Stellar populations in bulges of spiral galaxies

We present a few results of a work in progress tackling the radial spectroscopic properties of bulges of spiral galaxies.

Pipe3D, a pipeline to analyse integral Field Spectroscopy data: I. New fitting philosophy of FIT3D

We present an improved version of FIT3D, a fitting tool for the analysis of the spectroscopic properties of the stellar populations and the ionized gas derived from moderate resolution spectra of galaxies. This tool was developed to analyze integral field spectroscopy data and it is the basis of PIPE3D, a pipeline used in the analysis of CALIFA, MaNGA, and SAMI data. We describe the philosophy and each step of the fitting procedure. We present an extensive set of simulations in order to estimate the precision and accuracy of the derived parameters for the stellar populations and the ionized gas. We report on the results of those simulations. Finally, we compare the results of the analysis using FIT3D with those provided by other widely used packages, and we find that the parameters derived by FIT3D are fully compatible with those derived using these other tools.

Absorption and fluorescence spectroscopy of rhodamine 6G in titanium dioxide nanocomposites

A comparison has been made between the spectroscopic properties of the laser dye rhodamine 6G (R6G) in mesostructured titanium dioxide (TiO2) and in ethanol. Steady-state excitation and emission techniques have been used to probe the dye-matrix interactions. We show that the TiO2-nanocomposite studied is a good host for R6G, as it allows high dye concentrations, while keeping dye molecules isolated, and preventing aggregation. Our findings have important implications in the context of solid state dye-lasers and microphotonic device applications. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Applications of XPS to the study of inorganic compounds

The surface behaviour of materials is crucial to our everyday lives. Studies of the corrosive, reactive, optical and electronic properties of surfaces are thus of great importance to a wide range of industries including the chemical and electronics sectors. The surface properties of polymers can also be tuned for use in packaging, non stick coatings or for use in medical applications. Methods to characterise surface composition and reactivity are thus critical to the development of next generation materials. This report will outline the basic principles of X-ray photoelectron spectroscopy and how it can be applied to analyse the surfaces of inorganic materials. The role of XPS in understanding the nature of the active site in heterogeneous catalysts will also be discussed.

Enantioselective chemoenzymatic synthesis of 3-hydroxytetrahydrofurans

The research described in this thesis is concerned with the synthesis and stereoselective transformations of 4,5-dihydro-3(2H)-furanones and their 3-hydroxy derivatives. In Chapter 1, a review of synthetic routes to 3-hydroxytetrahydrofurans is presented. This incorporates the wide range of applications for these types of compounds. Preparative routes to and stereoselective transformations of the furanones investigated in this study are discussed in Chapter 2. The bulk of the work centers on stereoselective carbonyl group reductions to generate the 3-hydroxytetrahydrofuran derivatives in racemic form followed by kinetic resolution via lipase mediated esterification, resulting in enantioenriched 3-acetoxy and 3-hydroxytetrahydrofuran derivatives. In many cases, these processes proceed in a highly enantioselective manner. The influence of the lipase species and concentration of enzyme employed on the yield and stereochemical outcome of the reactions is examined in detail. Access to the complementary series of furanone and hydroxytetrahydrofuran derivatives by oxidation or reduction of the enantioenriched compounds was achieved through conventional synthetic methods. Chapter 2 also contains details of a novel synthetic route to a range of 2,3,5-trisubstituted furans from α-hydroxyenones and 4,5-dihydro-3(2H)-furanones. The mechanistic rationale for these transformations and the migratory aptitude of alkyl groups towards the formation of these furans is discussed in detail. Finally, Chapter 2 outlines the synthesis of a series of diarylcyclopentenones that were synthesised as part of our investigations. Chapter 3 contains a description of the synthetic procedures and biotransformations carried out together with key analytical and spectroscopic properties of the compounds studied and where appropriate, their analysis using chiral HPLC analysis.

Exploitation du potentiel sismique des étoiles naines blanches

Le but de cette thèse est d’explorer le potentiel sismique des étoiles naines blanches pulsantes, et en particulier celles à atmosphères riches en hydrogène, les étoiles ZZ Ceti. La technique d’astérosismologie exploite l’information contenue dans les modes normaux de vibration qui peuvent être excités lors de phases particulières de l’évolution d’une étoile. Ces modes modulent le flux émergent de l’étoile pulsante et se manifestent principalement en termes de variations lumineuses multi-périodiques. L’astérosismologie consiste donc à examiner la luminosité d’étoiles pulsantes en fonction du temps, afin d’en extraire les périodes, les amplitudes apparentes, ainsi que les phases relatives des modes de pulsation détectés, en utilisant des méthodes standards de traitement de signal, telles que des techniques de Fourier. L’étape suivante consiste à comparer les périodes de pulsation observées avec des périodes générées par un modèle stellaire en cherchant l’accord optimal avec un modèle physique reconstituant le plus fidèlement possible l’étoile pulsante. Afin d’assurer une recherche optimale dans l’espace des paramètres, il est nécessaire d’avoir de bons modèles physiques, un algorithme d’optimisation de comparaison de périodes efficace, et une puissance de calcul considérable. Les périodes des modes de pulsation de modèles stellaires de naines blanches peuvent être généralement calculées de manière précise et fiable sur la base de la théorie linéaire des pulsations stellaires dans sa version adiabatique. Afin de définir dans son ensemble un modèle statique de naine blanche propre à l’analyse astérosismologique, il est nécessaire de spécifier la gravité de surface, la température effective, ainsi que différents paramètres décrivant la disposition en couche de l’enveloppe. En utilisant parallèlement les informations obtenues de manière indépendante (température effective et gravité de surface) par la méthode spectroscopique, il devient possible de vérifier la validité de la solution obtenue et de restreindre de manière remarquable l’espace des paramètres. L’exercice astérosismologique, s’il est réussi, mène donc à la détermination précise des paramètres de la structure globale de l’étoile pulsante et fournit de l’information unique sur sa structure interne et l’état de sa phase évolutive. On présente dans cette thèse l’analyse complète réussie, de l’extraction des fréquences à la solution sismique, de quatre étoiles naines blanches pulsantes. Il a été possible de déterminer les paramètres structuraux de ces étoiles et de les comparer remarquablement à toutes les contraintes indépendantes disponibles dans la littérature, mais aussi d’inférer sur la dynamique interne et de reconstruire le profil de rotation interne. Dans un premier temps, on analyse le duo d’étoiles ZZ Ceti, GD 165 et Ross 548, afin de comprendre les différences entre leurs propriétés de pulsation, malgré le fait qu’elles soient des étoiles similaires en tout point, spectroscopiquement parlant. L’analyse sismique révèle des structures internes différentes, et dévoile la sensibilité de certains modes de pulsation à la composition interne du noyau de l’étoile. Afin de palier à cette sensibilité, nouvellement découverte, et de rivaliser avec les données de qualité exceptionnelle que nous fournissent les missions spatiales Kepler et Kepler2, on développe une nouvelle paramétrisation des profils chimiques dans le coeur, et on valide la robustesse de notre technique et de nos modèles par de nombreux tests. Avec en main la nouvelle paramétrisation du noyau, on décroche enfin le ”Saint Graal” de l’astérosismologie, en étant capable de reproduire pour la première fois les périodes observées à la précision des observations, dans le cas de l’étude sismique des étoiles KIC 08626021 et de GD 1212.

Synergistischer photoinduzierter Schadstoffabbau mittels eines Porphyrazin-Titandioxid-Hybrids

Die zunehmende Luftverschmutzung aufgrund des steigenden Energiebedarfs und Mobilitätsanspruchs der Bevölkerung, insbesondere in urbanen Gebieten, erhöht das Gefährdungspotential für die Gesundheit und verschlechtert so die Lebensqualität. Neben der Vermeidung von Emissionen toxischer Gase als mittel- und langfristig optimale Maßnahme zur Verbesserung der Luftqualität, stellt der Abbau emittierter Luftschadstoffe ein geeignetes und kurzfristig wirksames Mittel dar. Ein solcher Abbau kann durch Photokatalyse erzielt werden, allerdings nutzen Photokatalysatoren, die auf dem Halbleiter Titandioxid (TiO2) basieren, das solare Emissionsspektrum nur geringfüfig aus und sind in Innenräumen und anderen UV-schwachen Bereichen nicht wirksam. Um diese Nachteile zu überwinden, wurde ein Photokatalysator entwickelt und hergestellt, der aus TiO2 (P25) als UV-aktiver Photokatalysator und als Trägermaterial sowie einem seinerseits im Vis-Bereich photoaktiven Porphyrazin-Farbstoff als Beschichtung besteht. Die sterisch anspruchsvollen und in der Peripherie mit acht Bindungsmotiven für TiO2 versehenen Farbstoffmoleküle wurden zu diesem Zweck auf der Halbleiteroberfläche immobilisiert. Die so gebildeten Porphyrazin-Titandioxid-Hybride wurde ausführlich charakterisiert. Dabei wurden unter anderem die Bindung der Farbstoffe auf der Titandioxidoberfläche mittels Adsorptionsisothermen und die UV/Vis-spektroskopischen Eigenschaften des Hybridmaterials untersucht. Zur Bestimmung der photokatalytischen Aktivitäten der Einzelkomponenten und des Hybridmaterials wurden diese auf die Fähigkeit zur Bildung von Singulett-Sauerstoff, Wasserstoffperoxid und Hydroxylradikalen hin sowie in einem an die ISO-22197-1 angelehnten Verfahren auf die Fähigkeit zum Abbau von NO hin jeweils bei Bestrahlung in drei Wellenlängenbereichen (UV-Strahlung, blaues Licht und rotes Licht) geprüft. Darüber hinaus konnte die Aktivität des Hybridmaterials bei der Photodynamischen Inaktivierung (PDI) von Bakterien unter UV- und Rotlichtbestrahlung im Vergleich zum reinen Ttandioxid bestimmt werden. Die Charakterisierung des Hybridmaterials ergab, dass die Farbstoffmoleküle in einer neutralen Suspension nahezu irreversibel in einer monomolekularen Schicht mit einer Bindungsenergie von -41.43 kJ/mol an die Oberfläche gebunden sind und das Hybridmaterial mit hohen Extinktionskoeffizienten von bis zu 105 M-1cm-1 in großen Bereichen des UV/Vis-Spektrums Photonen absorbiert. Das Spektrum des Hybridmaterials setzt sich dabei additiv aus den beiden Einzelspektren zusammen. Die Auswirkungen der Charakterisierungsergebnisse auf die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies wurden ausführlich diskutiert. Der Vergleich der Aktivitäten in Bezug auf die Bildung der reaktiven Sauerstoffspezies zeigte, dass die Aktivität des Hybridmaterials bis auf die bei der Bildung von Hydroxylradikalen unter UV-Bestrahlung in allen Versuchen deutlich höher war als die Aktivität des reinen Titandioxids. Im Gegensatz zu reinem Titandioxid erzeugte das Hybridmaterial in allen untersuchten Wellenlängenbereichen Mengen an Singulett-Sauerstoff, die photophysikalisch eindeutig detektierbar waren. Zur Erklärung und Deutung dieser Beobachtungen wurde eine differenzierte Diskussion geführt, die die Ergebnisse der Hybridpartikelcharakterisierung aufgreift und implementiert. Der Vergleich der NO-Abbaueffizienzen ergab bei allen Experimenten durchgängig deutlich höhere Werte für das Hybridmaterial. Zudem wurden durch das Hybridmaterial nachgewiesenermaßen wesentlich geringere Mengen des unerwünschten Nebenprodukts des Abbaus (NO2) gebildet. Im Zuge der Diskussion wurden verschiedene mögliche Mechanismen der „sauberen“ Oxidation zu Nitrat durch das Hybridmaterial vorgestellt. Untersuchungen zur Photodynamischen Inaktivierung verschiedener Bakterien ergaben, dass das Hybridmaterial neben einer zu P25 ähnlichen Aktivität unter UV-Bestrahlung, anders als P25, auch eine PDI verschiedener Bakterien unter Rotlichtbestrahlung erreicht.

The Redox Potentials of n-type Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Exploitation du potentiel sismique des étoiles naines blanches

Le but de cette thèse est d’explorer le potentiel sismique des étoiles naines blanches pulsantes, et en particulier celles à atmosphères riches en hydrogène, les étoiles ZZ Ceti. La technique d’astérosismologie exploite l’information contenue dans les modes normaux de vibration qui peuvent être excités lors de phases particulières de l’évolution d’une étoile. Ces modes modulent le flux émergent de l’étoile pulsante et se manifestent principalement en termes de variations lumineuses multi-périodiques. L’astérosismologie consiste donc à examiner la luminosité d’étoiles pulsantes en fonction du temps, afin d’en extraire les périodes, les amplitudes apparentes, ainsi que les phases relatives des modes de pulsation détectés, en utilisant des méthodes standards de traitement de signal, telles que des techniques de Fourier. L’étape suivante consiste à comparer les périodes de pulsation observées avec des périodes générées par un modèle stellaire en cherchant l’accord optimal avec un modèle physique reconstituant le plus fidèlement possible l’étoile pulsante. Afin d’assurer une recherche optimale dans l’espace des paramètres, il est nécessaire d’avoir de bons modèles physiques, un algorithme d’optimisation de comparaison de périodes efficace, et une puissance de calcul considérable. Les périodes des modes de pulsation de modèles stellaires de naines blanches peuvent être généralement calculées de manière précise et fiable sur la base de la théorie linéaire des pulsations stellaires dans sa version adiabatique. Afin de définir dans son ensemble un modèle statique de naine blanche propre à l’analyse astérosismologique, il est nécessaire de spécifier la gravité de surface, la température effective, ainsi que différents paramètres décrivant la disposition en couche de l’enveloppe. En utilisant parallèlement les informations obtenues de manière indépendante (température effective et gravité de surface) par la méthode spectroscopique, il devient possible de vérifier la validité de la solution obtenue et de restreindre de manière remarquable l’espace des paramètres. L’exercice astérosismologique, s’il est réussi, mène donc à la détermination précise des paramètres de la structure globale de l’étoile pulsante et fournit de l’information unique sur sa structure interne et l’état de sa phase évolutive. On présente dans cette thèse l’analyse complète réussie, de l’extraction des fréquences à la solution sismique, de quatre étoiles naines blanches pulsantes. Il a été possible de déterminer les paramètres structuraux de ces étoiles et de les comparer remarquablement à toutes les contraintes indépendantes disponibles dans la littérature, mais aussi d’inférer sur la dynamique interne et de reconstruire le profil de rotation interne. Dans un premier temps, on analyse le duo d’étoiles ZZ Ceti, GD 165 et Ross 548, afin de comprendre les différences entre leurs propriétés de pulsation, malgré le fait qu’elles soient des étoiles similaires en tout point, spectroscopiquement parlant. L’analyse sismique révèle des structures internes différentes, et dévoile la sensibilité de certains modes de pulsation à la composition interne du noyau de l’étoile. Afin de palier à cette sensibilité, nouvellement découverte, et de rivaliser avec les données de qualité exceptionnelle que nous fournissent les missions spatiales Kepler et Kepler2, on développe une nouvelle paramétrisation des profils chimiques dans le coeur, et on valide la robustesse de notre technique et de nos modèles par de nombreux tests. Avec en main la nouvelle paramétrisation du noyau, on décroche enfin le ”Saint Graal” de l’astérosismologie, en étant capable de reproduire pour la première fois les périodes observées à la précision des observations, dans le cas de l’étude sismique des étoiles KIC 08626021 et de GD 1212.

Ester prodrugs of a potent analgesic, morphine-6-sulfate: syntheses, spectroscopic and physicochemical properties

The aim of this work is to develop 3-acyl prodrugs of the potent analgesic morphine-6-sulfate (M6S). These are expected to have higher potency and/or exhibit longer duration of analgesic action than the parent compound. M6S and the prodrugs were synthesized, then purified either by recrystallization or by semi-preparative HPLC and the structures confirmed by mass spectrometry, IR spectrophotometry and by detailed 1- and 2-D NMR studies. The lipophilicities of the compounds were assessed by a combination of shake-flask, group contribution and HPLC retention methods. The octanol-buffer partition coefficient could only be obtained directly for 3-heptanoylmorphine-6-sulfate, using the shake-flask method. The partition coefficients (P) for the remaining prodrugs were estimated from known methylene group contributions. A good linear relationship between log P and the HPLC log capacity factors was demonstrated. Hydrolysis of the 3-acetyl prodrug, as a representative of the group, was found to occur relatively slowly in buffers (pH range 6.15-8.01), with a small buffer catalysis contribution. The rates of enzymatic hydrolysis of the 3-acyl group in 10% rat blood and in 10% rat brain homogenate were investigated. The prodrugs followed apparent first order hydrolysis kinetics, with a significantly faster hydrolysis rate found in 10% rat brain homogenate than in 10% rat blood for all compounds. (C) 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Preparation, spectroscopic and acidity properties of two hydrazones: an organic lab experiment

An undergraduate organic lab experiment is described based on the preparation of two readily accessible hydrazones. The UV-visible spectra of these N-H acids and of their conjugate bases are employed to illustrate the importance of through-conjugation in determining their acid strength and their internal charge-transfer-band transitions.

Facile synthesis of Cu(II) complexes of monocondensed N,N,N donor Schiff base ligands: crystal structure, spectroscopic and magnetic properties

Four new copper(II) complexes, [((CuLN3)-N-1)(2)](ClO4)(2) (1), [(CuL2 N-3)(2)](ClO4)(2) (2), [CuL3(N-3)ClO4)](n) (3) and [CuL4(mu-1,1-N-3)(mu-1,3-N-3)(ClO4)](n) (4) where L-1 = N-1-pyridin-2-yl-methylene-propane-1,3-diamine, L-2 = N-1-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)propane-1,3-diamine, L-3 =N-1-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)ethane-1,2-diamine and L-4=N-1-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)propane-1,2-diamine are four tridentate N,N,N donor Schiff base ligands, have been derived and structurally characterized by X-ray crystallography. Compounds 1 and 2 consist of double basal-apical end-on (EO) azide bridged dinuclear Cu-II complexes with square-pyramidal geometry. In complex 3 the square planar mononuclear [CuL3 (N-3)] units are linked by weakly coordinated perchlorate ions in the axial positions of Cu-II to form a one-dimensional chain. Two such chains are connected by hydrogen bonds involving perchlorate ions and azide groups. Compound 4 consists of 1-D chains in which the Cu-II ions with a square-pyramidal geometry are alternately bridged by single EO and end-to-end (EE) azido ligands, both adopting a basal-apical disposition. Variable temperature (300-2 K) magnetic susceptibility measurements and magnetization measurements at 2 K have been performed. The results reveal that complexes 1 and 2 are antiferromagnetically coupled through azido bridges (J= -12.18 +/- 0.09 and -4.43 +/- 0.1 cm(-1) for 1 and 2, respectively). Complex 3 shows two different magnetic interactions through the two kinds of hydrogen bonds; one is antiferromagnetic (J(1) = - 9.69 +/- 0.03 cm(-1)) and the other is ferromagnetic (J(2) = 1.00 +/- 0.01 cm(-1)). From a magnetic point of view complex 4 is a ferromagnetic dinuclear complex (J= 1.91 +/- 0.01 cm(-1)) coupled through the EO bridge only. The coupling through the EE bridge is practically nil as the N(azido)-Cu-II (axial) distance (2.643 angstrom) is too long. (C) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tuning of redox potential and visible absorption band of ruthenium(II) complexes of (benzimidazolyl) derivatives: synthesis, characterization, spectroscopic and redox properties, X-ray structures and DFT calculations

Six ruthenium(II) complexes have been prepared using the tridentate ligands 2,6-bis(benzimidazolyl) pyridine and bis(2-benzimidazolyl methyl) amine and having 2,2'-bipyridine, 2,2':6',2 ''-terpyridine, PPh3, MeCN and chloride as coligands. The crystal structures of three of the complexes trans-[Ru(bbpH(2))(PPh3)(2)(CH3CN)I(ClO4)(2) center dot 2H(2)O (2), [Ru(bbpH(2))(bpy)Cl]ClO4 (3) and [Ru(bbpH(2))(terpy)](ClO4)(2) (4) are also reported. The complexes show visible region absorption at 402-517 nm, indicating that it is possible to tune the visible region absorption by varying the ancillary ligand. Luminescence behavior of the complexes has been studied both at RT and at liquid nitrogen temperature (LNT). Luminescence of the complexes is found to be insensitive to the presence of dioxygen. Two of the complexes [Ru(bbpH(2))(bpy)Cl]ClO4 (3) and [Ru(bbpH(2))(terpy]ClO4)(2) (4) show RT emission in the NIR region, having lifetime, quantum yield and radiative constant values suitable for their application as NIR emitter in the solid state devices. The DFT calculations on these two complexes indicate that the metal t(2g) electrons are appreciably delocalized over the ligand backbone. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis, spectroscopic and redox properties of some ruthenium(II) thiosemicarbazone complexes: structural description of four of these complexes

Sixteen neutral mixed ligand thiosemicarbazone complexes of ruthenium having general formula [Ru(PPh3)(2)L-2], where LH = 1-(arylidine)4-aryl thiosemicarbazones, have been synthesized and characterized. All complexes are diamagnetic and hence ruthenium is in the +2 oxidation state (low-spin d(6), S = 0). The complexes show several intense peaks in the visible region due to allowed metal to ligand charge transfer transitions. The structures of four of the complexes have been determined by single-crystal X-ray diffraction and they show that thiosemicarbazone ligands coordinate to the ruthenium center through the hydrazinic nitrogen and sulfur forming four-membered chelate rings with ruthenium in N2S2P2 coordination environment. In dichloromethane solution, the complexes show two quasi-reversible oxidative responses corresponding to loss of electron from HOMO and HOMO - 1. The E-0 values of the above two oxidations shows good linear relationship with Hammett substituents constant (sigma) as well as with the HOMO energy of the molecules calculated by the EHMO method. A DFT calculation on one representative complex suggests that there is appreciable contribution of the sulfur p-orbitals to the HOMO and HOMO - 1. Thus, assignment of the oxidation state of the metal in such complexes must be made with caution. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.