284 resultados para linewidth


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We report experiments of electron spin resonance (ESR) of Cu2+ in polycrystalline samples of CaCu3Ti4O12 post-annealed in different atmospheres. After being synthesized by solid state reaction, pellets of CaCu3Ti4O12 were annealed for 24 h at 1000 degrees C under air, Ar or O-2. Our temperature dependent ESR data revealed for all samples nearly temperature independent g value (2.15(1)) and linewidth for T > T-N approximate to 25 K. However, the values of ESR linewidth are strongly affected by the oxygen content in the sample. For instance, argon post-annealed samples show a much larger linewidth than the O-2 or air post-annealed samples. We attribute this broadening to an increase of the dipolar homogeneous broadening of the Cu2+ ESR lines due to the presence of oxygen vacancies which induce an S=1/2 spin inside the TiO6 octahedra. Correlation between a systematic dependence of the ESR linewidth on the oxygen content and the high dielectric constant of these materials is addressed. Also, ESR, magnetic susceptibility, and specific heat data for a single crystal of CaCu3Ti4O12 and for polycrystals of CdCu3Ti4O12 are reported.

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

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The Dysonian line in the limit d < or ∼ δ, where d is the thickness and 6 the skin depth, was fitted to a combination of absorption and dispersion Lorentzian lines. This procedure allows one to determine not only microwave conductivity from the Dysonian line but also the true g value, linewidth, and paramagnetic susceptibility by the measurement of five parameters of the ESR absorption-derivative Dysonian line. ©1990 Academic Press, inc.

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Measurements of 1H Nuclear Magnetic Resonance (NMR) relaxation times, Electron Paramagnetic Resonance (EPR) and AC Impedance Spectroscopy (IS) are reported for composites based on PEO8:LiClO4 and carbon black (CB), prepared by two methods: solvent and fusion processing. Three nuclear relaxation processes were identified for 1H nuclei: (i) belonging to the polymer chains in the amorphous phase, loosely bound to the CB particles, whose dynamics is almost the same as for unfilled polymer, (ii) belonging to the polymer chains which are tightly attached to the CB particles, and (iii) belonging to the crystalline phase in the loose polymer chain. The paramagnetic electronic susceptibility of the composite samples, measured by EPR, was interpreted by assuming a contribution of localized spin states that follow a Curie law, and a Pauli-like contribution of delocalized spins. A significant change of the EPR linewidth was observed at 40 K, which is the temperature where the Curie and Pauli susceptibilities equally contribute to the paramagnetic electronic susceptibility. The electrical properties are very sensitive to the preparation methods of the composites, which conditions the interaction between carbon particle-carbon particle and carbon particle-polymer chain. Classical statistic models to describe the conductivity in these media were not satisfactory. © 1998 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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Oxidation states of transition metal cations in spinels-type oxides are sometimes extremely difficult to determine by conventional spectroscopic methods. One of the most complex cases occurs when there are different cations, each one with several possible oxidation states, as in the case of the magnetoresistant Mn(2-x)V(1+x)O4 (x=0, 1/3 and 1) spinel-type family. In this contribution we describe the determination of the oxidation state of manganese and vanadium in Mn(2-x)V(1+x)O4 (x=0, 1/3,1) spinel-type compounds by analyzing XANES and high-resolution K beta X-ray fluorescence spectra. The ionic models found are Mn22+V4+O4, Mn5/32+V4/33.5+O4 and Mn2+V23+O4. Combination of the present results with previous data provided a reliable cation distribution model. For these spinels, single magnetic electron paramagnetic resonance (EPR) lines are observed at 480 K showing the interaction among the different magnetic ions. The analysis of the EPR parameters show that g-values and relative intensities are highly influenced by the concentration and the high-spin state of Mn2+. EPR broadening linewidth is explained in terms of the bottleneck effect, which is due to the presence of the fast relaxing V3+ ion instead of the weak Mn2+ (S state) coupled to the lattice. The EPR results, at high temperature, are well explained assuming the oxidation states of the magnetic ions obtained by the other spectroscopic techniques. (c) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

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The Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) pulse sequence has been used in many applications of magnetic resonance imaging (MRI) and low-resolution NMR (LRNMR) spectroscopy. Recently. CPMG was used in online LRNMR measurements that use long RF pulse trains, causing an increase in probe temperature and, therefore, tuning and matching maladjustments. To minimize this problem, the use of a low-power CPMG sequence based on low refocusing pulse flip angles (LRFA) was studied experimentally and theoretically. This approach has been used in several MRI protocols to reduce incident RF power and meet the specific absorption rate. The results for CPMG with LRFA of 3 pi/4 (CPMG(135)), pi/2 (CPMG(90)) and pi/4 (CPMG(45)) were compared with conventional CPMG with refocusing pi pulses. For a homogeneous field, with linewidth equal to Delta nu = 15 Hz, the refocusing flip angles can be as low as pi/4 to obtain the transverse relaxation time (T(2)) value with errors below 5%. For a less homogeneous magnetic field. Delta nu = 100 Hz, the choice of the LRFA has to take into account the reduction in the intensity of the CPMG signal and the increase in the time constant of the CPMG decay that also becomes dependent on longitudinal relaxation time (T(1)). We have compared the T(2) values measured by conventional CPMG and CPMG(90) for 30 oilseed species, and a good correlation coefficient, r = 0.98, was obtained. Therefore, for oilseeds, the T(2) measurements performed with pi/2 refocusing pulses (CPMG(90)), with the same pulse width of conventional CPMG, use only 25% of the RF power. This reduces the heating problem in the probe and reduces the power deposition in the samples. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

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We report on the generation of tunable light around 400 nm by frequency-doubling ultrashort laser pulses whose spectral phase is modulated by a sum of sinusoidal functions. The linewidth of the ultraviolet band produced is narrower than 1 nm, in contrast to the 12 nm linewidth of the non-modulated incident spectrum. The influence of pixellation of the liquid crystal spatial light modulator on the efficiency of the phase-modulated second harmonic generation is discussed.

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“Plasmon” is a synonym for collective oscillations of the conduction electrons in a metal nanoparticle (excited by an incoming light wave), which cause strong optical responses like efficient light scattering. The scattering cross-section with respect to the light wavelength depends not only on material, size and shape of the nanoparticle, but also on the refractive index of the embedding medium. For this reason, plasmonic nanoparticles are interesting candidates for sensing applications. Here, two novel setups for rapid spectral investigations of single nanoparticles and different sensing experiments are presented.rnrnPrecisely, the novel setups are based on an optical microscope operated in darkfield modus. For the fast single particle spectroscopy (fastSPS) setup, the entrance pinhole of a coupled spectrometer is replaced by a liquid crystal device (LCD) acting as spatially addressable electronic shutter. This improvement allows the automatic and continuous investigation of several particles in parallel for the first time. The second novel setup (RotPOL) usesrna rotating wedge-shaped polarizer and encodes the full polarization information of each particle within one image, which reveals the symmetry of the particles and their plasmon modes. Both setups are used to observe nanoparticle growth in situ on a single-particle level to extract quantitative data on nanoparticle growth.rnrnUsing the fastSPS setup, I investigate the membrane coating of gold nanorods in aqueous solution and show unequivocally the subsequent detection of protein binding to the membrane. This binding process leads to a spectral shift of the particles resonance due to the higher refractive index of the protein compared to water. Hence, the nanosized addressable sensor platform allows for local analysis of protein interactions with biological membranes as a function of the lateral composition of phase separated membranes.rnrnThe sensitivity on changes in the environmental refractive index depends on the particles’ aspect ratio. On the basis of simulations and experiments, I could present the existence of an optimal aspect ratio range between 3 and 4 for gold nanorods for sensing applications. A further sensitivity increase can only be reached by chemical modifications of the gold nanorods. This can be achieved by synthesizing an additional porous gold cage around the nanorods, resulting in a plasmon sensitivity raise of up to 50 % for those “nanorattles” compared to gold nanorods with the same resonance wavelength. Another possibility isrnto coat the gold nanorods with a thin silver shell. This reduces the single particle’s resonance spectral linewidth about 30 %, which enlarges the resolution of the observable shift. rnrnThis silver coating evokes the interesting effect of reducing the ensemble plasmon linewidth by changing the relation connecting particle shape and plasmon resonance wavelength. This change, I term plasmonic focusing, leads to less variation of resonance wavelengths for the same particle size distribution, which I show experimentally and theoretically.rnrnIn a system of two coupled nanoparticles, the plasmon modes of the transversal and longitudinal axis depend on the refractive index of the environmental solution, but only the latter one is influenced by the interparticle distance. I show that monitoring both modes provides a self-calibrating system, where interparticle distance variations and changes of the environmental refractive index can be determined with high precision.

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Die vorliegenden Dissertation beschäftigt sich mit plasmonischen Nanopartikeln, deren Wechselwirkung mit Licht in einer Plasmonenschwingung resultiert. Suspensionen dieser Partikel zeigen kräftige Farben, da sich die Resonanzfrequenz der Plasmonenschwingung im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrum befindet. Durch die Veränderung interner (Material, Größe, Form) oder externer Parameter (Brechungsindex der Umgebung, Abstand zu anderen plasmonischen Partikeln) lässt sich die Farbe der Partikel verändern, eine Verschiebung der Resonanzfrequenz kann beobachtet werden. Ihre Sensitivität gegenüber äußeren Bedingungen ist der Grund, weshalb plasmonische Nanopartikel als Sensoren eingesetzt werden können. Wichtig ist hierbei nicht nur, dass die Partikel eine hohe Sensitivität zeigen, sondern auch die Möglichkeit, reproduzierbar Partikel zu synthetisieren, die experimentellen Anforderungen entsprechen. In der vorliegenden Arbeit wird das Wachstum von reinen Gold- und mit Silber beschichteten Goldnanostäbchen untersucht. Des Weiteren werden plasmonische Nanopartikel als Orientierungs-, Brechungsindex- und Abstandssensoren verwendet. Die Synthese von Goldnanostäbchen erfolgt auf nasschemischen Weg, ihr anisotropes Wachstum aus isotropen Keimen wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst. In diesem Zusammenhang wurde ein Wachstumsmodell entwickelt, das neben dem Vorhandensein eines Stabilisators auch die Rolle von Bromid- und Silberionen herausstellt, die durch selektive Adsorption das Wachstum bestimmter Kristallflächen inhibieren. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Potentialdifferenz zwischen Reduktions- und Oxidationsmittel klein sein muss, um ein langsames selektives Wachstum zu gewährleisten. rnDurch das Aufwachsen einer dünnen Silberschicht auf Goldnanostäbchen verbessert sich deren Qualität im Bezug auf die heterogene Linienbreite. Der “Plasmonic Focusing Effect”, die Änderung der Steigung des linearen Zusammenhangs von Plasmonenresonanz und Aspektverhältnis, konnte theoretisch berechnet und experimentell verifiziert werden. Durch die Aufnahme zeitaufgelöster Spektren und die Untersuchung des Verlaufs der Reaktion wurden sowohl Reaktionsordnung, als auch Aktivierungsenergie ermittelt. Das so gefundene kinetische Model erlaubt zudem die Vorhersage des Reaktionsprodukts zu verschiedenen Zeiten. rnEinzelne Goldnanostäbchen wurden in einer Gelmatrix bei verschiedenen Temperaturen untersucht, die Aufnahme der zeitlichen Variation der polarisationsabhängigen Streuintensität konnte genutzt werden, um den Kollaps des Gels zu charakterisieren. Neben der Verwendung einzelner plasmonischer Nanopartikel wurden auch Dimere, bestehend aus zwei Goldnanokugeln, untersucht. Nach der Kalibrierung der Resonanzfrequenz gegenüber des Abstandes der beiden Partikel durch externe Methoden (Lichtstreuung, Cryo- Elektronenmikroskopie) wurde der so gefundene exponentielle Zusammenhang verwendet, um sowohl den Brechungsindex der Umgebung, als auch den Abstand der beiden Goldnanokugeln zu bestimmen. Des Weiteren wurden Goldnanopartikeldimere benutzt, um ein als Linker verwendetes thermoresponsives Elastin-Polymer bei verschiedenen Temperaturen zu charakterisieren. Neben Aggregaten aus zwei Goldnanokugeln wurden auch so genannte “core-satellite” Strukturen synthetisiert, die um einen großen Goldnanopartikelkern viele kleine Goldnanopartikel tragen. Diese Partikel haben eine theoretisch vorhergesagte höhere Sensitivität gegenüber Brechungsindexänderungen, was in ersten Experimenten gezeigt werden konnte.

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This dissertation deals with the design and the characterization of novel reconfigurable silicon-on-insulator (SOI) devices to filter and route optical signals on-chip. Design is carried out through circuit simulations based on basic circuit elements (Building Blocks, BBs) in order to prove the feasibility of an approach allowing to move the design of Photonic Integrated Circuits (PICs) toward the system level. CMOS compatibility and large integration scale make SOI one of the most promising material to realize PICs. The concepts of generic foundry and BB based circuit simulations for the design are emerging as a solution to reduce the costs and increase the circuit complexity. To validate the BB based approach, the development of some of the most important BBs is performed first. A novel tunable coupler is also presented and it is demonstrated to be a valuable alternative to the known solutions. Two novel multi-element PICs are then analysed: a narrow linewidth single mode resonator and a passband filter with widely tunable bandwidth. Extensive circuit simulations are carried out to determine their performance, taking into account fabrication tolerances. The first PIC is based on two Grating Assisted Couplers in a ring resonator (RR) configuration. It is shown that a trade-off between performance, resonance bandwidth and device footprint has to be performed. The device could be employed to realize reconfigurable add-drop de/multiplexers. Sensitivity with respect to fabrication tolerances and spurious effects is however observed. The second PIC is based on an unbalanced Mach-Zehnder interferometer loaded with two RRs. Overall good performance and robustness to fabrication tolerances and nonlinear effects have confirmed its applicability for the realization of flexible optical systems. Simulated and measured devices behaviour is shown to be in agreement thus demonstrating the viability of a BB based approach to the design of complex PICs.

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Plasmonen sind die kollektive resonante Anregung von Leitungselektronen. Vom Licht angeregternPlasmonen in subwellenlängen-grossen Nanopartikeln heissen Partikelplasmonen und sind vielversprechende Kandidaten für zukünftige Mikrosensoren wegen der starken Abhängigkeit der Resonanz an extern steuerbaren Parametern, wie die optischen Eigenschaften des umgebenden Mediums und die elektrische Ladung der Nanopartikel. Die extrem hohe Streue_zienz von Partikelplasmonen erlaubt eine einfache Beobachtung einzelner Nanopartikel in einem Mikroskop.rnDie Anforderung, schnell eine statistisch relevante Anzahl von Datenpunkten sammeln zu können,rnund die wachsende Bedeutung von plasmonischen (vor allem Gold-) Nanopartikeln für Anwendungenrnin der Medizin, hat nach der Entwicklung von automatisierten Mikroskopen gedrängt, die im bis dahin nur teilweise abgedeckten spektralen Fenster der biologischen Gewebe (biologisches Fenster) von 650 bis 900nm messen können. Ich stelle in dieser Arbeit das Plasmoscope vor, das genau unter Beobachtung der genannten Anforderungen entworfen wurde, in dem (1) ein einstellbarer Spalt in die Eingangsö_nung des Spektrometers, die mit der Bildebene des Mikroskops zusammenfällt, gesetzt wurde, und (2) einem Piezo Scantisch, der es ermöglicht, die Probe durch diesen schmalen Spalt abzurastern. Diese Verwirklichung vermeidet optische Elemente, die im nahen Infra-Rot absorbieren.rnMit dem Plasmoscope untersuche ich die plasmonische Sensitivität von Gold- und Silbernanostrnäbchen, d.h. die Plasmon-Resonanzverschiebung in Abhängigkeit mit der Änderung des umgebendenrnMediums. Die Sensitivität ist das Mass dafür, wie gut die Nanopartikeln Materialänderungenrnin ihrer Umgebung detektieren können, und damit ist es immens wichtig zu wissen, welche Parameterrndie Sensitivität beein_ussen. Ich zeige hier, dass Silbernanostäbchen eine höhere Sensitivität alsrnGoldnanostäbchen innerhalb des biologischen Fensters besitzen, und darüberhinaus, dass die Sensitivität mit der Dicke der Stäbchen wächst. Ich stelle eine theoretische Diskussion der Sensitivitätrnvor, indenti_ziere die Materialparameter, die die Sensitivität bein_ussen und leite die entsprechendenrnFormeln her. In einer weiteren Annäherung präsentiere ich experimentelle Daten, die die theoretische Erkenntnis unterstützen, dass für Sensitivitätsmessschemata, die auch die Linienbreite mitberücksichtigen, Goldnanostäbchen mit einem Aspektverhältnis von 3 bis 4 das optimalste Ergebnis liefern. Verlässliche Sensoren müssen eine robuste Wiederholbarkeit aufweisen, die ich mit Gold- und Silbernanostäbchen untersuche.rnDie Plasmonen-resonanzwellenlänge hängt von folgenden intrinsischen Materialparametern ab:rnElektrondichte, Hintergrundpolarisierbarkeit und Relaxationszeit. Basierend auf meinen experimentellen Ergebnissen zeige ich, dass Nanostäbchen aus Kupfer-Gold-Legierung im Vergleich zu ähnlich geformten Goldnanostäbchen eine rotverschobene Resonanz haben, und in welcher Weiserndie Linienbreite mit der stochimetrischen Zusammensetzung der legierten Nanopartikeln variiert.rnDie Abhängigkeit der Linienbreite von der Materialzusammensetzung wird auch anhand von silberbeschichteten und unbeschichteten Goldnanostäbchen untersucht.rnHalbleiternanopartikeln sind Kandidaten für e_ziente photovoltaische Einrichtungen. Die Energieumwandlung erfordert eine Ladungstrennung, die mit dem Plasmoscope experimentell vermessen wird, in dem ich die lichtinduzierte Wachstumsdynamik von Goldsphären auf Halbleiternanost äbchen in einer Goldionenlösung durch die Messung der gestreuten Intensität verfolge.rn

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Die spektroskopische Untersuchung einzelner konjugierter Polymermoleküle, welche multichromophore Systeme darstellen, bei 1,2K eröffnete den Zugang zu den unterschiedlichen Chromophoren. In Fluoreszenzemissions- wie -anregungsspektren des Poly(2-methoxy-5-(2’-ethylhexyloxy)-rnp-phenylenvinylen) (MEH-PPV) konnten Nullphononenlinien (rein elektronische (0-0)-Übergänge) emittierender Chromophore beobachtet werden, deren Breiten durch das experimentelle Auflösungsvermögen limitiert waren. Dadurch konnte eine obere Grenze für die homogene Linienbreite festgelegt werden. Infolge starker linearer Elektron-Phonon-Kopplung und spektraler Diffusion war die Beobachtung von Nullphononenlinien jedoch auf eine Minderheit der Chromophorernbeschränkt. In geeigneten Probesystemen konnten in Anregungsspektren auch Nullphononenlinien solcher Chromophore identifiziert werden, die als Donoren im intramolekularen Energietransfer fungieren. Aufgrund der dadurch verkürzten Fluoreszenzlebensdauer und der damit verbundenen Linienverbreiterung erlaubte ihre Untersuchung die Ermittlung von Energietransferraten. Eine bei Proben höherer Molmasse auftretenden niederenergetische Subpopulation an Emittern wurde auf Grundlage ihres Fluoreszenzemissions-, -anregungs- und -abklingverhaltens und unter Berücksichtigung theoretischer Arbeiten auf längere chromophore Einheiten zurückgeführt, die sich infolge von Packungseffekten in geordneten Regionen der Polymerkette ausbilden. Die schwächere lineare Elektron-Phonon-Kopplung des leiterartig verknüpften Polypentaphenylen (LPPentP) äußerte sich in einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Nullphononenlinien. Die genaue Bestimmung von Energietransferraten litt allerdings unter einem weiteren signifikanten Beitrag zur Linienbreite neben der Lebensdauer des angeregten Zustandes (möglicherweisernspektrale Diffusion oder schnelle Dephasierungsprozesse).