Light-induced change of Si-H bond absorption in hydrogenated amorphous silicon

Device-quality a-Si:H films were prepared by glow discharge CVD with pure or H-diluted silane as well as by hot-wire CVD. The hydrogen content was varied from similar to 2 to 15 at. %. The Si-H bond absorption and its light-soaking-induced changes were studied by IR and differential IR absorption spectroscopes. The results indicate that the more stable sample exhibits an increase of the absorption at wave number similar to 2000 cm(-1), and the less stable one exhibits a decrease at similar to 2040 cm(-1) and an increase at similar to 1880 cm(-1).

A new type of highly efficient luminescent material - The system Al2O3-B2O3 containing Ce3+ and Tb3+ ions

The system Al2O3-B2O3 containing Ce3+ and Tb3+ ions was investigated for the first time. It was found that certain compositions give rise to a new highly efficient green luminescent material.

A new phosphate, KMgY(PO4)(2), isostructural with xenotime

A new phosphate, KMgY(PO4)(2), isostructural with xenotime, was firstly reported in detail. It crystallizes in tetragonal system with space group I4(1)/amd (No. 141). The cell parameters were obtained from X-ray powder diffraction data with a=0.6886, c=0.6025 nm, 2=2. The proposed structure of KMgY(PO4)(2) was further confirmed by its vibrational spectra, IR and Raman spectra, which were also compared with those of iso-structural YPO4.

STRUCTURE AND SITE-SYMMETRY INVESTIGATION ON THE HEXAGONAL KCAY(PO4)(2)

A new double phosphate, KCaY(PO4)(2), isostructural with hexagonal LaPO4, is reported. It crystallizes in the hexagonal system with a = 0.6903 nm and c = 0.6331 nm. Its vibrational spectra, IR and Raman spectra showed that the site symmetry of the PO4 anion slightly deviated from D-2 toward C-2.

RAMAN-SPECTROSCOPIC STUDY OF LAYER STRUCTURE COMPOUND [N-CNH2N+1NH3]2ZNCL4

The C-H stretching, C-H bending, C-C stretching and the low-frequency vibration regions have been investigated by Raman spectroscopy for [n-CnH2n+1NH3]2 ZnCl4 with n=7 approximately 12, 16. It is found that their frequency and relative intensities are related to the length of carbon chain in the molecules and present the odd-even effect to carbon atom numbers in chain. Some changes in spectra are interpreted in terms of the different molecular packing and interaction of chain.

IR/Raman spectroscopy and DFT calculations of cyclic di-amino acid peptides. Part III: comparison of solid state and solution structures of cyclo(L-Ser-L-Ser)

B3-LYP/cc-pVDZ calculations of the gas-phase structure and vibrational spectra of the isolated molecule cyclo(L-Ser-L-Ser), a cyclic di-amino acid peptide (CDAP), were carried out by assuming C-2 symmetry. It is predicted that the minimum-energy structure is a boat conformation for the diketopiperazine (DKP) ring with both L-Beryl side chains being folded slightly above the ring. An additional structure of higher energy (15.16 kJ mol(-1)) has been calculated for a DKP ring with a planar geometry, although in this case two fundamental vibrations have been calculated with imaginary wavenumbers. The reported X-ray crystallographic structure of cyclo(L-Ser-L-Ser), shows that the DKP ring displays a near-planar conformation, with both the two L-Beryl side chains being folded above the ring. It is hypothesized that the crystal packing forces constrain the DKP ring in a planar conformation and it is probable that the lower energy boat conformation may prevail in the aqueous environment. Raman scattering and Fourier-transform infrared (FT-IR) spectra of solid state and aqueous solution samples of cyclo(L-Ser-L-Ser) are reported and discussed. Vibrational band assignments have been made on the basis of comparisons with the calculated vibrational spectra and band wavenumber shifts upon deuteration of labile protons. The experimental Raman and IR results for solid-state samples show characteristic amide I vibrations which are split (Raman:1661 and 1687 cm(-1), IR:1666 and 1680 cm(-1)), possibly due to interactions between molecules in a crystallographic unit cell. The cis amide I band is differentiated by its deuterium shift of ~ 30 cm(-1), which is larger than that previously reported for trans amide I deuterium shifts. A cis amide II mode has been assigned to a Raman band located at 1520 cm(-1). The occurrence of this cis amide II mode at a wavenumber above 1500 cm(-1) concurs with results of previously examined CDAP molecules with low molecular weight substituents on the C-alpha atoms, and is also indicative of a relatively unstrained DKP ring.

On the treatment of singularities of the Watson Hamiltonian for nonlinear molecules

The applicability of the Watson Hamiltonian for the description of nonlinear molecules—especially triatomic ones—has always been questioned, as the Jacobian of the transformation that leads to the Watson Hamiltonian, vanishes at the linear configuration. This results in singular behavior of the Watson Hamiltonian, giving rise to serious numerical problems in the computation of vibrational spectra, with unphysical, spurious vibrational states appearing among the physical vibrations, especially in the region of highly excited states. In this work, we analyze the problem and propose a simple way to confine the nuclear wavefunction in such a way that the spurious solutions are eliminated. We study the water molecule and observe an improvement compared with previous results. We also apply the method to the van der Walls molecule XeHe2.

Interacções intermoleculares fracas em materiais funcionais avançados: um estudo espectroscópico e computacional

A utilização combinada de espectroscopia vibracional e de cálculos envolvendo a teoria do funcional de densidade (DFT) possibilita o estudo de ligações de hidrogénio em fase condensada, assim como a análise da estrutura molecular dos sistemas em estudo. Por um lado, a espectroscopia vibracional permite a detecção de associações moleculares, enquanto os métodos computacionais auxiliam na obtenção de informação referente aos mecanismos de associação, nomeadamente no que diz respeito à possível estrutura de dímeros e compostos de inclusão em ciclodextrinas e às energias de interacção e de inclusão. O estudo que originou a presente dissertação pretende contribuir para o reforço da aplicação de estudos espectroscópicos e computacionais na elucidação de diversos fenómenos químicos, com especial destaque para o papel desempenhado por interacções intermoleculares fracas na estrutura e propriedades de materiais moleculares. No âmbito desta tese foram investigados os seguintes tópicos: polimorfismo e pseudopolimorfismo em sólidos farmacêuticos, transições de fase em misturas binárias de ácidos gordos, inclusão em ciclodextrinas, interacção de compostos farmacêuticos com superfícies metálicas e formação de agregados de água em materiais híbridos orgânicos-inorgânicos. Os sistemas foram analisados utilizando a espectroscopia vibracional – particularmente a espectroscopia de difusão de Raman – como técnica fundamental. Para uma melhor caracterização de processos envolvendo transições de fase, foram efectuados estudos com variação de temperatura, variação de humidade relativa e substituição isotópica. O estudo da interacção com superfícies metálicas foi realizado por espectroscopia de Raman intensificada à superfície. Dada a complexidade dos sistemas em estudo, a informação obtida por espectroscopia vibracional foi complementada por resultados de cálculos mecânico-quânticos. Em particular, os cálculos DFT foram utilizados para a optimização de geometrias e previsão de frequências vibracionais de moléculas e associações moleculares, permitindo assim a análise e interpretação de espectros vibracionais e a caracterização da estrutura de materiais.

Investigation of structural effects on the reactivity of heterocyclic bioactive compounds

Tese de dout., Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2008

Spectroscopie Raman de complexes de fer(II) et fer(III) à transition de spin

Les transitions de spin provoquent des changements de propriétés physiques des complexes de métaux du bloc d les subissant, notamment de leur structure et propriétés spectroscopiques. Ce mémoire porte sur la spectroscopie Raman de composés du fer(II) et du fer(III), pour lesquels on induit une transition de spin par variation de la température ou de la pression. Trois complexes de fer(II) de type FeN4(NCS)2 avec des comportements de transition de spin différents ont été étudiés : Fe(Phen)2(NCS)2 (Phen : 1,10-Phénanthroline), Fe(Btz)2(NCS)2 (Btz : 2,2’-bi-4,5-dihydrothiazine) et Fe(pyridine)4(NCS)2. Un décalage de l’ordre de 50 cm-1 est observable pour la fréquence d’étirement C-N du ligand thiocyanate des complexes FeN4(NCS)2, lors de la transition de spin induite par variation de la température ou de la pression. Il est possible d’utiliser cette variation de fréquence afin de tracer un profil de transition. Quatre complexes isomères de type FeL222(CN)2 (L222 : 2,13- diméthyl-6,9-dioxa-3,12,18-triazabicyclo[12.3.1]-octadéca-1(18),2,12,14,16-pentaène) ont également été étudiés. Un taux de décalage de l’ordre d’environ 0,03 cm-1/K est observé pour plusieurs bandes du complexe FeL222(CN)2. La bande à 1415 cm-1 disparaît à plus haute température au profit d’une bande à 1400 cm-1. Pour le complexe de chiralité R,R’, les bandes à 1008 cm-1 et 1140 cm-1 se déplacent vers des fréquences plus élevées à partir de 223 K. Les transitions de spin sont observées dans certains complexes de fer(III). Dans cette famille de composés, le complexe Fe(EtDTC)3 (EtDTC : N,N-diéthyldithiocarbamate) a été étudié . Aucun changement n’a été observé dans l’intensité des bandes d’étirement fer-soufre sur les spectres à température variable. Cependant, la bande Fe-S associée à la forme bas-spin à 530 cm-1 augmente en intensité au profit de la bande associée à la forme haut-spin à 350 cm-1 lors des mesures à haute pression, passant d’un rapport d’amplitude de 50% à pression ambiante à 80% à 21 kbar. Un dédoublement de la bande d’étirement C-N du ligand dithiocarbamate à 1495 cm-1 est également observé à des pressions supérieures à 5 kbar. Une comparaison des changements des fréquences de vibration de tous les complexes est effectuée.

Propriétés optiques dans l'infrarouge des nanotubes de carbone et du graphène

Les nanotubes de carbone et le graphène sont des nanostructures de carbone hybridé en sp2 dont les propriétés électriques et optiques soulèvent un intérêt considérable pour la conception d’une nouvelle génération de dispositifs électroniques et de matériaux actifs optiquement. Or, de nombreux défis demeurent avant leur mise en œuvre dans des procédés industriels à grande échelle. La chimie des matériaux, et spécialement la fonctionnalisation covalente, est une avenue privilégiée afin de résoudre les difficultés reliées à la mise en œuvre de ces nanostructures. La fonctionnalisation covalente a néanmoins pour effet de perturber la structure cristalline des nanostructures de carbone sp2 et, par conséquent, d’affecter non seulement lesdites propriétés électriques, mais aussi les propriétés optiques en émanant. Il est donc primordial de caractériser les effets des défauts et du désordre dans le but d’en comprendre les conséquences, mais aussi potentiellement d’en exploiter les retombées. Cette thèse traite des propriétés optiques dans l’infrarouge des nanotubes de carbone et du graphène, avec pour but de comprendre et d’expliquer les mécanismes fondamentaux à l’origine de la réponse optique dans l’infrarouge des nanostructures de carbone sp2. Soumise à des règles de sélection strictes, la spectroscopie infrarouge permet de mesurer la conductivité en courant alternatif à haute fréquence des matériaux, dans une gamme d’énergie correspondant aux vibrations moléculaires, aux modes de phonons et aux excitations électroniques de faible énergie. Notre méthode expérimentale consiste donc à explorer un espace de paramètres défini par les trois axes que sont i. la dimensionnalité du matériau, ii. le potentiel chimique et iii. le niveau de désordre, ce qui nous permet de dégager les diverses contributions aux propriétés optiques dans l’infrarouge des nanostructures de carbone sp2. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la spectroscopie infrarouge des nanotubes de carbone monoparois sous l’effet tout d’abord du dopage et ensuite du niveau de désordre. Premièrement, nous amendons l’origine couramment acceptée du spectre vibrationnel des nanotubes de carbone monoparois. Par des expériences de dopage chimique contrôlé, nous démontrons en effet que les anomalies dans lespectre apparaissent grâce à des interactions électron-phonon. Le modèle de la résonance de Fano procure une explication phénoménologique aux observations. Ensuite, nous établissons l’existence d’états localisés induits par la fonctionnalisation covalente, ce qui se traduit optiquement par l’apparition d’une bande de résonance de polaritons plasmons de surface (nanoantenne) participant au pic de conductivité dans le térahertz. Le dosage du désordre dans des films de nanotubes de carbone permet d’observer l’évolution de la résonance des nanoantennes. Nous concluons donc à une segmentation effective des nanotubes par les greffons. Enfin, nous montrons que le désordre active des modes de phonons normalement interdits par les règles de sélection de la spectroscopie infrarouge. Les collisions élastiques sur les défauts donnent ainsi accès à des modes ayant des vecteurs d’onde non nuls. Dans une deuxième partie, nous focalisons sur les propriétés du graphène. Tout d’abord, nous démontrons une méthode d’électrogreffage qui permet de fonctionnaliser rapidement et à haute densité le graphène sans égard au substrat. Par la suite, nous utilisons l’électrogreffage pour faire la preuve que le désordre active aussi des anomalies dépendantes du potentiel chimique dans le spectre vibrationnel du graphène monocouche, des attributs absents du spectre d’un échantillon non fonctionnalisé. Afin d’expliquer le phénomène, nous présentons une théorie basée sur l’interaction de transitions optiques intrabandes, de modes de phonons et de collisions élastiques. Nous terminons par l’étude du spectre infrarouge du graphène comportant des îlots de bicouches, pour lequel nous proposons de revoir la nature du mécanisme de couplage à l’œuvre à la lumière de nos découvertes concernant le graphène monocouche.

Complexation and ion removal studies of a polystyrene anchored Schiff base

This paper reports the synthesis of a series of six new polystyrene anchored metal complexes of Co(II), Fe(III), Ni(II), Cu(II), Zn(II), and dioxouanium(VI) using the polystyrene anchored Schiff base of 2-nitrobenzaldehyde and the corresponding metal salts. The metal salts used were anhydrous FeCl3, CoCl2 Æ 6H2O, Ni(CH3COO)2 Æ 4H2O, Cu(CH3- COO)2 Æ H2O, Zn(CH3COO)2 Æ 2H2O, and UO2(CH3COO) Æ 2H2O. Physico chemical characterizations have been made from diffuse reflectance and vibrational spectra, elemental analysis, magnetic measurements, and TG studies. The elemental analysis suggest a 1:2 metal:ligand ratio when the complexation has carried out at 70 C for about 12 h reflux. The ligand is monodentate and coordinates through the azomethine nitrogen. The Fe(III), Co(II), Ni(II), and Cu(II) complexes are all paramagnetic whereas Zn(II) and U(VI) are diamagnetic. Zn(II) is assigned a tetrahedral structure, Cu(II) and Co(II) are assigned a square planar structure and Fe(III), Ni(II), and U(VI) are all assigned an octahedral structure. The polystyrene anchored ligand has been developed as an excellent reagent for the removal of Cu(II). Optimum conditions have been developed for the removal of metal ion from solutions by studying the effect of change of concentration of metal ion, ligand, effect of pH, time of reflux, and interference effect of other ions. It was found that within a span of 20 min it is possible to remove 90% of the metal ion from a 30 ppm metal ion solution in the pH range 4–5.5.

Far-infrared spectroscopy of nanoscopic InAs rings

We have employed time-dependent local-spin-density theory to analyze the far-infrared transmission spectrum of InAs self-assembled nanoscopic rings recently reported [A. Lorke et al., Phys. Rev. Lett. (to be published)]. The overall agreement between theory and experiment is fairly good, which on the one hand confirms that the experimental peaks indeed reflect the ringlike structure of the sample, and on the other hand, asseses the suitability of the theoretical method to describe such nanostructures. The addition energies of one- and two-electron rings are also reported and compared with the corresponding capacitance spectra

Analytical potentials for triatomic molecules IX. The prediction of anharmonic force constants from potential energy surfaces based on harmonic force fields and dissociation energies for SO2 and O3

Analytical potential energy functions which are valid at all dissociation limits have been derived for the ground states of SO2 and O3. The procedure involves minimizing the errors between the observed vibrational spectra and spectra calculated by a variational procedure. Good agreement is obtained between the observed and calculated spectra for both molecules. Comparisons are made between anharmonic force fields, previously determined from the spectral data, and the force fields obtained by differentiating the derived analytical functions at the equilibrium configurations.