Surface Plasmon-Induced Band Gap in the Photocurrent Response of Organic Solar Cells

A 260 nm layer of organic bulk heterojunction blend of the polymer poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and the fullerene [6,6]-phenyl C(61)-butyric (PCBM) was spin-coated in between aluminum and gold electrodes, respectively, on top of a laser inscribed azo polymer surface-relief diffraction grating. Angle-dependent surface plasmons (SPs) with a large band gap were observed in the normalized photocurrent by the P3HT-PCBM layer as a function of wavelength. The SP-induced photocurrents were also investigated as a function of the grating depth and spacing.

APPLICATIONS OF ARTIFICIAL-INTELLIGENCE IN ORGANIC-CHEMISTRY .17. NEW PROGRAMS IN THE SISTEMAT PROJECT

This work describes the new improvements of the SISTEMAT project, one system for structural elucidation mainly in the field of Natural Products Chemistry. Some examples of the resolution of problems using C-13 Nuclear Magnetic Resonance and Mass Spectroscopy are given. Programs to discover new heuristic rules for structure generation are discussed. The data base contains about 10000 C-13 NMR spectra.

Conjugated semiconducting organic materials for electronic applications

Since conjugated polymers, i.e. polymers with spatially extended pi-bonding system have offered unique physical properties, unobtainable for conventional polymers, significant research efforts directed to better understanding of their chemistry, physics and engineering have been undertaken in the past two and half decades. In this thesis we discuss the synthesis, characterisation and investigation of conjugated semiconducting organic materials for electronic applications. Owing to the versatile properties of metal-organic hybrid materials, there is significant promise that these materials can find use in optical or electronic devices in the future. In addressing this issue, the synthesis of bisthiazol-2-yl-amine (BTA) based polymers is attempted and their metallation is investigated. The focus of this work has been to examine whether the introduction of coordinating metal ions onto the polymer backbone can enhance the conductivity of the material. These studies can provide a basis for understanding the photophysical properties of metal-organic polymers based on BTA. In their neutral (undoped) form conjugated polymers are semiconductors and can be used as active components of plastics electronics such as polymer light-emitting diodes, polymer lasers, photovoltaic cells, field-effect transistors, etc. Toward this goal, it is an objective of the study to synthesize and characterize new classes of luminescent polymeric materials based on anthracene and phenanthrene moieties. A series of materials based on polyphenylenes and poly(phenyleneethynylene)s with 9,10-anthrylene subunits are not only presented but the synthesis and characterization of step-ladder and ladder poly(p-phenylene-alt-anthrylene)s containing 9,10-anthrylene building groups within the main chain are also explored. In a separate work, a series of soluble poly-2,7- and 3,6-phenanthrylenes are synthesized. This can enable us to do a systematic investigation into the optical and electronic properties of PPP-like versus PPV-like. Besides, the self-organization of 3,6-linked macrocyclic triphenanthrylene has been investigated by 2D wide-angle X-ray scattering experiments performed on extruded filaments in solution and in the bulk. Additionally, from the concept that donor-acceptor materials can induce efficient electron transfer, the covalent incorporation of perylene tetracarboxydiimide (PDI) into one block of a poly(2,7-carbazole) (PCz)-based diblock copolymer and 2,5-pyrrole based on push-pull type material are achieved respectively.

Biogenic volatile organic compounds in tropical, temperate and boreal forest ecosystems

Biogene flüchtige organische Verbindungen (BFOV) werden in großen Mengen aus terrestrischenrnÖkosystemen, insbesondere aus Wäldern und Wiesen, in die untere Troposphäre emittiert. Austausch-rnFlüsse von BFOVs sind in der troposphärischen Chemie wichtig, weil sie eine bedeutende Rolle in derrnOzon- und Aerosolbildung haben. Trotzdem bleiben die zeitliche und räumliche Änderung der BFOVrnEmissionen und ihre Rolle in Bildung und Wachstum von Aerosolen ungewiss.rnDer Fokus dieser Arbeit liegt auf der in-situ Anwendung der Protonen Transfer ReaktionsrnMassenspektrometrie (PTR-MS) und der Messung von biogenen flüchtigen organischen Verbindungen inrnnordländischen, gemäßigten und tropischen Waldökosystemen während drei unterschiedlicherrnFeldmesskampagnen. Der Hauptvorteil der PTR-MS-Technik liegt in der hohen Messungsfrequenz,rnwodurch eine eventuelle Änderung in der Atmosphäre durch Transport, Vermischung und Chemiernonline beobachtet werden kann. Die PTR-MS-Messungen wurden zweimal am Boden aus und einmalrnvon einem Forschungsflugzug durchgeführt.rnIn Kapitel 3 werden die PTR-MS-Daten, gesammelt während der Flugmesskampagne über demrntropischen Regenwald, vorgelegt. Diese Studie zeigt den Belang der Grenzschichtdynamik für diernVerteilung von Spurengasen mittels eines eindimensionalen Säule - Chemie und KlimaModells (SCM).rnDer Tagesablauf von Isopren zeigte zwischen 14:00 und 16:15 Uhr lokaler Zeit einen Mittelwert vonrn5.4 ppbv auf der Höhe der Baumspitzen und von 3.3 ppbv über 300 m Höhe. Dies deutet darauf hin, dassrnsowohl der turbulente Austausch als auch die hohe Reaktionsfähigkeit von Isopren mit den OxidantienrnOH und Ozon eine wichtige Rolle spielen. Nach dem Ausgleich von chemischen Verlusten undrnEntrainment (Ein- und Ausmischung von Luft an der Grenzschicht), wurde ein Fluss vonrn8.4 mg Isopren m-2h-1 unter teilweise bewölkten Bedingungen für den tropischen Regenwald in derrnGuyanregion abgeschätzt. Dies entspricht einem täglichen Emissionsfluss von 28 mg Isopren prornQuadratmeter.rnIm Kapitel 4 werden die Messungen, welche auf einer Hügellage in gemäßigter Breite inrnsüddeutschland stattgefunden haben, diskutiert. Bei diesem Standort ist die Grenzschicht nachts unter diernStandorthöhe abgefallen, was den Einsatzort von Emissionen abgesondert hatte. Während diernGrenzschicht morgens wieder über die Höhe des Einsatzortes anstieg, konnten die eingeschlossenenrnnächtlichen Emissionen innerhalb der bodennahen Schicht beobachtet werden. Außerdem wurde einrndeutlicher Anstieg von flüchtigen organischen Verbindungen gemessen, wenn die Luftmassen überrnMünchen geführt wurden oder wenn verschmutzte Luftmassen aus dem Po-Tal über die Alpen nachrnDeutschland transportiert wurden. Daten von dieser Kampagne wurden genutzt, um die Änderungen inrndem Mischungsverhältnis der flüchtigen organischen Verbindungen, verbunden mit dem Durchfluss vonrnwarmen und kalten Wetterfronten sowie bei Regen zu untersuchen.rnIm Kapitel 5 werden PTR-MS-Messungen aus dem nördlichen Nadelwaldgürtel beschrieben. Starkernnächtliche Inversionen mit einer niedrigen Windgeschwindigkeit fingen die Emissionen vonrnnahegelegenen Kiefernwäldern und andere BFOV-Quellen ab, was zu hohen nächtlichen BFOVMischverhältnissenrnführte. Partikelereignisse wurden für Tag und Nacht detailliert analysiert. Diernnächtlichen Partikelereignisse erfolgten synchron mit starken extremen von Monoterpenen, obwohl dasrnzweite Ereignis Kernbildung einschloss und nicht mit Schwefelsäure korrelierte. Die MonoterpenrnMischungsverhältnisse von über 16 ppbv waren unerwartet hoch für diese Jahreszeit. NiedrigernWindgeschwindigkeiten und die Auswertung von Rückwärtstrajektorien deuten auf eine konzentrierternQuelle in der Nähe von Hyytiälä hin. Die optische Stereoisomerie von Monoterpenen hat bestätigt, dassrndie Quelle unnatürlich ist, da das Verhältnis von [(+)-α-pinen]/[(−)-α-pinen] viel höher ist als dasrnnatürliches Verhältnis der beiden Enantiomeren.

Phylogenomic analysis of natural products biosynthetic gene clusters allows discovery of arseno-organic metabolites in model streptomycetes

We are indebted with Marnix Medema, Paul Straight and Sean Rovito, for useful discussions and critical reading of the manuscript, as well as with Alicia Chagolla and Yolanda Rodriguez of the MS Service of Unidad Irapuato, Cinvestav, and Araceli Fernandez for technical support in high-performance computing. This work was funded by Conacyt Mexico (grants No. 179290 and 177568) and FINNOVA Mexico (grant No. 214716) to FBG. PCM was funded by Conacyt scholarship (No. 28830) and a Cinvestav posdoctoral fellowship. JF and JFK acknowledge funding from the College of Physical Sciences, University of Aberdeen, UK.

Photocatalytic Concretes – The interface between photocatalysis and cement chemistry

We thank the European Commission for financial support through the European Project Light2CAT, funded by the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7) under the grant agreement no. 283062 Eco-Innovation, Theme Environment

An overview of the Amazonian Aerosol Characterization Experiment 2008 (AMAZE-08)

The Amazon Basin provides an excellent environment for studying the sources, transformations, and properties of natural aerosol particles and the resulting links between biological processes and climate. With this framework in mind, the Amazonian Aerosol Characterization Experiment (AMAZE-08), carried out from 7 February to 14 March 2008 during the wet season in the central Amazon Basin, sought to understand the formation, transformations, and cloud-forming properties of fine-and coarse-mode biogenic aerosol particles, especially as related to their effects on cloud activation and regional climate. Special foci included (1) the production mechanisms of secondary organic components at a pristine continental site, including the factors regulating their temporal variability, and (2) predicting and understanding the cloud-forming properties of biogenic particles at such a site. In this overview paper, the field site and the instrumentation employed during the campaign are introduced. Observations and findings are reported, including the large-scale context for the campaign, especially as provided by satellite observations. New findings presented include: (i) a particle number-diameter distribution from 10 nm to 10 mu m that is representative of the pristine tropical rain forest and recommended for model use; (ii) the absence of substantial quantities of primary biological particles in the submicron mode as evidenced by mass spectral characterization; (iii) the large-scale production of secondary organic material; (iv) insights into the chemical and physical properties of the particles as revealed by thermodenuder-induced changes in the particle number-diameter distributions and mass spectra; and (v) comparisons of ground-based predictions and satellite-based observations of hydrometeor phase in clouds. A main finding of AMAZE-08 is the dominance of secondary organic material as particle components. The results presented here provide mechanistic insight and quantitative parameters that can serve to increase the accuracy of models of the formation, transformations, and cloud-forming properties of biogenic natural aerosol particles, especially as related to their effects on cloud activation and regional climate.

Chemistry of stable iminopropadienones, RN=C=C=C=O

The synthesis, spectroscopic properties, and chemical reactions of the stable (neopentylimino)-, (mesitylimino)-, and (o-tert-butylphenylimino)propadienones (6) are reported. Nucleophilic addition of amines affords the malonic amidoamidines 7 and 8. 3,5-Dimethylpyrazole reacts analogously to form 9b. Addition of 1,2-dimethylhydrazine produces pyrazolinones 10-12. Addition of N,Y'-dimethyldiaminoethane, -propane, and -butane gives diazepine, diazocine, and diazonine derivatives 13-15, respectively (X-ray structures of 13c, 14a, and 15a are available). The mesoionic pyridopyrimidinium olates IS are obtained by addition of 2-(methylamino)pyridine (X-ray structure of 18b available). Primary 2-aminopyridines afford the pyridopyrimidininones 20-29 and 31 (X-ray structure of 21a available), and 2-aminopyrimidines and 2-aminopyrazine afford pyrimidopyrimidinones and pyrazinopyrimidinones 33-35. Pyrimidoisoquinolinone 36 results from 1-aminoisoquinoline and pyridoquinolinone 40 from 8-aminoquinoline. 2-Aminothiazoline and 2-aminothiazole afford thiazolopyrimidinone derivatives 41-43 (X-ray structure of 43a available).

A pesquisa como perspectiva de formação continuada do professor de química

The education of a chemistry teacher is not being seen as a specific preparation for the exercise of a professional activity, which differs from the professional activity of a chemist or a chemistry researcher. This happens because in the academic field, mainly in the exact and natural sciences, the idea that knowing a determined subject is enough to be able to teach it, is tacitly accepted. This is, actually, the first condition to be able to be a university professor. There is another necessary condition for competent teaching: to have specific professional knowledege of teaching. I defend that this knowledge can be constitued in the interaction with other professionals in the form of research. Thus, as a chemist constitutes himself through the research in the interaction with other chemists, the teacher develops himself in this professional field in the interaction with other teachers and the permanent attitude of researching.

Impacto do acordo de cooperação do Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq) com a National Academy of Sciences - (NAS)

In the beginning of the 1960's, the university education in chemistry, in Brasil, represented only a professional preparation, with no official post-graduate teaching and research, as yet. The name Federal University Rio de Janeiro, evolved, since January 30, 1959, from University of Brazil, RJ, to Federal University of Guanabara, which, on August 20, 1965, became the Federal University of Rio de Janeiro. With the Resolution nº 4, of the University direction, the first Institute of Chemistry was created, to include the Centers of Mathematical and Natural Sciences, and the Medical Sciences. The strictu sensu's system was established only in 1961.

Foodstuffs and medicines as legal categories in the EU and China. Functional foods as a borderline case

The thesis discusses the regulation of foodstuffs and medicines, and particularly the regulation of functional foods. Legal systems investigated are the EU and China. Both are members of the WTO and Codex Alimentarius, which binds European and Chinese rules together. The study uses three Chinese berries as case examples of how product development faces regulation in practice. The berries have traditional uses as herbal medicines. Europe and China have similar nutrition problems to be resolved, such as obesity, cardiovascular disease, and diabetes. The three berries might be suitable raw materials for functional foods. Consumer products with health-enhancing functions, such as lowering blood pressure, might legally be classifi ed either as foodstuffs or medicines. The classifi cation will depend on functions and presentation of the product. In our opinion, food and medicine regulation should come closer together so the classifi cation issue would no longer be an issue. Safety of both foodstuffs and medicines is strictly regulated. With medicines, safety is a more relative concept, where benefi ts of the product are compared to side-effects in thorough scientifi c tests and trials. Foods, on the other hand, are not allowed to have side-effects. Hygiene rules and rules on the use of chemicals apply. In China, food safety is currently at focus as China has had several severe food scandals. Newly developed foods are called novel foods, and are specifi cally regulated. The current European novel food regulation from 1997 treats traditional third country products as novel. The Chinese regulation of 2007 also defi nes novel foods as something unfamiliar to a Chinese consumer. The concepts of novel food thus serve a protectionist purpose. As regards marketing, foods are allowed to bear health claims, whereas medicines bear medicinal claims. The separation is legally strict: foods are not to be presented as having medicinal functions. European nutrition and health claim regulation exists since 2006. China also has its regulation on health foods, listing the permitted claims and how to substantiate them. Health claims are allowed only on health foods. The European rules on medicines include separate categories for herbal medicines, traditional herbal medicines, and homeopathic medicines, where there are differing requirements for scientifi c substantiation. The scientifi c and political grounds for the separate categories provoke criticism. At surface, the Chinese legal system seems similar to the European one. To facilitate trade, China has enacted modern laws. Laws are needed as the country moves from planned economy to market economy: ‘rule of law’ needs to replace ‘rule of man’. Instead of being citizens, Chinese people long were subordinates to the Emperor. Confucius himself advised to avoid confl ict. Still, Chinese people do not and cannot always trust the legal system, as laws are enforced in an inconsistent manner, and courts are weak. In China, there have been problems with confl icting national and local laws. In Europe, the competence of the EU vs. the competence of the Member States is still not resolved, even though the European Commission often states that free trade requires harmonisation. Food and medicine regulation is created by international organisations, food and medicine control agencies, standards agencies, companies and their organisations. Regulation can be divided in ‘hard law’ and ‘soft law’. One might claim that hard law is in crisis, as soft law is gaining importance. If law is out of fashion, regulation certainly isn’t. In the future, ‘law’ might mean a process where rules and incentives are created by states, NGOs, companies, consumers, and other stakeholders. ‘Law’ might thus refer to a constant negotiation between public and private actors. Legal principles such as transparency, equal treatment, and the right to be heard would still be important.

Organische Mikro- und Nanodrähte auf Basis von Perylendiimiden

Diese Arbeit thematisiert die optimierte Darstellung von organischen Mikro- und Nanodrähten, Untersuchungen bezüglich deren molekularen Aufbaus und die anwendungsorientierte Charakterisierung der Eigenschaften. Mikro- und Nanodrähte haben in den letzten Jahren im Zuge der Miniaturisierung von Technologien an weitreichendem Interesse gewonnen. Solche eindimensionalen Strukturen, deren Durchmesser im Bereich weniger zehn Nanometer bis zu einigen wenigen Mikrometern liegt, sind Gegenstand intensiver Forschung. Neben anorganischen Ausgangssubstanzen zur Erzeugung von Mikro- und Nanodrähten haben organische Funktionsmaterialien aufgrund ihrer einfachen und kostengünstigen Verarbeitbarkeit sowie ihrer interessanten elektrischen und optischen Eigenschaften an Bedeutung gewonnen. Eine wichtige Materialklasse ist in diesem Zusammenhang die Verbindungsklasse der n-halbleitenden Perylentetracarbonsäurediimide (kurz Perylendiimide). Dem erfolgreichen Einsatz von eindimensionalen Strukturen als miniaturisierte Bausteine geht die optimierte und kontrollierte Herstellung voraus. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde die neue Methode der Drahterzeugung „Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre“ entwickelt, welche auf Selbstassemblierung der Substanzmoleküle aus Lösung basiert und unter dem Einfluss von Lösungsmitteldampf direkt auf einem vorgegebenen Substrat stattfindet. Im Gegensatz zu literaturbekannten Methoden ist kein Transfer der Drähte aus einem Reaktionsgefäß nötig und damit verbundene Beschädigungen der Strukturen werden vermieden. Während herkömmliche Methoden in einer unkontrolliert großen Menge von ineinander verwundenen Drähten resultieren, erlaubt die substratbasierte Technik die Bildung voneinander separierter Einzelfasern und somit beispielsweise den Einsatz in Einzelstrukturbauteilen. Die erhaltenen Fasern sind morphologisch sehr gleichmäßig und weisen bei Längen von bis zu 5 mm bemerkenswert hohe Aspektverhältnisse von über 10000 auf. Darüber hinaus kann durch das direkte Drahtwachstum auf dem Substrat über den Einsatz von vorstrukturierten Oberflächen und Wachstumsmasken gerichtetes, lokal beschränktes Drahtwachstum erzielt werden und damit aktive Kontrolle auf Richtung und Wachstumsbereich der makroskopisch nicht handhabbaren Objekte ausgeübt werden. Um das Drahtwachstum auch hinsichtlich der Materialauswahl, d. h. der eingesetzten Ausgangsmaterialien zur Drahterzeugung und somit der resultierenden Eigenschaften der gebildeten Strukturen aktiv kontrollieren zu können, wird der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Morphologie der Selbstassemblierungsprodukte am Beispiel unterschiedlicher Derivate betrachtet. So stellt sich zum einen die Art der eingesetzten Lösungsmittel in flüssiger und gasförmiger Phase beim Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre als wichtiger Faktor heraus. Beide Lösungsmittel dienen als Interaktionspartner für die Moleküle des funktionellen Drahtmaterials im Selbstassemblierungsprozess. Spezifische Wechselwirkungen zwischen Perylendiimid-Molekülen untereinander und mit Lösungsmittel-Molekülen bestimmen dabei die äußere Form der erhaltenen Strukturen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Molekülstruktur des verwendeten funktionellen Perylendiimids. Es wird der Einfluss einer Bay-Substitution bzw. einer unsymmetrischen Imid-Substitution auf die Morphologie der erhaltenen Strukturen herausgestellt. Für das detaillierte Verständnis des Zusammenhanges zwischen Molekülstruktur und nötigen Wachstumsbedingungen für die Bildung von eindimensionalen Strukturen zum einen, aber auch die resultierenden Eigenschaften der erhaltenen Aggregationsprodukte zum anderen, sind Informationen über den molekularen Aufbau von großer Bedeutung. Im Rahmen der Doktorarbeit konnte ein molekular hoch geordneter, kristalliner Aufbau der Drähte nachgewiesen werden. Durch Kombination unterschiedlicher Messmethoden ist es gelungen, die molekulare Anordnung in Strukturen aus einem Spirobifluoren-substituierten Derivat in Form einer verkippten Molekülstapelung entlang der Drahtlängsrichtung zu bestimmen. Um mögliche Anwendungsbereiche der erzeugten Drähte aufzuzeigen, wurden diese hinsichtlich ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften analysiert. Neben dem potentiellen Einsatz im Bereich von Filteranwendungen und Sensoren, sind vor allem die halbleitenden und optisch wellenleitenden Eigenschaften hervorzuheben. Es konnten organische Transistoren auf der Basis von Einzeldrähten mit im Vergleich zu Dünnschichtbauteilen erhöhten Ladungsträgerbeweglichkeiten präpariert werden. Darüber hinaus wurden die erzeugten eindimensionalen Strukturen als aktive optische Wellenleiter charakterisiert. Die im Rahmen der Dissertation erarbeiteten Kenntnisse bezüglich der Bildung von eindimensionalen Strukturen durch Selbstassemblierung, des Drahtaufbaus und erster anwendungsorientierter Charakterisierung stellen eine Basis zur Weiterentwicklung solcher miniaturisierter Bausteine für unterschiedlichste Anwendungen dar. Die neu entwickelte Methode des Trocknens unter Lösungsmittelatmosphäre ist nicht auf den Einsatz von Perylendiimiden beschränkt, sondern kann auf andere Substanzklassen ausgeweitet werden. Dies eröffnet breite Möglichkeiten der Materialauswahl und somit der Einsatzmöglichkeiten der erhaltenen Strukturen.

Optical Characterization of Organic Gain Materials for UV-emitting Hybrid Complex Coupled VCSELs

In this thesis, optical gain measurement setup based on variable stripe length method is designed, implemented and improved. The setup is characterized using inorganic and organic samples. The optical gain of spiro-quaterphenyl is calculated and compared with measurements from the setup. Films with various thicknesses of spiro-quaterphenyl, methoxy-spiro-quaterphenyl and phenoxy-spiro-quaterphenyl are deposited by a vacuum vapor deposition technique forming asymmetric slab waveguides. The optical properties, laser emission threshold, optical gain and loss coefficient for these films are measured. Additionally, the photodegradation during pumping process is investigated.

Chemistry and Chemical Education Through Text and Image: Analysis of Twentieth Century Textbooks Used in Brazilian Context

Assuming that textbooks give literary expression to cultural and ideological values of a nation or group, we propose the analysis of chemistry textbooks used in Brazilian universities throughout the twentieth century. We analyzed iconographic and textual aspects of 31 textbooks which had significant diffusion in the context of Brazilian universities at that period. As a result of the iconographic analysis, nine categories of images were proposed: (1) laboratory and experimentation, (2) industry and production, (3) graphs and diagrams, (4) illustrations related to daily life, (5) models, (6) illustrations related to the history of science, (7) pictures or diagrams of animal, vegetable or mineral samples, (8) analogies and (9) concepts of physics. The distribution of images among the categories showed a different emphasis in the presentation of chemical content due to a commitment to different conceptions of chemistry over the period. So, we started with chemistry as an experimental science in the early twentieth century, with an emphasis change to the principles of chemistry from the 1950s, culminating in a chemistry of undeniable technological influence. Results showed that reflections not only on the history of science, but on the history of science education, may be useful for the improvement of science education.