Studies on Catalysis by Ordered Mesoporous SBA-15 Materials Modified with Transition Metals

To meet the challenges related to the chemical industry,development of efficient catalysts is necessary.The mesoporous materials like SBA-15 are considered as good catalyst candidates of 21st century.SBA-15 mesoporous materials are catalytically inactive,but allow the dispersion of catalytically active phases into the framework.So these materials can be considered as an interesting alternative for preparing catalytically active metal nanoparticles in-situ into it.In the present work various transition metals are incorporated to improve the catalytic activity of SBA-15 material.The fundamental aspects of the preparation,characterization and the activity studies are briefly viewed in this thesis. Systematic investigation of the physico-chemical properties and catalytic activity studies of the prepared materials were carried out and presented in this Study.

Ordered mesoporous silica as supports for immobilization of biocatalyst

Mesoporous materials are of great interest to the materials community because of their potential applications for catalysis,separation of large molecules,medical implants,semiconductors,magnetoelectric devices.The thesis entitled 'Ordered Mesoporous Silica as supports for immobilization of Biocatalyst' presents how the pore size can be tuned without the loss in ordered structure for the entrapment of an industially important biocatalyst-amylase.Immobilization of enzymes on ordered mesoporous material has triggered new ooportunities for stabilizing enzymes with improved intrinsic and operational stabilities.

Monte Carlo Study of the Growth of L12 ordered domains in fcc A3B binary alloys

A Monte Carlo study of the late time growth of L12-ordered domains in a fcc A3B binary alloy is presented. The energy of the alloy has been modeled by a nearest-neighbor interaction Ising Hamiltonian. The system exhibits a fourfold degenerated ground state and two kinds of interfaces separating ordered domains: flat and curved antiphase boundaries. Two different dynamics are used in the simulations: the standard atom-atom exchange mechanism and the more realistic vacancy-atom exchange mechanism. The results obtained by both methods are compared. In particular we study the time evolution of the excess energy, the structure factor and the mean distance between walls. In the case of atom-atom exchange mechanism anisotropic growth has been found: two characteristic lengths are needed in order to describe the evolution. Contrarily, with the vacancyatom exchange mechanism scaling with a single length holds. Results are contrasted with existing experiments in Cu3Au and theories for anisotropic growth.

Dissipation in quasistatically driven disordered systems

This work presents an analysis of hysteresis and dissipation in quasistatically driven disordered systems. The study is based on the random field Ising model with fluctuationless dynamics. It enables us to sort out the fraction of the energy input by the driving field stored in the system and the fraction dissipated in every step of the transformation. The dissipation is directly related to the occurrence of avalanches, and does not scale with the size of Barkhausen magnetization jumps. In addition, the change in magnetic field between avalanches provides a measure of the energy barriers between consecutive metastable states

Magnetic phase separation in ordered alloys

We present a lattice model to study the equilibrium phase diagram of ordered alloys with one magnetic component that exhibits a low temperature phase separation between paramagnetic and ferromagnetic phases. The model is constructed from the experimental facts observed in Cu3-xAlMnx and it includes coupling between configurational and magnetic degrees of freedom that are appropriate for reproducing the low temperature miscibility gap. The essential ingredient for the occurrence of such a coexistence region is the development of ferromagnetic order induced by the long-range atomic order of the magnetic component. A comparative study of both mean-field and Monte Carlo solutions is presented. Moreover, the model may enable the study of the structure of ferromagnetic domains embedded in the nonmagnetic matrix. This is relevant in relation to phenomena such as magnetoresistance and paramagnetism

Transport properties of one-dimensional, disordered two-band systems

We have studied the transport properties of disordered one-dimensional two-band systems. The model includes a narrow d band hybridised with an s band. The Landauer formula was used in the case of a very narrow d band or in the case of short chains. The results were compared with the localisation length of the wavefunctions calculated by the transfer matrix method, which allows the use of very lang chains, and an excellent agreement was obtained.

Selbstassemblierte Monolagen und magnetisch strukturierte Submonolagen mit dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Phthalocyanin- und Subphthalocyanin-Basis

Mit dieser Arbeit wurde die Selbstassemblierung von dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Goldsubstraten und magnetisch strukturierten Substraten untersucht. Dazu wurden drei verschiedene Klassen an Phthalocyaninderivaten verwendet: Diamagnetische Subphthalocyanine, paramagnetische Phthalocyaninatometalle und Diphthalocyaninatolanthanidkomplexe. Alle synthetisierten Verbindungen sind peripher thioethersubstituiert. Die Alkylketten (a: n-C8H17, b: n-C12H25) vermitteln die Löslichkeit in vielen organischen Solventien und sorgen für eine geordnete Assemblierung auf einer Oberfläche, wobei die Bindung auf Gold hauptsächlich über die Schwefelatome stattfindet. Die aus Lösung abgeschiedenen selbstassemblierten Monolagen wurden mit XPS, NEXAFS-Spektroskopie und ToF-SIMS untersucht. Bei der Selbstassemblierung auf magnetisch strukturierten Substraten stehen die Moleküle unter dem Einfluss magnetischer Streufelder und binden bevorzugt nur in bestimmten Bereichen. Die gebildeten Submonolagen wurden zusätzlich mit X-PEEM untersucht. Die erstmals dargestellten Manganphthalocyanine [MnClPc(SR)8] 1 wurden ausgehend von MnCl2 erhalten. Hier fand bei der Aufarbeitung an Luft eine Oxidation zu Mangan(III) statt; +III ist die stabilste Oxidationsstufe von Mangan in Phthalocyaninen. Der Nachweis des axialen Chloridoliganden erfolgte mit Massenspektrometrie und FIR- sowie Raman-Spektroskopie. SQUID-Messungen haben gezeigt, dass die Komplexe 1 vier ungepaarte Elektronen haben. Bei den Subphthalocyaninen [BClSubpc(SR)6] 2 wurde der axiale Chloridoligand mit dem stäbchenförmigen Phenolderivat 29-H substituiert und die erfolgreiche Ligandensubstitution durch NMR- und IR-Spektroskopie sowie Massenspektrometrie an den Produkten [BSubpc(SR)6(29)] 30 belegt. Der Radikalcharakter der synthetisierten Terbiumkomplexe [Tb{Pc(SR)8}2] 3 wurde spektroskopisch nachgewiesen; SQUID-Messungen ergaben, dass es sich um Einzelmolekülmagnete mit einer Energiebarriere U des Doppelpotentialtopfs von 880 K oder 610 cm-1 bei 3a handelt. Zunächst wurden die SAMs der Komplexverbindungen 1, 2, 30 und 3 auf nicht magnetisch strukturierten Goldsubstraten untersucht. Die Manganphthalocyanine 1 bilden geordnete SAMs mit größtenteils flach liegenden Molekülen, wie die XPS-, NEXAFS- und ToF-SIMS-Analyse zeigte. Die Mehrzahl der Thioether-Einheiten ist auf Gold koordiniert und die Alkylketten zeigen ungeordnet von der Oberfläche weg. Bei der Adsorption findet eine Reduktion zu Mangan(II) statt und der axiale Chloridoligand wird abgespalten. Das beruht auf dem sog. Oberflächen-trans-Effekt. Im vorliegenden Fall übt die Metalloberfläche einen stärkeren trans-Effekt als der axiale Ligand aus, was bisher experimentell noch nicht beobachtet wurde. Die thioethersubstituierten Subphthalocyanine 2 und 30 sowie die Diphthalocyaninatoterbium-Komplexe 3 sind ebenfalls für SAMs geeignet. Ihre Monolagen wurden mit XPS und NEXAFS-Spektroskopie untersucht, und trotz einer gewissen Unordnung in den Filmen liegen die Moleküle jeweils im Wesentlichen flach auf der Goldoberfläche. Vermutlich sind bei diesen Systemen auch die Alkylketten größtenteils parallel zur Oberfläche orientiert. Im Gegensatz zu den Manganphthalocyaninen 1 tritt bei 2b, 30a, 30b und 3b neben der koordinativen Bindung der Schwefelatome auf Gold auch eine für Thioether nicht erwartete kovalente Au–S-Bindung auf, die durch C–S-Bindungsbruch unter Abspaltung der Alkylketten ermöglicht wird. Der Anteil, zu dem dieser Prozess stattfindet, scheint nicht mit der Molekülstruktur zu korrelieren. Selbstassemblierte Submonolagen auf magnetisch strukturierten Substraten wurden mit dem diamagnetischen Subphthalocyanin 2b hergestellt. Der Nachweis der Submonolagen war schwierig und gelang schließlich durch eine Kombination von ToF-SIMS, NEXAFS Imaging und X-PEEM. Die Analyse der ToF-SIMS-Daten zeigte, dass tatsächlich eine Modulation der Verteilung der Moleküle auf einem unterwärts magnetisch strukturierten Substrat eintritt. Mit X-PEEM konnte die magnetische Struktur der ferromagnetischen Schicht des Substrats direkt der Verteilung der adsorbierten Moleküle zugeordnet werden. Die Subphthalocyanine 2b adsorbieren nicht an den Domänengrenzen, sondern vermehrt dazwischen. Auf Substraten mit abwechselnd 6.5 und 3.5 µm breiten magnetischen Domänen binden die Moleküle bevorzugt in den Bereichen geringster magnetischer Streufeldgradienten, also den größeren Domänen. Solche Substrate wurden für die ToF-SIMS- und X-PEEM-Messungen verwendet. Bei größeren magnetischen Strukturen mit ca. 400 µm breiten Domänen, wie sie aufgrund der geringeren Ortsauflösung dieser Methode für NEXAFS Imaging eingesetzt wurden, binden die Moleküle dann in allen Domänen. Die diamagnetischen Moleküle werden nach dieser Interpretation aus dem inhomogenen Magnetfeld über der Probenoberfläche heraus gedrängt und verhalten sich analog makroskopischer Diamagnete. Die eindeutige Detektion der Moleküle auf den magnetisch strukturierten Substraten konnte bisher nur für die diamagnetischen Subphthalocyanine 2b erfolgen. Um die Interpretation ihres Verhaltens bei der Selbstassemblierung in einem inhomogenen Magnetfeld weiter voranzutreiben, wurde das Subphthalocyanin 37b dargestellt, welches ein stabiles organisches TEMPO-Radikal in seinem axialen Liganden enthält. Das paramagnetische Subphthalocyanin 37b sollte auf den magnetisch strukturierten Substraten in Regionen starker magnetischer Streufelder binden und damit das entgegengesetzte Verhalten zu den diamagnetischen Subphthalocyaninen 2b zeigen. Aus Zeitgründen konnte dieser Nachweis im Rahmen dieser Arbeit noch nicht erbracht werden.

Monte Carlo phase diagram for diblock copolymer melts

A partial phase diagram is constructed for diblock copolymer melts using lattice-based Monte Carlo simulations. This is done by locating the order-disorder transition (ODT) with the aid of a recently proposed order parameter and identifying the ordered phase over a wide range of copolymer compositions (0.2 <= f <= 0.8). Consistent with experiments, the disordered phase is found to exhibit direct first-order transitions to each of the ordered morphologies. This includes the spontaneous formation of a perforated-lamellar phase, which presumably forms in place of the gyroid morphology due to finite-size and/or nonequilibrium effects. Also included in our study is a detailed examination of disordered cylinder-forming (f=0.3) diblock copolymers, revealing a substantial degree of pretransitional chain stretching and short-range order that set in well before the ODT, as observed previously in analogous studies on lamellar-forming (f=0.5) molecules. (c) 2006 American Institute of Physics.

Spin spaces and positive decomposition of linear maps on ordered Banach spaces

Spin factors and generalizations are used to revisit positive generation of B(E, F), where E and F are ordered Banach spaces. Interior points of B(E, F)+ are discussed and in many cases it is seen that positive generation of B(E, F) is controlled by spin structure in F when F is a JBW-algebra.

On the time for fold surfaces to order during the crystallization of polyethylene from the melt and its dependence on molecular parameters

New experiments underpin the interpretation of the basic division in crystallization behaviour of polyethylene in terms of whether or not there is time for the fold surface to order before the next molecular layer is added at the growth front. For typical growth rates, in Regime 11, polyethylene lamellae form with disordered {001} fold surfaces then transform, with lamellar thickening and twisting, towards the more-ordered condition found for slower crystallization in Regime 1, in which lamellae form with and retain {201} fold surfaces. Several linear and linear-low-density polyethylenes have been used to show that, for the same polymer crystallized alone or in a blend, the growth rate at which the change in initial lamellar condition occurs is reasonably constant thereby supporting the concept of a specific time for surfaces to attain the ordered {201}) state. This specific time, in the range from milliseconds to seconds, increases with molecular length, and in linear-low-density polymer, for higher branch contents. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Family-based association analysis with ordered categorical phenotypes, covariates and interactions

Genetic association analyses of family-based studies with ordered categorical phenotypes are often conducted using methods either for quantitative or for binary traits, which can lead to suboptimal analyses. Here we present an alternative likelihood-based method of analysis for single nucleotide polymorphism (SNP) genotypes and ordered categorical phenotypes in nuclear families of any size. Our approach, which extends our previous work for binary phenotypes, permits straightforward inclusion of covariate, gene-gene and gene-covariate interaction terms in the likelihood, incorporates a simple model for ascertainment and allows for family-specific effects in the hypothesis test. Additionally, our method produces interpretable parameter estimates and valid confidence intervals. We assess the proposed method using simulated data, and apply it to a polymorphism in the c-reactive protein (CRP) gene typed in families collected to investigate human systemic lupus erythematosus. By including sex interactions in the analysis, we show that the polymorphism is associated with anti-nuclear autoantibody (ANA) production in females, while there appears to be no effect in males.

Statistical methods for ordered categorical data based on a constrained odds model

The proportional odds model provides a powerful tool for analysing ordered categorical data and setting sample size, although for many clinical trials its validity is questionable. The purpose of this paper is to present a new class of constrained odds models which includes the proportional odds model. The efficient score and Fisher's information are derived from the profile likelihood for the constrained odds model. These results are new even for the special case of proportional odds where the resulting statistics define the Mann-Whitney test. A strategy is described involving selecting one of these models in advance, requiring assumptions as strong as those underlying proportional odds, but allowing a choice of such models. The accuracy of the new procedure and its power are evaluated.