Synthetic X-ray spectra for simulations of the dynamics of an accretion flow irradiated by a quasar

Ultraviolet and X-ray observations show evidence of outflowing gas around many active galactic nuclei. It has been proposed that some of these outflows are driven off gas infalling towards the central supermassive black hole. We perform radiative transfer calculations to compute the gas ionization state and the emergent X-ray spectra for both two- and three-dimensional (3D) hydrodynamical simulations of this outflow-from-inflow scenario. By comparison with observations, our results can be used to test the theoretical models and guide future numerical simulations. We predict both absorption and emission features, most of which are formed in a polar funnel of relatively dense (10 -10 g cm ) outflowing gas. This outflow causes strong absorption for observer orientation angles of ?35°. Particularly in 3D, the strength of this absorption varies significantly for different lines of sight owing to the fragmentary structure of the gas flow. Although infalling material occupies a large fraction of the simulation volume, we do not find that it imprints strong absorption features in the X-ray spectra since the ionization state is predicted to be very high. Thus, an absence of observed inflow absorption features does not exclude the models. The main spectroscopic consequence of the infalling gas is a Compton-scattered continuum component that partially re-fills the absorption features caused by the outflowing polar funnel. Fluorescence and scattering in the outflow are predicted to give rise to several emission features including a multicomponent Fe Ka emission complex for all observer orientations. For the hydrodynamical simulations considered, we predict both ionization states and column densities for the outflowing gas that are too high to be quantitatively consistent with well-observed X-ray absorption systems. Nevertheless, our results are qualitatively encouraging and further exploration of the model parameter space is warranted. Higher resolution hydrodynamic simulations are needed to determine whether the outflows fragment on scales unresolved in our current study, which may yield the denser lower ionization material that could reconcile the models and the observations. © 2012 The Authors Monthly Notices of the Royal Astronomical Society © 2012 RAS.

Structure-reactivity Correlations in the catalytic coupling of ethyne over novel bimetallic Pd/Sn catalysts

The structure, thermal stability, and catalytic behavior of a novel highly dispersed silica-supported Pd/Sn catalyst prepared by an organometallic route have been examined by X-ray photoelectron, X-ray diffraction, and X-ray absorption, fine structure spectroscopies, the latter two measurements being carried outwith an in situ reaction cell. Additional reactor measurements were performed on a more Sn-rich catalyst and on a pure Pd catalyst. Varying the temperature of reduction induced large variations in catalytic performance toward ethyne-coupling reactions. These changes are understandable in terms of the destruction of SnO2-like structures surrounding the Pd core, yielding a skin of metallic Sn which subsequently undergoes intermixing with Pd. The overall thermal and catalytic behavior of these highly dispersed materials accords well with the analogous single-crystal model system.

Spectroscopic techniques for characterizing portuguese glazed ceramics:a contribution to the study of ancient faiences of Coimbra

Tese de doutoramento, Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013

Cobalt complexes with pyrazole ligands as catalyst precursors for the peroxidative oxidation of cyclohexane: Z-ray absorption spectroscopy studies and biological applications

[CoCl(-Cl)(Hpz(Ph))(3)](2) (1) and [CoCl2(Hpz(Ph))(4)] (2) were obtained by reaction of CoCl2 with HC(pz(Ph))(3) and Hpz(Ph), respectively (Hpz(Ph)=3-phenylpyrazole). The compounds were isolated as air-stable solids and fully characterized by IR and far-IR spectroscopy, MS(ESI+/-), elemental analysis, cyclic voltammetry (CV), controlled potential electrolysis, and single-crystal X-ray diffraction. Electrochemical studies showed that 1 and 2 undergo single-electron irreversible (CoCoIII)-Co-II oxidations and (CoCoI)-Co-II reductions at potentials measured by CV, which also allowed, in the case of dinuclear complex 1, the detection of electronic communication between the Co centers through the chloride bridging ligands. The electrochemical behavior of models of 1 and 2 were also investigated by density functional theory (DFT) methods, which indicated that the vertical oxidation of 1 and 2 (that before structural relaxation) affects mostly the chloride and pyrazolyl ligands, whereas adiabatic oxidation (that after the geometry relaxation) and reduction are mostly metal centered. Compounds 1 and 2 and, for comparative purposes, other related scorpionate and pyrazole cobalt complexes, exhibit catalytic activity for the peroxidative oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone under mild conditions (room temperature, aqueous H2O2). Insitu X-ray absorption spectroscopy studies indicated that the species derived from complexes 1 and 2 during the oxidation of cyclohexane (i.e., Ox-1 and Ox-2, respectively) are analogous and contain a Co-III site. Complex 2 showed low invitro cytotoxicity toward the HCT116 colorectal carcinoma and MCF7 breast adenocarcinoma cell lines.

Photoschaltbare Azobenzol-modifizierte selbstorganisierte Monoschichten auf Gold(111)-Oberflächen

Für die Entwicklung photoschaltbarer selbstorganisierter Monoschichten (SAMs) auf Gold(111)-Oberflächen wurden neue Azobenzol-terminierte Asparagussäure - und Liponsäurederivate synthetisiert. Um den Einfluss lateraler Wasserstoffbrückenbindungen auf Qualität und Orientierungsordnung der Schichten zu untersuchen, wurden Monolagen, die durch amid- und esterverknüpfte Verbindungen gebildet wurden, miteinander verglichen. Die Filmbildung aus der Lösung wurde in situ durch optische Frequenzverdopplung (SHG) untersucht und die Photoreaktivität mittels Kontaktwinkelmessungen, Oberflächen-Plasmonenresonanz (SPR) und Ellipsometrie verfolgt. SAMs auf Gold wurden außerdem mit Hilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Nahkanten-Reflexions-Röntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) und Infrarot-Reflexionsabsorptionsspektroskopie (IRRAS) charakterisiert, um die Filmqualität, die Bindung ans Substrat und Orientierungsordnung im Film zu ermitteln. Da die Chemisorption auf polykristallinem Gold formal der Koordinationschemie von 1,2-Dithiolan-Derivaten gegenüber nullwertigen Edelmetall-Zentralatomen entspricht, wurden etliche Pt-Komplexe durch oxidative Addition an [Pt(PPh3)4] dargestellt. Im Zusammenhang mit der Darstellung der Asparagussäure wurde die Kristallstruktur von [pipH]2[WS4] und der neuen Verbindungen [pipH]3[WS4](HS) und [pipH]4[WS4][WOS3] (pip = Piperidin) bestimmt. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Piperidinium-Kationen und den Thiowolframat-Anionen spielen eine dominante strukturelle Rolle.

The local adsorption geometry and electronic structure of alanine on Cu{110}

The adsorption of alanine on Cu {110} was studied by a combination of near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and density functional theory (DFT). Large chemical shifts in the C 1s, N 1s, and O 1s XP spectra were found between the alanine multilayer and the chemisorbed and pseudo-(3 x 2) alaninate layers. From C, N, and O K-shell NEXAFS spectra the tilt angles of the carboxylate group (approximate to 26 degrees in plane with respect to [1 (1) over bar0] and approximate to 45 degrees out of plane) and the C-N bond angle with respect to [1 (1) over bar0] could be determined for the pseudo-(3 x 2) overlayer. Using this information three adsorption geometries could be eliminated from five p(3 x 2) structures which lead to almost identical heats of adsorption in the DFT calculations between 1.40 and 1.47 eV/molecule. Due to the small energy difference between the remaining two structures it is not unlikely that these coexist on the surface at room temperature. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Intense blue and green photoluminescence emissions at room temperature in barium zirconate powders

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

In Situ and Simultaneous UV-vis/SAXS and UV-vis/XAFS Time-Resolved Monitoring of ZnO Quantum Dots Formation and Growth

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Study of K beta X-ray emission spectroscopy applied to Mn((2-x))V((1+x))O4 (x=0 and 1/3) oxyspinel and comparison with XANES

Oxidation state and coordination of transition metal cations seems to be hard to assess when considering multiple cations, each one with different possible oxidation states. In fact, this is the case of the spineltype double oxides family. High resolution K beta X-ray fluorescence spectra were measured in Mn(2-x)V(1+4)O4 (x=0 and 1/3) spinels-type double oxides in order to determine the oxidation state and coordination of V and Mn cations. The relative intensity of radiative Auger effect KM2,3M4,5 to the total intensity and the integral absolute difference value were used as reference parameters for the characterization of Mn oxidation states. The coordination of Mn ions was inferred by the intensity of the K beta(5) line. In the case of V compounds, it was used as the intensity of the line K beta' relative to the total area of K beta region. The obtained results were further compared with X-ray absorption spectra analysis, showing good agreements regarding the oxidation state characterization. However, there were found some discrepancies in coordination, due to customary oversimplifications in the K beta(5) line origin. The obtained results might represent valuable and useful data for chemical scopes of characterizing spineltype oxides family. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Grenzflächenverhalten und Strukturierung von dünnen, amphiphilen Blockcopolymerfilmen

Die Oberfläche von Blockcopolymerfilmen wird aus denjenigen Blöcken gebildet, die gegenüber dem benachbarten Medium die geringste Oberflächenenergie besitzen. Durch eine gezielte Änderung des Mediums kann man Einfluss auf die chemische Zusammensetzung nehmen und einen Wechsel der Oberflächenlamelle erzwingen. Das Ziel dieser Arbeit war es, das Grenzflächenverhalten von dünnen, amphiphilen Blockcopolymerfilmen näher zu untersuchen, die Filmoberflächen in einem lösungsmittelfreien Prozess lateral zu strukturieren und anschließend chemisch zu modifizieren. Zu diesem Zweck wurden zunächst neuartige hydrophile und hydrophobe Styrenderivate mit kurzen Seitenketten dargestellt, die anschließend durch kontrollierte radikalische Polymerisation („stable free radical polymerisation“ SFRP) mit dem TEMPO Unimer zu amphiphilen Diblockcopolymeren polymerisiert wurden. Funktionelle Gruppen in den hydrophilen Blöcken sollen zusätzlich eine chemische Modifizierung der Oberflächen dünner Blockcopolymerfilme ermöglichen. Der Nachweis der Reorientierung der Oberflächenlamelle unter dem Einfluss angrenzender polarer und unpolarer Medien gelang im Folgenden sowohl indirekt durch Kontaktwinkelmessungen, als auch direkt durch „Near edge X-ray Absorption Fine Structure“ Spektroskopie (NEXAFS). Durch Letztere konnten auch kinetische Informationen über den Prozess der Reorientierung gewonnen werden. In AFM Studien konnten weiterhin Zwischenstufen des von Senchu et al. postulierten Mechanismus nachgewiesen werden, der die Reorientierung als eine Art Reißverschlussmechanismus beschreibt, bei dem sich die energetisch günstigere Lamelle über die ungünstigere Oberflächenlamelle stülpt. Die laterale Strukturierung der Oberflächen dünner Blockcopolymerfilme erfolgte abweichend von der bekannten Technik, die auf der Verwendung von hydrophoben PDMS Stempeln und einem polaren Lösungsmittel zurückgreift, durch einen lösungsmittelfreien Prozess mit hydrophilen PDMS Stempeln. Auf die hydrophilen Bereiche der so strukturierten Blockcopolymeroberflächen konnte dann mittels einer Templatstrategie selektiv elementares Kupfer abgeschieden werden. Durch die Erzeugung leitfähiger Strukturen auf Blockcopolymerfilmen konnte exemplarisch die Eignung dieser zum Aufbau von Sensorstrukturen gezeigt werden.

Untersuchung des Reorientierungsverhaltens und Strukturierung dünner amphiphiler Blockcopolymerfilme zum Aufbau von Kompositen

Grundlage für die hier gezeigte Arbeit stellt die Eigenschaft von amphiphilen Blockcopolymeren dar immer den Block mit der niedrigsten Grenzflächenenergie zum angrenzenden Medium an die Oberfläche zu bringen. Durch einen Austausch des Mediums an der Grenzfläche zum Blockcopolymer kann eine Reorientierung erzwungen werden, wenn die Grenzflächenenergie des anderen Blocks nun die niedrigere Grenzflächenenergie besitzt. Dieses Verhalten von dünnen amphiphilen Blockcopolymerfilmen wurde zur Strukturierung von Oberflächen ausgenutzt und in nachfolgenden Synthesen weiter verstärkt. Um dies zu erreichen wurde das zur Strukturierung erforderliche Poly(4-Octylstyrol)block(4-hydroxystyrol) durch kontrollierte radikalische Polymerisationsmethode mit dem Tempo Unimer (2,2,6,6-Tetramethyl-1-1(1-phenyl-ethoxy)-piperidin) synthetisiert. Für die geplanten Reorientierungen und Modifizierungen von Oberflächen wurden dünne Filme durch Schleuderbeschichtung auf verschiedenen Substraten (Siliziumwafern, Glassubstraten und Goldoberflächen) hergestellt. Das Verhalten der Oberflächen von diesen Filmen wurde durch Kontaktwinkelmessungen untersucht. Auf diese Weise konnte gezeigt werden, dass die Oberfläche von Polymerfilmen nach der Präparation aus dem hydrophoben Block des Polymers gebildet wird. Durch Kontakt des Polymerfilms mit Wasser kann dieser zur Reorientierung gebracht werden, so dass der hydrophile Block des Polymers an der Oberfläche erscheint. Dieses Verhalten wurde zur Strukturierung mit softlithographischen Techniken genutzt. Dazu wurden hydrophil/hydrophob strukturierte Oberflächen durch Aufsetzen von hydrophoben PDMS-Stempeln, die Teile der Oberfläche selektiv abdeckten, und Einbringen von Wasser in die dabei entstehenden Kapillaren hergestellt. Dies ermöglichte es die Oberfläche selektiv im Größenbereich von 500nm bis zu 50µm zu strukturieren und an den reaktiven Bereichen Materialien, wie z.B. Kupfer, Titandioxid, Polyelektrolyte, photonische Kristalle und angegraftete Polymere, mit verschiedenen Methoden selektiv auf die Oberfläche aufzubringen. Um den Reorganisationsprozess der Oberfläche genauer zu studieren, wurde ein für diese Aufgabe besser geeignetes Polymer (Poly(Styrol)-block-poly(essigsäure-2-(2-(4-vinyl-phenoxy)-ethoxy)ethylester)) synthetisiert. Aus diesem Blockcopolymer wurden wieder dünne Filme durch Spincoaten hergestellt. Die Reorientierung dieses Polymers in 70°C warmen Wasser konnte durch Kontaktwinkelmessungen und NEXAFS Spektroskopie nachgewiesen werden. Mit Hilfe der NEXAFS Spektroskopie konnte festgestellt werden, dass die Geschwindigkeit der Reorientierung durch eine exponentielle Funktion beschrieben werden kann. Eine Auswertung der Geschwindigkeitskonstante für die Reorientierung einer hydrophilen zu einer hydrophoben Oberfläche des Polymers bei 60°C führt zu =75min. Aufgrund des exponentiellen Charakters der Reorientierung macht es den Anschein, dass die Reorientierung bei verschiedenen Reorientierungstemperaturen bis zu einem gewissen Grad erfolgt und dann stoppt. Eine weitere Reorientierung scheint erst wieder bei einer Temperaturerhöhung zu beginnen. Aus AFM Messungen ist ein Beginnen der Reorientierung durch Bildung kleiner Löcher in der Polymeroberfläche zu erkennen, die sich zu runden Erhöhungen und Vertiefungen vergrößern, um letztendlich in ein spinodales Entmischungsmuster über zu gehen. Dieses heilt dann im Laufe der Zeit langsam durch Verschwinden der hydrophilen Bereiche langsam aus. Der Beginn des zuvor beschriebenen Reorientierungsprozesses einer hydrophilen Oberfläche in eine hydrophobe konnte sowohl in den AFM, als auch in den NEXAFS-Messungen zu ca. 50°C bestimmt werden.

Layered graphitic carbon host formation during liquid-free solid state growth of metal pyrophosphates

We report a successful ligand- and liquid-free solid state route to form metal pyrophosphates within a layered graphitic carbon matrix through a single step approach involving pyrolysis of previously synthesized organometallic derivatives of a cyclotriphosphazene. In this case, we show how single crystal Mn2P2O7 can be formed on either the micro- or the nanoscale in the complete absence of solvents or solutions by an efficient combustion process using rationally designed macromolecular trimer precursors, and present evidence and a mechanism for layered graphite host formation. Using in situ Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, high resolution electron microscopy, thermogravimetric and differential scanning calorimetric analysis, and near-edge X-ray absorption fine structure examination, we monitor the formation process of a layered, graphitic carbon in the matrix. The identification of thermally and electrically conductive graphitic carbon host formation is important for the further development of this general ligand-free synthetic approach for inorganic nanocrystal growth in the solid state, and can be extended to form a range of transition metals pyrophosphates. For important energy storage applications, the method gives the ability to form oxide and (pyro)phosphates within a conductive, intercalation possible, graphitic carbon as host–guest composites directly on substrates for high rate Li-ion battery and emerging alternative positive electrode materials

Understanding near Fermi-level electronic structure through x-ray emission spectroscopy

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

Nature of ``Disorder'' in the Ordered Double Perovskite Sr2FeMoO6

The degree of B/B alternate cation order is known to heavily influence the magnetic properties of A2BB O6 double perovskites although the nature of such disorder has never been critically studied. Our detailed x-ray absorption fine structure studies in conjunction with synchrotron radiation x-ray diffraction experiments on polycrystalline Sr2FeMoO6 samples with various degrees of disorder reveal that a very high degree of short range order is preserved even in samples with highly reduced long range chemical order. Based on these experimental results and with the help of detailed structural simulations, we are able to model the nature of the disorder in this important class of materials and discuss the consequent implications on its physical properties.

Local structure and magneto-transport in Sr2FeMoO6 oxides

Double perovskite oxides Sr2FeMoO6 have attracted a great interest for their peculiar magneto-transport properties, and, ill particular, for the large values of low-field magneto-resistance (MR) which remains elevated even at room temperature, thanks to their high Curie temperature (T-c > 400 K). These properties are strongly influenced by chemical cation disorder, that is by the relative arrangement of Fe and Mo on their sublattices: the regular alternation of Fe and Mo enhances the M R and saturation magnetization. On the contrary the disorder generally depresses the magnetization and worsen the MR response. In this work the X-ray absorption fine structure (XAFS) technique has been employed in order to probe the cation order from a local point of view. XAFS spectra were collected at the Fe and Mo K edges on Sr2FeMoO6 samples with different degree of long-range chemical order. The XAFS results prove that a high degree of short-range cation order is preserved, despite the different long-range order: the Fe-Mo correlations are always preferred over the Fe-Fe and Mo-Mo ones in the perfectly ordered as well as in highly disordered samples.