Negative photoion spectroscopy of freon molecules in the vicinity of the Cl 2p edge

Polar photodissociation of CFnCl4-n (n=0-2) has been studied using synchrotron radiation within the energy range 195-217 eV. The first observations of negative photoion fragments from these molecules after core excitation are reported. In addition to observing a number of previously known resonances two additional resonant states, just above the Cl 2p ionization limit, are observed and play an important role in the polar photodissociation process. The difficulties in identifying these above threshold spin-split features using negative photoion spectroscopy are discussed.

Thermotropic Ruthenium(II)-Containing Metallomesogens Based on Substituted 1,10-Phenanthroline Ligands

Imidazo[4,5-f]-1,10-phenanthroline and pyrazino[2,3-f]-1,10-phenanthroline substituted with long alkyl chains are versatile ligands for the design of metallomesogens because of the ease of ligand substitution. Whereas the ligands and the corresponding rhenium(I) complexes were not liquid-crystalline, mesomorphism was observed for the corresponding ionic ruthenium(II) complexes with chloride, hexafluorophosphate, and bistriflimide counterions. The mesophases were identified as smectic A phases by high-temperature small-angle X-ray scattering (SAXS) using synchrotron radiation. The transition temperatures depend on the anion, the highest temperatures being observed for the chloride salts and the lowest for the bistriflimide salts. The ruthenium(II) complexes are examples of luminescent ionic liquid crystals.

COMPUTATION OF SYNTHETIC SPECTRA FROM SIMULATIONS OF RELATIVISTIC SHOCKS

Particle-in-cell (PIC) simulations of relativistic shocks are in principle capable of predicting the spectra of photons that are radiated incoherently by the accelerated particles. The most direct method evaluates the spectrum using the fields given by the Lienard-Wiechart potentials. However, for relativistic particles this procedure is computationally expensive. Here we present an alternative method that uses the concept of the photon formation length. The algorithm is suitable for evaluating spectra both from particles moving in a specific realization of a turbulent electromagnetic field or from trajectories given as a finite, discrete time series by a PIC simulation. The main advantage of the method is that it identifies the intrinsic spectral features and filters out those that are artifacts of the limited time resolution and finite duration of input trajectories.

High temperature thermal stability studies of ultrathin Al2O3 layers deposited on native oxide and sulphur passivated InGaAs surfaces

High resolution synchrotron radiation core level photoemission measurements have been used to undertake a comparative study of the high temperature stability of ultrathin Al2O3 layers deposited by atomic layer deposition (ALD) on both sulphur passivated and native oxide covered InGaAs. The residual interfacial oxides between sulphur passivated InGaAs and the ultrathin Al2O3 layer can be substantially removed at high temperature (up to 700 °C) without impacting on the InGaAs stoichiometry while significant loss of indium was recorded at this temperature on the native oxide InGaAs surface.

Photoionization cross section calculations for the halogen-like ions Kr + and Xe +

Photoionization cross section calculations on the halogen-like ions; Kr + and Xe + have been performed for a photon energy range from each ion threshold to 15 eV, using large-scale close-coupling calculations within the Dirac--Coulomb R -matrix approximation. The results from our theoretical work are compared with recent measurements made at the ASTRID merged-beam set-up at the University of Aarhus in Denmark and from the Fourier transform ion cyclotron resonance trap method at the SOLEIL synchrotron radiation facility in Saint-Aubin, France Bizau et al (2011 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 44 055205) and the advanced light source M{ü}ller (2012 private communication), Aguliar et al (2012 J. Phys.: Conf. Ser . at press). For each of these complex ions our theoretical cross section results over the photon energy range investigated are seen to be in excellent agreement with experiment. Resonance energy positions and quantum defects of the prominent Rydberg resonances series identified in the spectra are compared with experiment for these complex halogen-like ions.

PAMOP: Petascale atomic, molecular and optical collision calculations

Petaflop architectures are currently being utilized efficiently to perform large scale computations in Atomic, Molecular and Optical Collisions. We solve the Schr\"odinger or Dirac equation for the appropriate collision problem using the R-matrix or R-matrix with pseudo-states approach. We briefly outline the parallel methodology used and implemented for the current suite of Breit-Pauli and DARC codes. In this report, various examples are shown from our theoretical results compared with experimental results obtained from Synchrotron Radiation facilities where the Cray architecture at HLRS is playing an integral part in our computational projects.

Single-photon single ionization of W+ ions: experiment and theory

Experimental and theoretical results are reported for photoionization of Ta-like (W+) tungsten ions. Absolute cross sections were measured in the energy range 16–245 eV employing the photon–ion merged-beam setup at the advanced light source in Berkeley. Detailed photon-energy scans at 100 meV bandwidth were performed in the 16–108 eV range. In addition, the cross section was scanned at 50 meV resolution in regions where fine resonance structures could be observed. Theoretical results were obtained from a Dirac–Coulomb R-matrix approach. Photoionization cross section calculations were performed for singly ionized atomic tungsten ions in their 5s²5p⁶5d⁴(⁵D)6s ⁶Dj.  J = 1/2, ground level and the associated excited metastable levels with J = 3/2, 5/2, 7/2 and 9/2. Since the ion beams used in the experiments must be expected to contain long-lived excited states also from excited configurations, additional cross-section calculations were performed for the second-lowest term, 5d⁵⁶Sj, J = 5/2, and for the 4F term, 5d³6s^{2 4}Fj, with J = 3/2, 5/2, 7/2 and 9/2. Given the complexity of the electronic structure of W+ the calculations reproduce the main features of the experimental cross section quite well.

Valence-shell photoionization of chlorinelike Ar+ ions

Absolute cross-section measurements for valence-shell photoionization of Ar + ions are reported for photon energies ranging from 27.4 eV to 60.0 eV. The data, taken by merging beams of ions and synchrotron radiation at a photon energy resolution of 10 meV, indicate that the primary ion beam was a statistically weighted mixture of the 2P o3/2 ground state and the 2P o1/2 metastable state of Ar +. Photoionization of this Cell-like ion is characterized by multiple Rydberg series of autoionizing resonances superimposed on a direct photoionization continuum. Observed resonance lineshapes indicate interference between indirect and direct photoionization channels. Resonance features are spectroscopically assigned and their energies and quantum defects are tabulated. The measurements are satisfactorily reproduced by theoretical calculations based on an intermediate coupling semi-relativistic Breit-Pauli approximation.

Probing confinement resonances by photoionizing Xe inside a C60+ molecular cage

Double photoionization accompanied by loss of n C atoms (n=0, 2, 4, 6) was investigated by merging beams of Xe@C60+ ions and synchrotron radiation and measuring the yields of product ions. The giant 4d dipole resonance of the caged Xe atom has a prominent signature in the cross section for these product channels, which together account for 6.2 ± 1.4 of the total Xe 4d oscillator strength of 10. Compared to that for a free Xe atom, the oscillator strength is redistributed in photon energy due to multipath interference of outgoing Xe 4d photoelectron waves that may be transmitted or reflected by the spherical C60+ molecular cage, yielding so-called confinement resonances. The data are compared with an earlier measurement and with theoretical predictions for this single-molecule photoelectron interferometer system. Relativistic R-matrix calculations for the Xe atom in a spherical potential shell representing the fullerene cage show the sensitivity of the interference pattern to the molecular geometry. © 2013 American Physical Society.

Materials in extreme environments for energy, accelerators and space applications at ELI-NP.

As a leading facility in laser-driven nuclear physics, ELI-NP will develop innovative research in the fields of materials behavior in extreme environments and radiobiology, with applications in the development of accelerator components, new materials for next generation fusion and fission reactors, shielding solutions for equipment and human crew in long term space missions and new biomedical technologies. The specific properties of the laser-driven radiation produced with two lasers of 1 PW at a pulse repetition rate of 1 Hz each are an ultra-short time scale, a relatively broadband spectrum and the possibility to provide simultaneously several types of radiation. Complex, cosmic-like radiation will be produced in a ground-based laboratory allowing comprehensive investigations of their effects on materials and biological systems. The expected maximum energy and intensity of the radiation beams are 19 MeV with 10^9 photon/pulse for photon radiation, 2 GeV with 108 electron/pulse for electron beams, 60 MeV with 10^12 proton/pulse for proton and ion beams and 60 MeV with 107 neutron/pulse for a neutron source. Research efforts will be directed also towards measurements for radioprotection of the prompt and activated dose, as a function of laser and target characteristics and to the development and testing of various dosimetric methods and equipment.

Untersuchung von Autoionisationsresonanzen in Krypton und Xenon mit photoneninduzierter Fluoreszenzspektroskopie nach Anregung mit schmalbandiger Synchrotronstrahlung

Die photoneninduzierte Fluoreszenzspektroskopie (PIFS) wurde als Methode zur Untersuchung von Fluoreszenzspektren der Edelgasatome Krypton und Xenon nach Anregung mit Synchrotronstrahlung des Elektronenspeicherrings BESSY II, Berlin, benutzt. Die Anregung der Edelgase erfolgte bei Zimmertemperatur und einem Druck von 40mTorr mit extrem schmalbandiger Strahlung mit DeltaE=3meV bei 21,55eV. Die untersuchten Anregungsenergiebereiche waren bei Krypton zwischen 29,4eV und 29,8eV und bei Xenon zwischen 23,74eV und 23,80eV, zwischen 24,4eV und 24,7eV und zwischen 25,25eV und 25,5eV. Die Anregungsenergiebereiche waren so gewählt, um Autoionisationsresonanzen untersuchen zu können, die erstmalig von Codling und Madden [J. Res. Nat. B. Stan. 1972, 76A, 1-12] veröffentlicht worden sind. Besonders die Besetzung in Abhängigkeit der Anregungsenergie von Satellitenzuständen in den jeweiligen einfach geladenen Ionen durch vorherige Anregung der genannten Autoionisationsresonanzen war der Fokus der vorliegenden Arbeit.

Bestimmung der magnetischen Streufeldstärke von künstlichen magnetischen Domänen austauschverschobener Dünnschichtsysteme und deren Einfluss auf die Selbstassemblierung organischer Moleküle

Die lokale Anlagerung molekularer Substanzen auf Oberflächen ist technologisch von großem Interesse. Die Beeinflussung selbstassemblierender Materialien bietet dabei große Vorteile, da sie kostengünstig und großflächig angewendet werden kann. Untersuchungen einer solchen Beeinflussung mithilfe von magnetischen Feldern wurden bisher jedoch noch nicht durchgeführt. Ursache hierfür ist das, insbesondere bei der Verwendung von diamagnetischen Substanzen, geringe induzierte magnetische Moment und die daraus resultierenden geringen magnetischen Kräfte. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob es möglich ist, die lokale Anlagerung von selbstassemblierenden, diamagnetischen Substanzen durch die Verwendung von magnetischen Streufeldern zu beeinflussen und somit ein Schichtwachstum bevorzugt in gewünschten Bereichen eines Substrats zu erreichen. Es wurde ein austauschverschobenes Dünnschichtsystem über das Verfahren der ionenbeschuss-induzierten magnetischen Strukturierung mit einem künstlichen Domänenmuster in streifenförmiger Anordnung im Mikrometermaßstab erzeugt. Über experimentelle Untersuchungen wurden die aus diesem Schichtsystem austretenden magnetischen Streufelder erstmals quantifiziert. Die experimentell unvermeidbaren Mittelungen und technischen Limitierungen wurden mithilfe eines theoretischen Modells herausgerechnet, sodass letztlich die resultierende Magnetfeldlandschaft in allen drei Dimensionen über der Probenoberfläche erhalten wurde. Durch die Bestimmung der magnetischen Suszeptibilitäten der hier verwendeten thioethersubstituierten Subphthalocyanin-Derivate konnte somit die Berechnung der induzierten magnetischen Kräfte erfolgen, deren Vergleich mit Literaturwerten eine erfolgreiche Beeinflussung der Anlagerung dieser Substanzen erhoffen ließ. Aufgrund der Kombination diverser, anspruchsvoller Nachweisverfahren konnte der experimentelle Beweis für die erfolgreiche Positionierung der molekularen Substanzen durch die magnetischen Streufelder des Dünnschichtsystems erbracht werden. Zunächst wurde nachgewiesen, dass sich die Subphthalocyanin-Derivate auf der Probenoberfläche befinden und in einer mit der Periode der magnetischen Domänenstruktur korrelierenden Geometrie anlagern. Über Untersuchungen an Synchrotronstrahlungsquellen konnte die magnetische Streifenstruktur mit der Struktur der angelagerten Moleküle überlagert werden, sodass bekannt wurde, dass sich die Moleküle bevorzugt in den magnetisch begünstigten Bereichen anlagern. Um mögliche Einflüsse einer eventuell durch den magnetischen Strukturierungsprozess lokal modifizierten Substratoberfläche als Ursache für die lokale Molekülanlagerung ausschließen zu können, wurden zusätzliche Referenzmessungen durchgeführt. Alle Untersuchungen zeigen, dass die Molekülpositionierung auf der Wechselwirkung der diamagnetischen Substanzen mit den Streufeldern des Substrats zurückzuführen ist. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Mechanismus der magnetischen Beeinflussung der lokalen Molekülanlagerung besagt dabei, dass insbesondere die Oberflächendiffusion der selbstassemblierenden Substanz durch die in-plane-Magnetfeldkomponente beeinflusst wird und vermutlich die Nukleationsphase der Selbstassemblierung entscheidend für die lokale Materialabscheidung ist. Es konnte in dieser Arbeit somit gezeigt werden, dass eine Beeinflussung der Selbstassemblierung von diamagnetischen Subphthalocyanin-Derivaten und somit eine lokal bevorzugte Anlagerung dieser Substanzen durch magnetische Streufelder von magnetisch strukturierten austauschverschobenen Dünnschichtsystemen erreicht werden kann. Es resultiert somit eine neue Möglichkeit die technologisch wichtigen Selbstassemblierungsprozesse nun auch über magnetische Streufelder beeinflussen und kontrollieren zu können. Durch die hohe Flexibilität bei den Strukturierungsmöglichkeiten der magnetischen Domänengeometrien der hier verwendeten austauschverschobenen Dünnschichtsysteme resultieren aus den hier gezeigten Ergebnissen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Beschichtungstechnik.

The adsorption and stability of sulfur containing amino acids on Cu{531}

The adsorption of L-CySteine and L-methionine amino acids on a chiral Cu{5 3 1} surface was investigated with high resolution X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and carbon K-edge near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) Spectroscopy using synchrotron radiation. XPS shows that at 300 K L-cysteine adsorbs through two oxygen, a nitrogen and a sulfur atom, in a four point 'quadrangular footprint', whereas L-methionine adsorbs through only two oxygen and a nitrogen atom in a 'triangular footprint'. NEWS was used to clarify the adsorption geometry of both molecules, which suggests a binding orientation to the top layer and second layer atoms in two different orientations associated with adsorption sites on {1 1 0} and {3 1 1} microfacets; of the Cu{5 3 1} surface. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.