• Materiály bez elektrického odporu pri teplote kvapalného dusíka
• Štatistické metódy konštrukcie intervalových odhadov pre variančný komponent
• Magnetometrická metóda vyšetrovania relaxácie feromagnetických mikročastíc rozptýlených v modelovom intracelulárnom prostredí

Výsledok 1: Materiály bez elektrického odporu pri teplote kvapalného dusíka

Projekty: VEGA 2/4091/04 a 2/7083/27

Riešitelia: A. Cigáň, J. Maňka, M. Kopčok, F. Hanic, K. Jurča

V oddelení magnetometrie bol pripravený keramický materiál - vysokoteplotný supravodič na báze ytria-bária-medi a kyslíka (YBCO). Elektrický odpor pripravených YBCO supravodičov zaniká pri charakteristickej, tzv. kritickej teplote Tc mínus 181 °C. Táto teplota je o 15 °C vyššia, ako je bežne dostupná teplota skvapalneného plynu dusíka. Študovali sme zmeny vlastností YBCO materiálu pomocou nahradenia medi (až do úrovne 40 %) v základnej nominálnej kompozícii skandiom. Pridávanie skandia malo iba slabý vplyv na kritickú teplotu a šírku teplotného prechodu ∆Tc do supravodivého stavu. Zistili sme, že skandium tvorí so základným systémom tuhý roztok až do úrovne substitúcie 5 % medi. Pri ďalšom zvyšovaní úrovne skandia sa začína tvoriť nová nesupravodivá fáza, ktorá by mohla patriť do rodiny paramagnetických Ba-Cu-Sc-O fáz. Vyššie úrovne skandia tak silne menia mikroštruktúru, ako aj objemové magnetizačné vlastnosti pripravených vzoriek ako ukazuje obrázok. Skandiom dopovaný supravodič by mohol byť užitočný pri štúdiu vzájomného vplyvu supravodivosti a magnetizmu.

Obrázok: Porovnanie magnetizačných kriviek typických sintrovaných vzoriek dopovaných s 0, 10 a 33 % skandia. So zrastajúcou úrovňou skandia sa zhoršuje magnetizácia vzoriek.

Publikácia:

Výsledok 2: Štatistické metódy konštrukcie intervalových odhadov pre variančný komponent

Projekt: APVV RPEU-0008-06; VEGA 1/3016/06

Riešitelia: B. Arendacká

Bola návrhnutá nová alternatívna konštrukcia a porovnanie konfidenčných intervalov pre variančný komponent, zodpovedajúci náhodnému faktoru v zmiešaných lineárnych modeloch s dvomi variančnými komponentami. Ukázali sme, že interval pôvodne navrhnutý El-Bassiounim (Communications in Statistics, 1994), ktorý bol odporúčaný na použitie len na základe výsledkov simulácií, má aj teoreticky zaručenú požadovanú pravdepodobnosť pokrytia v istých limitných situáciách. Vo všeobecnosti je pre jeho pravdepodobnosť pokrytia zaručené dolné ohraničenie, keďže, ako sme ukázali, tento interval môže byť skonštruovaný pomocou postupu navrhnutého Williamsom (Biometrika, 1962). Na základe uvedených zistení možno El-Bassiouniho interval považovať za štandard, s ktorým možno porovnávať nové konfidenčné intervaly získané metódou zovšeobecnenej inferencie. Simulačné výsledky potvrdili kvality El-Bassiouniho intervalu a ukázali, ktoré zo zovšeobecnených konfidenčných intervalov sú s týmto intervalom porovnateľné. Tiež bolo poukázané na vzájomné súvislosti medzi jednotlivými zovšeobecnenými konfidenčnými intervalmi.

Obrázok: Ilustrácia konštrukcie približného konfidenčného intervalu pre variančný komponent v lineárnom modeli s náhodnými efektami pomocou Williamsovho postupu.

Publikácie:

Výsledok 3: Magnetometrická metóda vyšetrovania relaxácie feromagnetických mikročastíc rozptýlených v modelovom intracelulárnom prostredí

Projekty: APVV-51-059005 a VEGA 2/7084/27

Riešitelia: J.Maňka, I .Šimáček, P. Jurdák, M. Škrátek

Sprievodnym javom, ktorý nastáva po magnetizácii feromagnetických látok nachádzajúcich sa v biologických objektoch, je relaxačný proces. Pôsobením živého organizmu sa v závislosti na čase mení orientácia vektorov magnetických momentov feromagnetických mikročastíc (FMC), čím sa postupne znižuje celková úroveň meraného magnetického signálu. Prevažná časť pohybu FMC sa deje v intracelulárnom prostredí, napr. v alveolárnych makrofágoch, alebo v hepatálnych proteínoch ako sú hemosiderín resp. feritín. Pretože je väčšinou problémom extrahovať tieto biologické komplexy zo živého organizmu, uskutočnili sme sériu meraní vzoriek zmagnetizovaných FMC Fe₃O₄ v médiach, ktoré modelujú in vitro relaxačný proces v intracelulárnom prostredí. Uskutočnili sa merania relaxačných charakteristík so sadami vzoriek práškových fero- a ferimagnetických materiálov (Fe₃O₄ a g-Fe₂O₃), ktoré boli disperzované v diamagnetickom prostredí epoxidu 371 s viskozitou h = 20 Pa.s alebo v dimetylpolysiloxane s h = 0.2 Pa.s. Zároveň boli merané relaxačné charakteristiky remanentnej magnetickej indukcie pre rôzne úrovne magnetizačného poľa (6, 30 a 120 mT). Teoretický rozbor nameraných relaxačných priebehov však ukázal, že okrem vplyvu viskozity a úrovne externých magnetických polí, je potrebné zahrnúť aj interakcie jednotlivých FMC. Získané poznatky budú využívané pri modelovaní relaxácie magnetických substancií v prostredí živých buniek a štruktúr a budú slúžiť na kompenzáciu výstupných údajov pri biomagnetometrických meraniach živých organizmov. Výsledok bol získaný v spolupráci s Lekárskou fakultou UK Bratislava.

Publikácia:

• JURDÁK, Peter - KOPÁNI, M. - ŠIMÁČEK, Ivan – MAŇKA, Ján – ŠKRÁTEK, Martin. Magnetometric measurements of ferromagnetic micro-particles dispersed in medium approximating the intracellular environment. In 2007 MRS Fall Meeting. Boston, MA, November 26-30, 2007. Poster.