NaMANET – Nagy kiterjedésű mobil ad hoc hálózatok vizsgálata = NaMANET - Investigation of Large-Scale Mobile Ad Hoc Networks

A NaMANET projekt keretében elsősorban a nagy kiterjedésű mobil ad hoc hálózatok, valamint a vezeték nélküli közösségi hálózatok témájával foglalkoztunk. A mobil ad hoc hálózatok közvetlen adatátvitelt biztosító kommunikációs megoldásokra épülő lokális hálózatok, míg a vezeték nélküli közösségi hálózatok ideális körülményeket nyújthatnak ad hoc alkalmazások implementálására és bevezetésére mintegy összekötő gerinchálózatot biztosítva a mobil ad hoc hálózati szigetek számára. Kutatásaink során modelleztük és szimulációk segítségével vizsgáltuk az alkalmazásterjedést nagy kiterjedésű ad hoc hálózatokban. Összehasonlítottuk különböző szolgáltatásmenedzsment architektúrák teljesítőképességét. Megvizsgáltuk különböző információterjesztési stratégiák hatékonyságát járművek alkotta ad hoc hálózatokban, valamint megvizsgáltunk különböző klaszterezési eljárásokat biztonság és megbízhatóság szempontjából szenzor hálózatokban. Foglalkoztunk okostelefonok ad hoc hálózatokban való használatával. Terveztünk és implementáltunk egy szolgáltatástámogatási keretrendszert demo alkalmazásokkal, valamint megvizsgáltuk az ad hoc hálózatok alkalmazhatóságának kérdéskörét beltéri navigációs rendszer esetén. Foglalkoztunk vezeték nélküli közösségi hálózatok tervezési, kiépítési, üzemeltetési kérdéseivel, továbbá kidolgoztunk egy link állapotváltozást előrejelző eljárást vezeték nélküli hálózatokra. Eredményeinket számos nemzetközi konferenciacikk, folyóiratcikk és könyvfejezet formájában publikáltuk. | In the NaMANET project, we mainly focused on the investigation of large-scale mobile ad hoc networks, and the field of wireless community networks. In mobile ad hoc networks, the mobile nodes close to each other can communicate directly with their neighbors, since wireless community networks can provide ideal conditions as a backbone of the ad hoc network islands for implementing and deploying ad hoc applications. In our research, we modeled and via simulations investigated application spreading in large-scale ad hoc networks. We compared the performance of different service management architectures. We investigated the efficiency of different message spreading strategies in vehicular ad hoc networks, moreover surveyed and analysed clustering algorithms and protocols used in sensor networks from the viewpoint of security and reliability. We also dealt with using smartphones in ad hoc networks. We developed and implemented a service provisioning framework for ad hoc networks together with some demo applications, and investigated the usability of ad hoc networks in indoor navigation. Furthermore, we dealt with the area of developing, deploying and maintaining wireless community networks, and developed a link state prediction algorithm for wireless networks. We published our results in several international conference papers, journal papers and book chapters

Al és Ti alapú tömbi amorf és nanoszerkezetű kompozitok előállítása és vizsgálata = Preparation and investigation of Al and Ti based amorphous and nanocrystalline bulk comopsites

A Ti-Al alapú ötvözetek magas hőmérsékleten is nagy szilárdágú és kis sűrűségű szerkezeti anyagok. Az eddig használatos technológiák helyett, mi két új technológiát alkalmaztunk: az olvadékból való gyorshűtést és a mechanikai ötvözést. Sajnálatos módon Al-Ti alapú fémüveget nem sikerült előállítani, mert hiányzik a mély eutektikum a fázisdiagramban. Ezért csak a mechanikai ötvözés maradt és ezzel a módszerrel állítottunk elő egy sor amorf ötvözetet: Al50Ti50, Al50Ti45Ni5, Al50Ti40Ni10, Al55Ti35Cr15 és Al45Ti40Cr15. Ezeket az amorf porokat kompaktáltuk és különböző vizsgálatoknak vetettük alá. Kísérletek vannak folyamatban, hogy az amorf porokat magas hőmérsékletű védőbevonatként alkalmazzuk. Külön – külön, mind Al, mind Ti alapon lehet fémüveg szalagokat előállítani gyorshűtéssel. Mi az Al alapú fémüvegekre koncentráltunk. Az irodalomból ismert volt az általában ternér összetételű (Al85-92RE2-12Ni0-12) fémüveg, ahol a ritkaföldfém az amorfizáló ötvöző elem. Kísérletileg bizonyítottuk, hogy vannak más amorfizáló elemek is melyek a RE elemektől balra (Ca és Sr), jobbra (Nb és Ta) valamint alatta (Urán) helyezkednek el. Egy fontos, elektronszámhoz kötődő szabályt állapítottunk meg, miszerint a maximális szilárdságot e/a = 6,5 értéknél érjük el az egyfázisú amorf ötvözetek esetében. Azt találtuk, hogy Al-Ti alapon csak akkor kapunk nagyentrópiás ötvözetet, ha a 3d elemekből közel 50 at. % -ot adunk hozzá. 3 diplomamunka és egy PhD dolgozat készült el. | The Ti-Al alloys offer higher temperature capability along with low density and high stiffness. Instead of the usual technology, we have proposed two different routes based on melt spinning and mechanical alloying. Amorphous phase can not be obtained by rapid quenching from the melt due to the lack of deep eutectic, which prevent the sufficient under-cooling by melt spinning technique. This is why mechanical alloying has been used to prepare a series of Al-Ti based amorphous compositions: Al50Ti50, Al50Ti45Ni5, Al50Ti40Ni10, Al55Ti35Cr15, Al45Ti40Cr15. This amorphous powder have been compacted and investigated. Experiments are continuing to use this powder as wear and high temperature resistant coating material. Separately, both Ti and Al based amorphous ribbons can be obtained by melt spinning supposing that appropriate amorphous forming element are added. We have focused on Al based amorphous alloys extending the compositional area known in the literature and based on RE amorphizing elements (Al85-92RE2-12Ni0-12). We have proved that elements situated in the periodic table at the left (Ca and Sr), at the right (Nb and Ta) and below (U) to the RE elements are also amorphizing elements. An important electronic rule was established: for the one-phase amorphous alloys the maximal strength is achieved around e/a = 6.5. Al-Ti based high entropy alloys could be prepared with addition of more then 50 at% 3d elements. 3 diploma work and 1 PhD dissertations have been prepared

Konzisztencia-alapú jövőkutatási modellek fejlesztése (KJM) = Development of consistency-based models for futurology

A konzisztencia-alapú jövőkutatási modellek fejlesztése című projekt céljait/feladatait a http://miau.gau.hu/miau/79/otkakjm2.doc tartalmazza. Az elméleti eredmények értelmében minden olyan területen lehetséges az emberi intuíció/heurisztika forráskódba zárása, vagyis tetszőleges célú robotok alkotása, ahol van tanulásra alkalmas mintázat (vö. OAM). A robot sikeressége elsődlegesen a tanulási minta mibenlétén múlik, mivel a tanulási folyamat (vö. hasonlóságelemzés) tetszőleges eszközökre támaszkodhat (pl. additív, multiplikatív, hibrid modellek), s a keresés vezérlési probléma is becsatornázható az optimalizáló algoritmusok hatékonyságot biztosító medrébe. A tanulási folyamat és az OAM értékének értelmezése önmagában is egy konzisztencia-probléma (vö. ceteris paribus elvárások). A tanulás minősítését nem célszerű a hagyományos (adatelkülönítő, mintázat-pazarló) teszteléssel végezni (http://miau.gau.hu/miau/111/chf30.doc), ehelyett univerzális (pl. több egybe hangzó érv, leghosszabb logikai lánc, ill. rendszer-stabilitási elv) és/vagy probléma-specifikus (vö. ár/teljesítmény optimum fogalma: http://miau.gau.hu/myx-free/index.php3?x=i0100) elvek alapján, több egymásra rétegződő (a valóság átfedéses aspektusait feltáró: http://miau.gau.hu/miau/116/szigma_plrf.doc) modell formájában kell biztosítani. Gyakorlati oldalról mindez online keretek között is realizálható (http://my-x.hu). A projekt megteremtette az érintett elméletek szintézisének operacionalizálási kereteit. | The document http://miau.gau.hu/miau/79/otkakjm2.doc contains the aims and topics of project 'Development of consistency-based models for futurology'. The creation of arbitrary virtual robots (based on the intuition and heuristics of human and transformed into source codes) is possible, if an OAM (including learning patterns) is given. The benefit through a robot is basically depending on the quality of the learning pattern, because the learn process (c.f. similarity analysis) can combine arbitrary resources (e.g. additive and multiplicative models) and optimizing algorithms (ensuring efficiency) can be involved as search strategy. The interpretation of an OAM and the learn process is itself a consistency-problem (c.f. ceteris paribus expectations). The quality of a learn process should not be evaluated through the classic test logic separating and wasting data. Instead of tests (http://miau.gau.hu/miau/111/chf30.doc) multi-layer analyses should be realized basing on universal principles (c.f. majority, long of logical chain, system-stability) and /or problem-specific expectation (c.f. price-performance optimum: http://miau.gau.hu/myx-free/index.php3?x=i0100) providing model overlapping effects (http://miau.gau.hu/miau/116/szigma_plrf.doc). All these services can be ensured also online (http://my-x.hu). Therefore the project make possible (c.f. operationalize) to realize synthesis of concerned theories

Multifunkcionális polimer gélek és kompozitok kifejlesztése = Development of multifunctional smart polymer gels and composites

Ferromágneses vagy szuperparamágneses CoO és Co3O4 nanoporok oldatfázisú szintetizálása felületaktív anyagok jelenlétében történt vagy termikus bontással kombinált lecsapásos vagy szol-gél módszerrel. A szol-gél módszer etil-acetát és 1-propanol keverékében eredményezte a legkisebb méretű (átlagosan 85 nm-es) és polidiszperzitású (70-100 nm), egységes alakú, gömbszerű részecskéket. Vizes és organikus közegű stabil mágneses és elektroreológiai folyadékokat is előállítottunk. Vizsgáltuk a reológiai tulajdonságaikat: annak ellenére, hogy az elektro- és magnetosztatika törvényei alapján homogén sztatikus térben hasonló reológiai viselkedés várható, mégis található olyan jelenség, amely – jelenlegi ismereteink szerint - csak az elektroreológia folyadékoknál lép fel. Ilyen például az elektrokonvekció, vagy az általunk részletesen tanulmányozott részecske elektrorotáció. Mágneses- és elektromos térre érzékeny kolloid részecskéket rugalmas polimerbe és polimer gélbe építettük be. Izotróp és anizotróp géleket egyaránt szintetizáltunk, és vizsgáltuk ezek mechanikai és termodinamikai tulajdonságait. Poliszukcinimid- és poliaszparaginsav alapú géleket szintén készítettünk és tanulmányoztuk ezek gélkollapszuson alapuló nyitó-záró mechanizmusát. Vizsgáltuk a duzzadásfok változásának nagyságát, valamint a folyamat kinetikáját. A hálóláncok hidrofil/hidrofób jellegét különböző polaritású molekulák főlánchoz történő ojtásával multifunkcionális polimer géleket lehetett szintetizálni. | In the present work, CoO and Co3O4 nanoparticles were synthesized by various liquid-phase methods, namely, coprecipitation and sol-gel techniques combined with thermal decomposition. The best result (130-230 nm) could be achieved by application of cobalt nitrate, a carbonate agent and PDMS of 550 g mol-1. In the sol-gel procedures, the use of ethyl acetate yielded the finest particles with mean diameter of 85 nm and a narrow polydispersity (70-100 nm). The sol-gel method results in more spherical shaped and uniform particles, than those produced by coprecipitation. We have prepared magnetorheological and electrorheological fluids and studied the rheological behaviour as a function of external applied field. Isotropic and highly anisotropic magnetic field responsive gels were prepared and the deformation and the swelling under external fields were investigated on the basis of thermodynamic arguments. Chemically cross-linked poly(aspartic acid) (PASP) gels were prepared by the hydrolysis of poly(succinimide) (PSI). The PSI chains were cross-linked by natural amines and amino acid derivatives to obtain biodegradable, biocompatible hydrogels. The gels show a volume phase transition around the pK values of PASP. The most important network parameters were determined by a modified version of the Brannon–Peppas–Peppas theory. Kinetics of hydrolysis induced swelling as well as pure swelling of PSI and PASP gels were studied

Kémiailag módosított nanopórus alapú érzékelők biomolekuláris kölcsönhatások tanulmányozására = Chemically modified synthetic nanopores for label-free detection of biomolecular interactions

A pályázat elsődleges célkitűzése a nanopórusok analitikai alkalmazásainak vizsgálata volt. Három platformot állítottunk elő és alkalmaztunk érzékelésre: arany nanopórusos membránokat, nanopipettákat, illetve 3D MEMS technológia és fókuszált ionnyaláb marással készült membránokat. Megoldottuk a nanopórusok kémiai módosítását szintetikus receptorokkal: peptid-nukleinsavakkal és originális aptamerekkel. Érzékelőket fejlesztettünk ki fehérjék, DNS szálak meghatározására, és nanorészecskék számlálására. Új aptamereket fejlesztettünk ki az alma törzsgöndörödés vírus meghatározására, amellyel sikerült a vírust közvetlenül növényi extraktumokban kimutatni. Elsőként sikerült szelektív szilárdtest ioncsatornákat előállítani, amelyek a biológiai ioncsatornákat meghaladó több mint hat nagyságrendnyi szelektivitással rendelkeztek. Szilárdtest ioncsatornákon alapuló nanomólos kimutatási határú potenciometriás ezüstion érzékelőket fejlesztettünk ki. Fehérje módosított pórusokat reaktorként alkalmazva polimer rudakat állítottunk elő, amelyek a felületükön szelektív kötőhelyekkel rendelkeznek a pórust módosító fehérjékre. Numerikus módszerekkel és durva szemcsézettségű molekuladinamikai számításokkal meghatároztuk a célkomponens átlagos pórushoz jutási idejének koncentráció függését, a nanopórusok felületi töltéssűrűségét, illetve a nanopórusosban fellépő nanofluidikai effektusokat. A pályázat támogatásával 1 könyvfejezet és 28 közlemény született, amelyek összesített impakt faktorja 134,3. | The primary objective of the project was to explore new aspects of nanopore sensing. Three different nanopore platforms were prepared applied for sensing: gold nanoporous membranes, nanopipepettes and nanoporous membranes made by combining 3D MEMS technology and focused ion beam milling. Methods for chemical modification of nanopores with synthetic receptors, i.e., peptide nucleic acids and original aptamers, were developed. Based on this we have introduced sensors for proteins, DNA strands, and for nanoparticle counting. New aptamers were selected for the determination of apple stem pitting virus, which could detect the virus directly in plant extracts. Selective solid-state ion channels with selectivities exceeding that of the biological ion channels, i.e., more than six orders of magnitude, were introduced for the first time. They formed the base for potentiometric silver sensors with nanomolar detection limit. Reactors using protein modified pores were implemented to generate surface imprinted polymer rods able to selectively recognize the template protein. Numerical methods and coarse grain molecular dynamics were implemented to determine the encounter time of the analyte and nanopore, the surface charge density of nanopores and to interprete nanofluidic effects in the nanopores. One book chapter and 28 scientific papers having a cumulated impact factor of 134.3 were published with the support of the project

Légköri aerszolok tulajdonságainak és hatásainak ionnyaláb analitikai módszereken alapuló vizsgálata = Study of properties and effects of airborne particles based on ion beam analytical methods

A jelen OTKA projekt célja az volt, hogy folytassuk és bővítsük az ATOMKI Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriumában folyó aeroszol kutatást annak érdekében, hogy új információkat nyerjünk a régióra jellemző aeroszol eredetéről, tulajdonságairól és hatásairól. Főbb eredményeink a következőek: Kiterjesztettük a mintagyűjtést az aeroszol összetevőiben rövid idő alatt bekövetkező változások monitorozása irányába, és számos mintavételi kampány keretében mértük a debreceni városi aeroszol elemi összetevőinek méreteloszlását és órás időbeli változásait. Faktoranalízis segítségével meghatároztuk a városi aeroszol forrásait. Észleltünk rendkívüli emissziós periódusokat és hosszútávú transzport epizódokat. A méreteloszlás adatok bemenő paraméterként szolgáltak sztochasztikus tüdőmodell számításokhoz, amely segítségével kiszámítottuk a különböző részecsketípusok emberi légzőrendszer mentén való lerakódásának valószínűségét. A debreceni pásztázó ion mikroszondán létrehoztunk egy olyan mérő és adatgyűjtő rendszert, amely lehetővé teszi egyedi aeroszol részecskék rutinszerű analízisét a teljes elemtartományban. A mérőrendszert sikeresen alkalmaztuk aeroszol mikrorészecskék vizsgálatára. (1) Azonosítottunk hosszú távú transzportfolyamatokból származó aeroszol részecskéket és információt nyerünk azok kémiai összetételéről és keletkezéséről. (2) Információt nyertünk toxikus fémeket tartalmazó beltéri aeroszol szerkezetéről, összetételéről és forrásairól. (3) Emissziós epizódokból származó részecskék összetételéből sikeresen azonosítottunk több forrást, amire ?bulk? analitikai technikákkal nem volt lehetőség. | The scope of the project was to widen the field of aerosol research carried out in the Laboratory of Ion Beam Applications of the ATOMKI in order to reach a better understanding on the characteristics, origin and effects of the aerosols characteristic to the region. Main results achieved in the project are the following: The available sampling techniques were improved in the direction of monitoring short term changes of the aerosol components. Several sampling campaigns were carried out to determine the mass size distribution and the hourly variation of the aerosol elemental components. Sources of the Debrecen urban aerosol were determined by factor analysis. Emission episodes and long range transport episodes were observed. Mass size distribution data served as input parameter for the determination of lung deposition probabilities by stochastic lung model calculations. A measurement setup was developed at the Debrecen scanning nuclear microprobe facility which enables the total quantitative analysis of microparticles and microstructures for the range of elements H to U. The setup was successfully applied in the following aerosol studies: (1) Identification and characterization of desert dust particles originating from Saharan dust intrusion in the Debrecen atmosphere, (2) Characterization of indoor aerosol containing toxic heavy metal (3) Identification of sources of aerosol particles originating from emission episode

ÚJ TIPUSÚ POLIMERGÉLEK KIFEJLESZTÉSE GYÓGYSZERÉSZETI ALKALMAZÁSOKRA = DEVELOPMENT OF NOVEL SMART POLYMER GELS FOR PHARMACEUTICAL APPLICATIONS

Poliszukcinimid- és poliaszparaginsav (PASP) alapú biokompatibilis géleket állítottunk elő és tanulmányoztuk ezek gélkollapszuson alapuló nyitó-záró mechanizmusát. A hálóláncok hidrofil/hidrofób jellegét különböző polaritású molekulák főlánchoz történő ojtásával módosítottuk, így multifunkcionális polimer géleket nyertünk.. A hálóláncok szerkezetét FTIR, NMR, SAXS, GPC és WAXS technikákkal vizsgáltuk. Tanulmányoztuk különböző méretű gélgömbök duzzadási kinetikáját a kooperatív diffúziós együttható meghatározása céljából. Vizsgáltuk metoprolol hatóanyag ((RS)-1-[4-(2-methoxyethyl)phenoxy]-3-propan-2-ylamino-propan-2-ol), valamint kalcium és aluminium ionok PASP gélekből való kioldódásának, valamit a duzzadásfok időfüggésére gyakorolt hatását. A munka jelentős része koreai és japán kutatási együttműködés keretében történt. | Chemically cross-linked biocompatible poly(aspartic acid) (PASP) gels were prepared by the hydrolysis of poly(succinimide) (PSI). We have modified the hydrophyl-hydrophobic character of network chains by grafting. FTIR, NMR, SAXS, GPC és WAXS techniques were used to characterize the structure of network chains as well as the degree of grafting. The PASP gels show a reversible volume phase transition as a function of pH and in the presence of calcium ions. Kinetics of hydrolysis induced swelling as well as pure swelling of PSI and PASP gels were studied. The release kinetics of metoprolol ((RS)-1-[4-(2-methoxyethyl)phenoxy]-3-propan-2-amino-propan-2-ol) drug as well as that of calcium and aluminum ions has been studied together with their influence on the swelling kinetics of spherical gels