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Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: Daylighting is fast emerging globally as a popular clean energy technology to compliment artificial electrical lighting. Unlike traditional artificial lighting, however, the variability of the sun due to geographical, geometrical and climatic variations presents a major challenge to engineers and architects involved in daylighting system design, particularly for critical tasks such as reading. This project evolved out of the need to be able to fully describe the performance of daylighting applications in order to aid and validate the design, improvement and installation of such systems. The primary focus of the project was to design, develop and test a system that is able to record and convey the variability of light, within an interior space, in terms of the spatial and time domains for the monitoring of daylighting applications, at a fraction of the cost of similar commercially available systems. Several potential sensors underwent stringent selection and testing procedures to determine which would meet the project requirements. The selected Sharp GA1A2S100LY sensing device proved to be the most suitable and was developed and included in a microcontroller based system to record illumination levels at multiple locations simultaneously. The sensor was selected and developed to match the spectral sensitivity of the human eye within the range of 0-1500 lux. The PIC18F8722 Explorer Demonstration Board manufactured by Microchip was selected to control all system operations. The board interfaces with each illuminance sensor and records the measured data, in text format in a .txt file on an SD card, in the PICtail daughter board SD card module. The system was able to record data from 64 sensors, simultaneously, at predefined time intervals and to store it for later processing. The data was then refined and used to generate easy to interpret visual representations of the illumination characteristics of the measured area as a function of time. The data is imported from the SD card text file to Microsoft Excel where a constant, predetermined, correction factor is applied to the data. A MATLAB program was developed to read the corrected data from the Excel spreadsheet and give an animated display of the progression of the illumination characteristics over the period for which the measurements were taken. Testing conducted with the system was done in an area supplied with daylight from two passive zenithal light pipes. The use of the system, under these conditions, proved effective with the system able to accurately convey the hourly, daily and seasonal variability of light within the measured area over a period of time. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Dagbeligting ontwikkel teen 'n hoë pas wêreldwyd as 'n gewilde vorm van skoon energie tegnologie. Die doel van dagbeligting is om kunsmatige elektriese beligting aan te vul. In teenstelling met tradisionele kunsmatige beligting, bied die die son 'n verskeidenheid van groot uitdagings vir ingenieurs en argitekte betrokke in die ontwerp van 'n dagbeligting stelsel, veral vir take van kritieke belang insluitend die vermoë om te kan lees. Uitdagings sluit in: Geografiese-, geometriese-, asook klimaatstoestand veranderlikes. Hierdie projek het ontwikkel vanuit die behoefte om ten volle die werksverrigting van dagbeligting toepassings te kan beskryf om sodoende die ontwerp, bevordering en installering van dagbeligting stelsels te steun en te bevestig. Die hooffokus van die projek was om 'n stelsel te ontwerp, ontwikkel en te toets wat die vermoë het om die veranderlikheid van lig, binne 'n binneruimte, in terme van ruimtelike- en tydsdomeine op te neem en hierdie oor te dra vir die monitor van dagbeligting toepassings, teen 'n fraksie van die koste van 'n soortgelyke kommersieel beskikbare stelsel. Verskeie moontlike sensors het streng keuring- en toetsprosedures ondergaan om te bepaal watter sensors aan die projek vereistes sal voldoen. Die sensor wat gevind was as die mees toepaslike, bepaal deur die resultate verkry vanaf die keuring- en toetsprosedures, was die Sharp GA1A2S100LY sensor toestel. Hierdie toestel was ontwikkel en ingesluit in 'n mikroverwerker beheerstelsel om beligtingsvlakke by verskeie liggings terselfdertyd op te neem. Verder, was die sensor gekies en ontwikkel om die spektrale sensitiwiteit van die menslike oog te ewenaar, binne die reik van 0 – 1500 lux. Die PIC18F8722 Explore Demonstration Board vervaardig deur Microchip was gekies om alle stelsel bedrywighede te beheer. Die bord kommunikeer met elke illuminansievlaksensor en neem die gemete data op, in teks formaat in 'n .txt lêer wat dan op 'n SD kaart gestoor word, in die PICtail Daughter Board SD kaart module. Die stelsel kon data van 64 sensors, gelyktydig, opneem by voorafbepaalde tydsintervalle en dit dan stoor vir verdere verwerking later. Die data was dan verfyn en gebruik om maklik-om-te- interpreteer visuele voorstellings van die beligtingseienskappe van die gemete area as 'n funksie van tyd te genereer. Die data, gestoor as 'n .txt lêer, word ingevoer van die SD kaard in Microsoft Excel in waar 'n konstante, voorafbepaalde regstellingsfaktor op die data toegepas word. A MATLAB program was ontwikkel om die gekorrigeerde data te lees vanaf die Excel werkblad en 'n geanimeerde voorstelling, van die vordering van die beligtingseienskappe oor die tydperk waarvoor die lesings geneem was, terug te voer. Toetse uitgevoer met die stelsel was uitgevoer in 'n vertrek, voorsien met daglig van twee passiewe “zenithal” beligtingspype. Die gebruik van die stelsel, onder hierdie kondisies, blyk effektief. Die stelsel is in staat om akkuraat die uurlikse, daaglikse, asook die seisoensveranderlikheid van lig, binne die afgemete area oor ʼn tydperk van tyd, weer te gee.

La fusion sélective par laser (SLM), en tant que technologie de fabrication additive émergente, permet la fabrication de pièces complexes et de conception avancée. Cette technologie est particulièrement adaptée aux applications biomédicales, telles que la production d'implants personnalisés. Les alliages de titane, en particulier le Ti6Al4V, sont largement utilisés dans les industries médicales en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques et de leur biocompatibilité. Afin de développer une substitution osseuse spécifique, l'étude présente s'est concentré sur les propriétés mécaniques, le post-traitement, la conception légère et les propriétés biologiques d'un matériau en Ti6Al4V fabriqué par SLM. Les résultats les plus importants de ce travail sont répertoriés ci-après.La microstructure des échantillons de Ti6Al4V ainsi formée s’est avérée dominée par la phase martensite α aciculaire. Le traitement par compression isostatique à chaud (HIP) entraîne une réduction significative des défauts internes, tels que les pores résiduels et les fissures internes. L'échantillon fabriqué n’ayant pas subi de traitement possède une faible résistance à la fatigue et un comportement en ductilité peu satisfaisant. Au contraire, l'échantillon traité thermiquement (HT) présente une résistance à la traction réduite. Toutefois, le comportement à la traction et la résistance à la fatigue sont améliorés par rapport à l'échantillon n’ayant pas subi de traitement. Le traitement HIP a également entraîné une réduction de la résistance à la traction mais a amélioré la ductilité et le comportement à la fatigue grâce à l'élimination des défauts internes.Afin d'améliorer la résistance à la fatigue d'un matériau en Ti6Al4V fabriqué par SLM, une technologie avancée de traitement par attrition mécanique de surface (SMAT) a été appliquée au cours de ce travail. Les résultats indiquent qu'un traitement de type SMAT peut introduire une couche nanostructurée sur la surface de l'échantillon. La nanostructure peut entraîner une augmentation de la résistance mécanique et des contraintes résiduelles de compression dans la couche de surface. En conséquence, l’échantillon traité par SMAT a montré une amélioration significative de la résistance à la fatigue par rapport à celui non traité dans les régimes de fatigue à cyclage faible et élevé. De plus, une oxydation par micro-arc (MAO) a été proposée pour améliorer l'activité biologique en formant un film oxydé avec du calcium (Ca) et du phosphore (P) sur la surface du Ti6Al4V fabriqué par SLM. La microstructure, la morphologie et les compositions chimiques du film de MAO préparé pour différentes tensions ont été caractérisées. Les résultats montrent qu'un revêtement comportant une proportion de Ca et de P est formé en surface du matériau Ti6Al4V fabriqué par SLM, et que cette couche a bien adhéré au substrat après le traitement au MAO. On peut en conclure que le traitement par MAO peut améliorer l'activité biologique du Ti6Al4V fabriqué par SLM.Des unités octaédriques avec des tailles de pores de 500, 600 et 700 μm et un taux de porosité de 60% et 70% ont été conçues, puis les structures poreuses correspondantes ont été fabriquées par SLM. Les effets du diamètre des pores et de la porosité sur les propriétés mécaniques des échafaudages poreux en Ti6Al4V fabriqués par SLM ont été systématiquement étudiés. Afin d'évaluer les performances biologiques, des tests in vitro/vivo ont été menés pour étudier la prolifération, la différenciation des cellules et la croissance osseuse sur les échafaudages poreux de Ti6Al4V fabriqués par SLM. L'étude indique que l'échafaudage poreux avec une taille de pore de 500 μm et une porosité de 60% est relativement prometteur pour la reproduction des défauts osseux. / Selective laser melting (SLM), as an emerging additive manufacturing technology, enables manufacturing complex parts with advanced design. This technology is particularly suitable for biomedical applications, such as the production of personalized implants. Titanium alloys, and particularly Ti6Al4V, are widely used in medical industries because of their excellent mechanical properties and biocompatibility. In order to develop a specific bone substitution, the present research focuses on mechanical properties, post-treatment, light design and biological properties of SLM Ti6Al4V. The most important advances of this work are listed below.The microstructure of SLM Ti6Al4V samples was found to be dominated by acicular martensitic phase. Hot Isostatic Pressing (HIP) treatment resulted in a significant reduction of internal defects, such as residual pores and internal cracks. Untreated samples showed a poor fatigue resistance and low ductility. Heat treated samples (HT) exhibited a reduced tensile strength. However, the tensile behavior and fatigue resistance were improved in comparison with untreated samples. HIP treatment also reduced the tensile strength but improved ductility and fatigue behavior by eliminating internal defects.In order to improve the fatigue resistance of SLM Ti6Al4V, an advanced Surface Mechanical Attrition (SMAT) treatment technology was applied in the frame of this work. The results indicate that SMAT can introduce a nanostructured layer on the surface of samples. This nanostructure may result in an increase in mechanical strength and provide residual compressive stresses in the surface layer. As a result, SMAT samples demonstrated a significant improvement in fatigue strength in comparison with untreated samples, in both low and high cycling fatigue regimes. In addition, micro-arc oxidation (MAO) was performed to enhance the biological activity by forming an oxidized film with calcium (Ca) and phosphorus (P) on the surface of SLM Ti6Al4V. The microstructure, morphology and chemical compositions of the MAO film prepared with different voltages were characterized. The results show that a coating with Ca and P was formed on the surface of SLM Ti6Al4V, and that it bonded well to the substrate after MAO treatment. It can be concluded that MAO treatment can improve the biological activity of SLM Ti6Al4V parts.Octahedral scaffold structures with a pore size of 500, 600 and 700 μm and porosity levels of 60% and 70% were designed, and corresponding porous structures were manufactured by SLM. The effects of pore diameter and porosity level on mechanical properties of SLM Ti6Al4V porous scaffolds, were systematically studied. In order to evaluate biological performances, in vitro / vivo tests were conducted to study proliferation, cell differentiation and bone growth on SLM Ti6Al4V porous scaffolds. The study indicates that porous scaffolds with a pore size of 500 μm and a porosity level of 60% is promising for the reproduction of bone defects.

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Privacy is becoming increasingly important due to the advent of e-commerce, but is equally important in other application domains. Domain applications frequently require customers to divulge many personal details about themselves that must be protected carefully in accordance with privacy principles and regulations. Here, we define a privacy ontology to support the provision of privacy and help derive the level of privacy associated with transactions and applications. The privacy ontology provides a framework for developers and service providers to guide and benchmark their applications and systems with regards to the concepts of privacy and the levels and dimensions experienced. Furthermore, it supports users or data subjects with the ability to describe their own privacy requirements and measure them when dealing with other parties that process personal information. The ontology developed captures the knowledge of the domain of privacy and its quality aspects, dimensions and assessment criteria. It is composed of a core ontology, which we call generic privacy ontology and application domain specific extensions, which commit to some of application domain concepts, properties and relationships as well as all of the generic privacy ontology ones. This allows for an evaluation of privacy dimensions in different application domains and we present case studies for two different application domains, namely a restricted B2C e-commerce scenario as well as a restricted hospital scenario from the medical domain.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 sept. 2007). Bibliogr.

US asthma prevalence increased by five million in the last decade and health care spending for the disease increased from $53 billion to $56 billion. Children are more likely than adults to have an asthma attack and its estimated that 1-in-10 youth has asthma. Despite initiatives to promote adherence to practice guidelines, childhood asthma emergency room) visits, and hospitalizations remain steady while the number of asthma deaths have increased over a 17-year period. Preliminary studies find the majority of adolescents prefer smartphones as a means of education and guidance. A modified Technology Acceptance Model (TAM) survey was comprised of 15 statements that explored providers' acceptance of smartphone applications (apps) as an adjunct strategy for management of asthma among adolescents in the outpatient setting. Current insight in adolescent asthma demonstrates multifaceted disparities in care stemming from biological and developmental transitions unique to adolescents. The quantitative, descriptive design of the project assessed two factors integral to the TAM related to provider acceptance and perception: 1) Perceived use (PU), and 2) Perceived ease of use (PEU). The survey sample consisted of 18 providers. Overwhelmingly, the majority of providers surveyed favored use of a smartphone app for adolescent asthma and believed apps had the potential to improve the quality of adolescent asthma management. Most participants agreed; smartphone apps might help accomplish benchmarks for adolescent asthma management. Numerous studies demonstrate adolescents’ preference for technological interventions for self-management of their asthma symptoms. The survey results reinforce the willingness of providers to accept asthma smartphone apps as a potential adjunct management strategy for adolescent asthma. Additional studies involving providers are required to further explore provider attitudes of acceptance and rejection relating to smartphone apps for chronic health conditions.

Les utilisateurs experts de SIG (Systèmes d'Information Géographique) doivent souvent mettre en relation et comparer des représentations hétérogènes d'une même région géographique. Par exemple, la mise à jour des bases des données géographiques, comme OpenStreetMap, nécessite une comparaison entre des cartes existantes et des images satellite récentes. Les moyens de combiner les cartes sont pourtant souvent limités à des techniques qui ne prennent pas en compte les données contenues dans les cartes, comme des techniques de superposition qui permettent de varier l'opacité de la couche supérieure. Ces techniques n'appuient pas efficacement les utilisateurs dans des tâches dans les domaines de l'analyse de crime ou la planification urbaine. Cette thèse vise à proposer des nouvelles transitions interactives pour combiner différentes représentations en une, soit de façon spatiale (multiplexage spatial) ou temporelle (multiplexage temporel). Afin de mieux comprendre les limites des techniques existantes, la première contribution de cette thèse est une évaluation de cinq techniques de comparaison de cartes interactives. On caractérise ces techniques par rapport à leur niveau de perturbation visuelle, de division de l'attention et leur stratégie de recherche. Pour les évaluer, on demande aux participants de trouver des différences entre des images aériennes et des cartes topographiques (modifiées à la main en ajoutant six types de différences). Les résultats suggèrent que les techniques qui superposent les couches sont plus efficaces que les techniques que les juxtaposent et qu'une stratégie de recherche motrice peut apporter des bénéfices pour certaines tâches. D'après les résultats de l'évaluation et des entretiens avec des utilisateurs experts en GIS, on introduit MapMosaic, la deuxième contribution de cette thèse. MapMosaic est une technique nouvelle de multiplexage spatial pour combiner des cartes. Ce modèle de composition dynamique permet aux utilisateurs de créer et manipuler des régions de composition locale de façon interactive, en considérant l'information sémantique et les attributs des objets et des champs. On a évalué MapMosaic en utilisant deux approches: premièrement, on compare son modèle d'interaction au modèle de QGIS (un logiciel SIG très utilisé) et MAPublisher (un outil cartographique professionnel) en utilisant les “Dimensions Cognitives” et avec une comparaison analytique, les résultats suggèrent que le modèle de MapMosaic est plus flexible et peut mieux appuyer les utilisateurs dans leur tâches. Ensuite, on rapporte des retours utilisateurs des experts qui confirment le potentiel de MapMosaic, grâce à des cas d'utilisation précis. Le multiplexage spatial peut être très utile pour comparer différentes couches géographiques. Cependant, le multiplexage temporal pourrait être plus approprié pour la représentation des dynamiques, puisque les changements peuvent être animes. Ceci pourrait être utile de façon particulière pour présenter des changements entre des images satellites, par exemple, pour montrer les effets du réchauffement climatique. Ainsi, la troisième contribution de la thèse est Baia: un cadre pour créer des transitions animées avancées, appelles plans d'animation, entre des couples d'images avant après. Baia est basé sur un modèle de transition par pixel qui permet de créer des animations très variées. Il reste simple d'utilisation grâce à des primitives d'animations prédéfinies permettant de représenter des changements géographiques communs facilement. On décrit le modèle et l'outil d'édition d'animation associé et deux études avec utilisateurs. Le premier suggère que les animations crées avec Baia sont perçues comme plus réalistes et focalisent mieux l'attention des spectateurs et le deuxième rassemble des retours sur l'outil d'édition d'animations. / GIS experts often need to relate and compare heterogeneous geographical representations of the same region. For example, existing maps are compared to recent satellite imagery to update geographic databases, like OpenStreetMap. The means to do so, are, however often limited to data agnostic techniques such as overlaying the representations with some degree of translucency or swiping between layers. These techniques do not support users effectively in their tasks in domains such as crime analysis or urban planning. This thesis aims at proposing new interactive transitions to combine those multiple representations into one, either spatially (spatial multiplexing) or temporally (temporal multiplexing).To better understand the limits of existing approaches, this thesis first contribution is an evaluation of five interactive map comparison techniques. We characterise these techniques in terms of visual interference, user attention and scanning strategy. We evaluate them by asking participants to find differences between real satellite imagery and topographic maps, that we purposefully modified introducing six kinds of differences. Results suggest that techniques that superimpose the layers are more efficient than techniques that juxtapose them and that having a more motor driven scanning strategy can be beneficial for some tasks. Drawing from the evaluation results and interviews with GIS experts, the second contribution of this thesis is MapMosaic: a novel spatial multiplexing technique to combine geographical layers. This dynamic compositing model enables users to interactively create and manipulate local composites of multiple vector and raster map layers, taking into account the semantics and attribute values of objects and fields. We evaluate MapMosaic using two approaches: first we compare MapMosaic’s interaction model to QGIS’ (a widely used desktop GIS) and MAPublisher’ (a professional cartography tool) using the ‘Cognitive Dimensions’ framework and through an analytical comparison, suggesting that MapMosaic’s model is more flexible and can support users more effectively in their tasks. Secondly, we report on feedback obtained from experts, which further confirms the potential of MapMosaic, by describing precise scenarios where it could be useful. Spatial multiplexing can be very useful when comparing different geographical layers. However, time multiplexing might be more suitable to represent dynamics, as changes can be animated. This can be particularly useful when presenting evolution across satellite images, to illustrate effects of climate change or a natural disaster’s impact. Thus, the third contribution of this thesis is Baia: a framework to create advanced animated transitions, called animation plans, between pairs of before-and-after images. Baia relies on a pixel-based transition model that gives authors much expressive power, while keeping animations for common types of changes easy to create thanks to predefined animation primitives. We describe the model and the associated animation editor. We also report on two user studies: the first one suggests that advanced animations are perceived as more realistic and better at focusing viewer’s attention than monolithic blending, and the second one gathers feedback about the usability of Baia’s animation editor prototype.

Les recherches décrites dans ce travail appartiennent à une branche de la science relativement jeune et interdisciplinaire, la nanophotonique. Les projets réalisés avaient pour objectif de décrire les phénomènes qui apparaissent lors de l’irradiation par un faisceau lumineux d’un matériau restreint à la dimension de quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres. Les phénomènes qui ont été examinés sont la génération d’absorption, de dispersion et d’émission fluorescente ainsi que le renforcement d’émission fluorescente et le renforcement du champ électromagnétique à une échelle plus petite que la limite de diffraction restreignant l’optique classique. Dans cette thèse, j’ai profité de nouvelles propriétés de la matière générées quand les dimensions sont réduites à l’échelle nanométrique (10-9 m). Elles se distinguent significativement des propriétés classiques qui caractérisent un matériau de plus grandes dimensions. Le changement de propriétés résulte de la limitation spatiale de la structure du nuage d'électrons et de l’augmentation du rapport entre la surface du matériau et son épaisseur. 23 Les particules plasmoniques, largement décrites dans ce travail, en sont un excellent exemple puisque leurs colloïdes possèdent une section efficace d'absorption très importante dans le domaine visible. Un colloïde peut présenter des couleurs différentes en fonction des formes, des dimensions et de la composition des particules qui le constituent, contrairement à une surface métallique qui ne doit son aspect qu'à la réflexion presque totale de la lumière visible et au lustre métallique. À l’échelle nanométrique, nous avons affaire à la résonance plasmonique de surface, un phénomène qui ouvre la porte à la manipulation, à la modification et au renforcement du champ électromagnétique autour de la nanostructure métallique. La possibilité de concentrer la lumière autour d’une nanoparticule au-dessous de la limite de diffraction a trouvé un bon nombre d’applications, dont la microscopie en champ proche, la spectroscopie Raman exaltée de surface (ang. Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS), la théranostique , la production de lecteurs de carte mémoire ou de cellules photovoltaïques. Les recherches décrites dans ce travail ont un caractère interdisciplinaire, elles améliorent nos connaissances dans le domaine de la synthèse de nanostructures plasmoniques, et des méthodes de séparation permettant d'obtenir des colloïdes qui contiennent des nanoparticules presque monodispersives. La méthode de synthèse d'un nouveau métamatériau, produit lors du transfert des nanobâtonnets d’or de l’eau à l’isopropanol, a aussi été présentée dans cette thèse. Par ailleurs, ces recherches ont montré une forte exaltation du champ électromagnétique parmi les nanoparticules. J’ai aussi dénoté une application potentielle de ce matériau en tant que substrat pour la détection de biomolécules. En outre, j’ai préparé des nanocoques d’or largement stables et dont l’épaisseur de dorure est contrôlée. À l’aide de la technique Z-scan, j’ai fait la mesure des propriétés non-linéaires des nanocoques d’or et je les ai comparées avec celles des nanobâtonnets d’or et de colorants organiques en indiquant une application possible. J’ai discuté aussi d'une nouvelle méthode de biofonctionnalisation des nanobâtonnets d’or qui m’a permis de créer un marqueur afin de visualiser des cellules vivantes. Il est aussi possible de convertir l’énergie lumineuse en énergie thermique par le biais des nanostructures plasmoniques, ce qui pourrait trouver d’autres applications intéressantes dans les recherches en théranostique. / This dissertation shows the experimental results, which I strongly believe prove the possibility of application the proposed bioprobe in theranostics treatment. The advantages and disadvantages of the probe were discussed on the basis of imaging of cancer cells, toxicity and fluorescent efficiency. It is important to mention that the process of synthesis of the biomarker was controlled on each step, starting from the selection of appropriate size and shape of the core, through optical characterization, effective way of biofunctionalization and finally application in cell visualization.At first, I presented an improved method of separation of distinct shapes of gold nanoparticles from a heterogeneous mixture. The method of centrifugation in a glucose density gradient was applied in order to get homogenous fractions. The procedure of sample preparation, centrifugation and collection of the separated nanoparticles is described. Moreover, I discussed the synthesis with and without Ag+ ions added to the growth solution.Then, I had a closer look on transferring procedure of the NRs from water into IPA solvent, which induce self-organization of the nanoparticles. Optical characterization as well as recorded ATR spectra gave the foundations to understanding of the assembly process taking place. Additionally the work is enriched with the theoretical calculations indicating that individual self-assembled nanostructures show strong light polarization dependent properties. The electric field localized in the gap between NRs is estimated to be enhanced over 350 fold.In the next part of my thesis I have performed a systematic and quantitative description of the interactions of NRs with light (femtosecond laser pulses, 130 fs, 800 nm) in order to characterize the optical properties and design NRs with specific functionalities. In this work I focused on the investigation of structural changes of the NRs and the parameters influencing the reshaping, like surface modification using sodium sulfide, laser power and the position of the longitudinal surface plasmon resonance band (l-SPR) with respect to the laser wavelength.In the next part of the thesis I have quantified the probability of simultaneous absorption of two photons by plasmonic nanoparticles: gold nanorods and gold nanoshells, and by several dye molecules, by using the open-aperture Z-scan technique available in the laboratory at WUT in Poland. At first, I started from fabrication of stable and highly monodisperse NSs suspensions in water, with a varying degree of gold coverage. Then, the NLO properties of the nanoshells were quantified in terms of the two-photon absorption coefficient (α2), the nonlinear refractive index (n2), and the saturation intensity for one-photon absorption (Isat), which are extensive quantities. Then I calculated the two-photon absorption cross-section (σ2) taken per nanoparticle, which was also interpreted in terms of the merit factor σ2/M (where M is the molar mass of the nanoparticle), the quantity suitable for comparisons with other types of nonlinear absorbers.Finally, in the last chapter I have combined the results and knowledge from all previously described experiments in order to propose a new bioprobe. The probe is based on NR functionalized by DNA strand with attached fluorophore. The distance between gold surface and dye is selected in a such way as to maximize the fluorescent emission. The viability tests show low toxicity for cells and high compatibility. I showed that biofunctionalized NRs can provide fluorescent labeling of cancer cells and enable effective photothermal therapy. This is one of the first demonstrations of coupling a bioimaging application to a cancer therapy application using NRs targeted against a clinical relevant biomarker. I hope that the future studies will extend the in vitro concept demonstrated here to in vivo animal experiments.