsive to vapors, indicating that the multilayers are affected in a limited way by water contact.Fil: Morrone, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; ArgentinaFil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; ArgentinaFil: Boissière, Cédric. Sorbonne University; FranciaFil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; ArgentinaFil: Fuertes, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentin

Mechanical properties and structural integrity of devices based on sol–gel mesoporous oxides thin films

One of the current issues in the development of devices based on porous thin films synthesized by sol gel is the eventual failure of the structural integrity of these systems due to chemical or mechanical stresses. In order to design and build robust systems, it is necessary to evaluate the role that each material forming the device has over its mechanical performance and chemical stability, considering their individual properties, their spatial arrangement, and the interfaces between them. In this work, the structural and mechanical evaluation of multilayers based on silica and titania mesoporous films is presented, and the variables that affect the structural integrity of these multilayered devices are evaluated. In addition, the chemical and mechanical stability of these optical devices against flow stress is assessed, simulating operating conditions of the sensors in a liquid environment. Single layer, bilayers, and multilayered devices were synthesized using the sol–gel method in combination with surfactant self-assembly, and their mechanical and structural properties were evaluated with electron and optical microscopy, X-ray reflectometry, and instrumented indentation. After these studies, improvements to the materials forming the device are proposed to maximize the structural integrity of the system.Fil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Morrone, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Lionello, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Fuertes, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentin

Mechanical properties of Al2O3-functionalized nanoporous gold foams under irradiation

Nanoporous gold (np-Au) has unique properties due to its high surface-to-volume ratio; in particular, it displays different degrees of radiation sensitivity, from radiation tolerance to significant radiation-induced hardening. However, its thermal instability and propensity to coarsening limit practical applications. It is known that oxide functionalization of np-Au surface improves thermal stability and increases both hardness and elastic modulus of the metallic foam. Nevertheless, the changes in the material properties under irradiation have not been investigated yet. In this work, we address the questions of radiation sensitivity of atomic layer deposition (ALD)-coated np-Au, and how its mechanical properties change after irradiation. ALD Al2O3-coated gold nanofoams were synthetized and irradiated with Ne++ ions and their mechanical behavior was evaluated by nanoindentation. It is concluded that the as-prepared functionalized np-Au hardens and stiffens after ion irradiation depending on the dose, without losing toughness and wear resistance. Graphic abstract: [Figure not available: see fulltext.]Fil: Lionello, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Caro, M.. Virginia Polytechnic Institute; Estados UnidosFil: Wang, Y. Q.. Los Alamos National High Magnetic Field Laboratory; Estados UnidosFil: Sheehan, C.. Los Alamos National High Magnetic Field Laboratory; Estados UnidosFil: Baldwin, J. K.. Los Alamos National High Magnetic Field Laboratory; Estados UnidosFil: Nogan, J.. Sandia National Laboratory; Estados UnidosFil: Caro, A.. The George Washington University; Estados UnidosFil: Fuertes, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Ruestes, Carlos Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas. - Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas; Argentin

Optical Readout of Silica Mesoporous Thin Films Mechanical Properties Using Plasmonic Nanoantennas

In this work, we apply the recently developed frequency shift of nanoantennas (FRESA) technique to measure the Young’s modulus of thin mesoporous films at GHz frequencies as a function of porosity with local precision. The method measures changes in the mechanical oscillation frequency of optically excited plasmonic nanoantennas with modification of their surrounding medium. The values obtained range from 4 to 10 GPa for porosities extending from 35 to 4%, compatible with reports on films grown under similar conditions. We further find comparable results when using the well-established nanoindentation (NI) technique, validating the new method. By analysis of the nanoresonator’s quality factor, the measurement reveals an excellent interfacial adhesion of the films to the nanoantennas. Different from most other characterization techniques, FRESA provides elastic modulus determination at GHz frequencies, relevant for the operation of current devices. Furthermore, FRESA exhibits, in principle, no limitations in terms of film thickness, in contrast to the NI, which is strongly affected by the stiffness of the substrate for ultrathin films.Fil: Boggiano, Hilario Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Produccion Ciencia E Innovacion Tecnologica. Subsecretaria de Politicas Culturales. Biblioteca Central de la Provincia de Buenos Aires Ernesto Sabato.; ArgentinaFil: Nan, Lin. Ludwig Maximilians Universitat; AlemaniaFil: Litwiller, Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Cortés, Emiliano. Ludwig Maximilians Universitat; AlemaniaFil: Maier, Stefan A.. Imperial College London; Reino Unido. Ludwig Maximilians Universitat; Alemania. Monash University; AustraliaFil: Grinblat, Gustavo Sergio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Fuertes, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; ArgentinaFil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; ArgentinaFil: Bragas, Andrea Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

Clinical and cost-effectiveness analysis of early detection of patients at nutrition risk during their hospital stay through the new screening method CIPA: a study protocol

Abstract Background Malnutrition is highly prevalent in hospitalized patients and results in a worsened clinical course as well as an increased length of stay, mortality, and costs. Therefore, simple nutrition screening systems, such as CIPA (control of food intake, protein, anthropometry), may be implemented to facilitate the patient’s recovery process. The aim of this study is to evaluate the effectiveness and cost-effectiveness of implementing such screening tool in a tertiary hospital, consistent with the lack of similar, published studies on any hospital nutrition screening system. Methods The present study is carried out as an open, controlled, randomized study on patients that were admitted to the Internal Medicine and the General and Digestive Surgery ward; the patients were randomized to either a control or an intervention group (n = 824, thereof 412 patients in each of the two study arms). The control group underwent usual inpatient clinical care, while the intervention group was evaluated with the CIPA screening tool for early detection of malnutrition and treated accordingly. CIPA nutrition screening was performed upon hospital admission and classified positive when at least one of the following parameters was met: 72 h food intake control < 50%, serum albumin < 3 g/dL, body mass index < 18.5 kg/m2 (or mid-upper arm circumference ≤ 22.5 cm). In this case, the doctor decided on whether or not providing nutrition support. The following variables will be evaluated: hospital length of stay (primary endpoint), mortality, 3-month readmission, and in-hospital complications. Likewise, the quality of life questionnaires EQ-5D-5 L are being collected for all patients at hospital admission, discharge, and 3 months post-discharge. Analysis of cost-effectiveness will be performed by measuring effectiveness in terms of quality-adjusted life years (QALYs). The cost per patient will be established by identifying health care resource utilization; cost-effectiveness will be determined through the incremental cost-effectiveness ratio (ICER). We will calculate the incremental cost per QALY gained with respect to the intervention. Discussion This ongoing trial aims to evaluate the cost-effectiveness of implementing the malnutrition screening tool CIPA in a tertiary hospital. Trial registration Clinical Trial.gov ( NCT02721706 ). First receivevd: March 1, 2016 Last updated: April 8, 2017 Last verified: April 201

Contemporary use of cefazolin for MSSA infective endocarditis: analysis of a national prospective cohort

Objectives: This study aimed to assess the real use of cefazolin for methicillin-susceptible Staphylococcus aureus (MSSA) infective endocarditis (IE) in the Spanish National Endocarditis Database (GAMES) and to compare it with antistaphylococcal penicillin (ASP). Methods: Prospective cohort study with retrospective analysis of a cohort of MSSA IE treated with cloxacillin and/or cefazolin. Outcomes assessed were relapse; intra-hospital, overall, and endocarditis-related mortality; and adverse events. Risk of renal toxicity with each treatment was evaluated separately. Results: We included 631 IE episodes caused by MSSA treated with cloxacillin and/or cefazolin. Antibiotic treatment was cloxacillin, cefazolin, or both in 537 (85%), 57 (9%), and 37 (6%) episodes, respectively. Patients treated with cefazolin had significantly higher rates of comorbidities (median Charlson Index 7, P <0.01) and previous renal failure (57.9%, P <0.01). Patients treated with cloxacillin presented higher rates of septic shock (25%, P = 0.033) and new-onset or worsening renal failure (47.3%, P = 0.024) with significantly higher rates of in-hospital mortality (38.5%, P = 0.017). One-year IE-related mortality and rate of relapses were similar between treatment groups. None of the treatments were identified as risk or protective factors. Conclusion: Our results suggest that cefazolin is a valuable option for the treatment of MSSA IE, without differences in 1-year mortality or relapses compared with cloxacillin, and might be considered equally effective