Quantum confinement in hydrogen bond

In this work, the quantum confinement effect is proposed as the cause of the displacement of the vibrational spectrum of molecular groups that involve hydrogen bonds. In this approach, the hydrogen bond imposes a space barrier to hydrogen and constrains its oscillatory motion. We studied the vibrational transitions through the Morse potential, for the NH and OH molecular groups inside macromolecules in situation of confinement (when hydrogen bonding is formed) and nonconfinement (when there is no hydrogen bonding). The energies were obtained through the variational method with the trial wave functions obtained from supersymmetric quantum mechanics formalism. The results indicate that it is possible to distinguish the emission peaks related to the existence of the hydrogen bonds. These analytical results were satisfactorily compared with experimental results obtained from infrared spectroscopy. (c) 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Rho-omega mixing and the Nolen-Schiffer anomaly in relativistic nuclear models

We calculate within the framework of relativistic nuclear models the contribution of the ρ0 - ω mixing interaction to the binding energy differences of the mirror nuclei in the neighborhood of A = 16 and A = 40. We use two relativistic models for the nuclear structure, one with scalar and vector Woods-Saxon potentials, and the Walecka model. The ρ0 - ω interaction is treated in first order perturbation theory. When using the Walecka model the ρ- and ω-nucleon coupling constants are the same for calculating bound state wave functions and the perturbation due to the mixing. We find that the relativistic results on the average are of the same order as the ones obtained with nonrelativistic calculations.

Algebraic solution of an anisotropic ring-shaped oscillator

Using an algebraic technique related to the SO (2, 1) group we construct the Green function for the potential ar2 + b(r sin θ)-2 + c(r cos θ)-2 + dr2 sin2θ + er2 cos2θ. The energy spectrum and the normalized wave functions are also obtained. © 1990.

Efeito túnel multidimensional em reações nucleares

Pós-graduação em Física - IFT

Robust isothermal electric control of exchange bias at room temperature

Voltage-controlled spin electronics is crucial for continued progress in information technology. It aims at reduced power consumption, increased integration density and enhanced functionality where non-volatile memory is combined with highspeed logical processing. Promising spintronic device concepts use the electric control of interface and surface magnetization. From the combination of magnetometry, spin-polarized photoemission spectroscopy, symmetry arguments and first-principles calculations, we show that the (0001) surface of magnetoelectric Cr2O3 has a roughness-insensitive, electrically switchable magnetization. Using a ferromagnetic Pd/Co multilayer deposited on the (0001) surface of a Cr2O3 single crystal, we achieve reversible, room-temperature isothermal switching of the exchange-bias field between positive and negative values by reversing the electric field while maintaining a permanent magnetic field. This effect reflects the switching of the bulk antiferromagnetic domain state and the interface magnetization coupled to it. The switchable exchange bias sets in exactly at the bulk Néel temperature.

Nonlocal dissipative tunneling for high-fidelity quantum-state transfer between distant parties

In this work, we propose the nonlocal tunneling mechanism for high-fidelity state transfer between distant parties. The nonlocal tunneling follows from the overlap between the distant sending and receiving wave functions, which is indirectlymediated by the off-resonant normal modes of a quantum channel. This channel is made up of a network of dissipative quantum systems exhibiting the same bosonic or fermionic statistical nature as the sender and receiver. We demonstrate that the incoherence arising from quantum channel nonidealities is almost completely circumvented by the tunneling mechanism, which thus affords a high-fidelity transfer process.

Asymptotic integral kernel for ensembles of random normal matrices with radial potentials

The method of steepest descent is used to study the integral kernel of a family of normal random matrix ensembles with eigenvalue distribution P-N (z(1), ... , z(N)) = Z(N)(-1)e(-N)Sigma(N)(i=1) V-alpha(z(i)) Pi(1 <= i<j <= N) vertical bar z(i) - z(j)vertical bar(2), where V-alpha(z) = vertical bar z vertical bar(alpha), z epsilon C and alpha epsilon inverted left perpendicular0, infinity inverted right perpendicular. Asymptotic formulas with error estimate on sectors are obtained. A corollary of these expansions is a scaling limit for the n-point function in terms of the integral kernel for the classical Segal-Bargmann space. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.3688293]

Theoretical study of the XP3 (X = Al, B, Ga) clusters

The lowest singlet and triplet states of AlP3, GaP3 and BP3 molecules with C-s, C-2v and C-3v symmetries were characterized using the B3LYP functional and the aug-cc-pVTZ and aug-cc-pVQZ correlated consistent basis sets. Geometrical parameters and vibrational frequencies were calculated and compared to existent experimental and theoretical data. Relative energies were obtained with single point CCSD(T) calculations using the aug-cc-pVTZ, aug-cc-pVQZ and aug-cc-pV5Z basis sets, and then extrapolating to the complete basis set (CBS) limit. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Electronic and magnetic properties of SnO2/CrO2 thin superlattices

In this article, using first-principles electronic structure calculations within the spin density functional theory, alternated magnetic and non-magnetic layers of rutile-CrO2 and rutile-SnO2 respectively, in a (CrO2) n (SnO2) n superlattice (SL) configuration, with n being the number of monolayers which are considered equal to 1, 2, ..., 10 are studied. A half-metallic behavior is observed for the (CrO2) n (SnO2) n SLs for all values of n. The ground state is found to be FM with a magnetic moment of 2 μB per chromium atom, and this result does not depend on the number of monolayers n. As the FM rutile-CrO2 is unstable at ambient temperature, and known to be stabilized when on top of SnO2, the authors suggest that (CrO2) n (SnO2) n SLs may be applied to spintronic technologies since they provide efficient spin-polarized carriers.

Theoretical and experimental study of the excitonic binding energy in GaAs/AlGaAs single and coupled double quantum wells

This paper discusses the theoretical and experimental results obtained for the excitonic binding energy (Eb) in a set of single and coupled double quantum wells (SQWs and CDQWs) of GaAs/AlGaAs with different Al concentrations (Al%) and inter-well barrier thicknesses. To obtain the theoretical Eb the method proposed by Mathieu, Lefebvre and Christol (MLC) was used, which is based on the idea of fractional-dimension space, together with the approach proposed by Zhao et al., which extends the MLC method for application in CDQWs. Through magnetophotoluminescence (MPL) measurements performed at 4 K with magnetic fields ranging from 0 T to 12 T, the diamagnetic shift curves were plotted and adjusted using two expressions: one appropriate to fit the curve in the range of low intensity fields and another for the range of high intensity fields, providing the experimental Eb values. The effects of increasing the Al% and the inter-well barrier thickness on Eb are discussed. The Eb reduction when going from the SQW to the CDQW with 5 Å inter-well barrier is clearly observed experimentally for 35% Al concentration and this trend can be noticed even for concentrations as low as 25% and 15%, although the Eb variations in these latter cases are within the error bars. As the Zhao's approach is unable to describe this effect, the wave functions and the probability densities for electrons and holes were calculated, allowing us to explain this effect as being due to a decrease in the spatial superposition of the wave functions caused by the thin inter-well barrier.

Entanglement of two-qubit photon beam by magnetic field.

We have studied the possibility of affecting the entanglement measure of 2-qubit system consisting of two photons with different fi xed frequencies but with two arbitrary linear polarizations, moving in the same direction, by the help of an applied external magnetic field. The interaction between the magnetic fi eld and the photons in our model is achieved through intermediate electrons that interact with both the photons and the magnetic fi eld. The possibility of exact theoretical analysis of this scheme is based on known exact solutions that describe the interaction of an electron subjected to an external magnetic fi eld (or a medium of electrons not interacting with each other) with a quantized field of two photons. We adapt these exact solutions to the case under consideration. Using explicit wave functions for the resulting electromagnetic fi eld, we calculate the entanglement measure of the photon beam as a function of the applied magnetic field and parameters of the electron medium.

Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton

Im Jahre 1997 wurden von Tatischeff et al. bei der Reaktion p p -> X p pi+ resonanzartige Zustände im Spektrum der invarianten Masse des fehlenden Nukleons X bei M = 1004, 1044 und 1094 MeV gefunden. In einem zweiten Experiment von Filkov et al. beobachtete man bei der Reaktion p d -> p p X Resonanzstrukturen bei M = 966, 986 und 1003 MeV. Solche exotischen Resonanzen widersprechen etablierten Nukleonenmodellen, die die Delta(1232)-Resonanz als ersten Anregungszustand beschreiben. Zur Deutung der beobachteten Strukturen wurden Quarkcluster-Modelle mit und ohne Farb-Magnet-Wechselwirkungen entwickelt. Lvov et al. zweifelten die experimentellen Ergebnisse an, da keine Strukturen in den Daten zur reellen Comptonstreuung gefunden wurden. Als Gegenargument wurde von Kobushkin vorgeschlagen, dass diese Resonanzen eine total-antisymmetrische Spin-Flavour-Wellenfunktion haben und nur der N-2Gamma-Zerfall erlaubt wäre. In dieser Arbeit wurde die Reaktion g p -> X pi+ -> n g g pi+ zur Suche nach diesen exotischen Resonanzen verwendet. Die Daten wurden parallel zur Messung der Pion-Polarisierbarkeiten am Mainzer Beschleuniger MAMI genommen. Durch Bremsstrahlung der Elektronen an einer Radiatorfolie wurden reelle Photonen erzeugt, deren Energie von der A2-Photonenmarkierungsanlage (Glasgow-Tagger) bestimmt wurde. Als Protontarget wurde ein 10 cm langes Flüssigwasserstoff-Target verwendet. Geladene Reaktionsprodukte wurden unter Vorwärtswinkeln Theta < 20 Grad bezüglich der Strahlachse in einer Vieldraht-Proportionalkammer nachgewiesen, während Photonen im Spektrometer TAPS mit 526 BaF2-Kristallen unter Polarwinkeln Theta > 60 Grad detektiert wurden. Zum Nachweis von Neutronen stand ein Flugzeitdetektor mit insgesamt 111 Einzelmodulen zur Verfügung. Zum Test der Analysesoftware und des experimentellen Aufbaus wurden zusätzlich die Reaktionskanäle g p -> p pi0 und g p -> n pi0 pi+ ausgewertet. Für die Ein-Pion-Produktion wurden differentielle Wirkungsquerschnitte unter Rückwärtswinkeln bestimmt und mit theoretischen Modellen und experimentellen Werten verglichen. Für den Kanal g p -> n pi0 pi+ wurden Spektren invarianter Massen für verschiedene Teilchenkombinationen ermittelt und mit einer Simulation verglichen. Die Daten legen nahe, dass die Reaktion hauptsächlich über eine Anregung der Delta0(1232)-Resonanz verläuft. Bei der Suche nach exotischen Resonanzen wurden keine statistisch signifikanten Strukturen gefunden. Es wurden Obergrenzen für den differentiellen Wirkungsquerschnitt ermittelt.

Untersuchung von NEA-Photokathoden mittels zeitlich hochauflösender Vermessung von Intensitäts- und Spinpolarisationsverteilungen

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung von Photokathoden mit negativer Elektronenaffinität (NEA) mittels zeitlich hochauflösender Vermessung der emittierten Ladungs- und Spinpolarisationsverteilungen nach Anregung mit einem ultrakurzen Laserpuls. Untersucht wurden uniaxial deformierte GaAsP-Photokathoden mit dünnen emittierenden Schichten (≤150nm), sowie undeformierte GaAs-Photokathoden mit unterschiedlichen Schichtdicken. Die Untersuchungen wurden an einer 100keV-Elektronenquelle durchgeführt, wie sie am Mainzer Mikrotron (MAMI) zur Erzeugung eines Spinpolarisierten Elektronenstrahls verwendet wird. Mit der Apparatur konnte eine Zeitauflösung von 2,5ps erreicht werden. Es zeigte sich, dass die tatsächliche Antwortzeit der Photokathoden die erreichte Zeitauflösung noch unterschreitet. Eine Depolarisation in den kurzen, wegen der Zeitauflösung auf 2,5ps begrenzten, Elektronenpulsen konnte aber nachgewiesen werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass der Polarisationsverlust der emittierten Elektronen bei dünnen Schichten im Wesentlichen auf eine energiekorrelierte Depolarisation beim Durchqueren der Bandbiegungszone zurückzuführen ist. Als weiteres Resultat wird, für die GaAsP-Photokathoden mit einer Schichtdicke von 150nm, eine Obergrenze für die mittlere Emissionszeit von ≤1,25ps angegeben. Daraus ergibt sich nach dem hier verwendeten Diffusionsmodell eine Untergrenze für die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit an der Bandbiegungszone von S≥1,2·10^7 cm/s.

Methodische und technische Weiterentwicklung der 3-He-MRT im Hinblick auf erweiterte lungendiagnostische Anwendungsmöglichkeiten

Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeiten und Limitierungen der MR-Lungenbildgebung mit hyperpolarisiertem 3-He bei gegenüber üblichen Magnetfeldstärken reduzierten magnetischen Führungsfeldern. Dabei werden insbesondere auch die funktionellen Bildgebungstechniken (dynamische Bildgebung, diffusionsgewichtete Bildgebung und Bestimmung des Sauerstoff-Partialdrucks) berücksichtigt. Experimentell geschieht dies durch in vivo Messungen an einem 0.1 T-Ganzkörpertomographen. Zur systematischen Untersuchung der MR-Bildgebung unter dem Einfluss diffundierender Kontrastmittel werden analytische Simulationen, Monte-Carlo-Studien und Referenzexperimente durchgeführt. Hier wird das Augenmerk besonders auf den Einfluss von Diffusions- und Suszeptibilitätsartefakten auf die morphologische und die diffusionsgewichtete Bildgebung gerichtet. Die Entwicklung und der Vergleich verschiedener Konzepte zur Erzeugung von MR-Führungsmagnetfeldern führt zur Erfindung eines neuartigen Prinzips zur weiträumigen Homogenisierung von Magnetfeldern. Die Umsetzung dieses Prinzips erfolgt in Form eines besonders kompakten Transportbehälters für kernspinpolarisierte Edelgase. Die Arbeit beinhaltet eine ausführliche Diskussion der MR-Bildgebungstechnik in Theorie und Praxis, um die Anknüpfungspunkte an die angestellten Untersuchungen herauszuarbeiten. Teile dieser Studien wurden von der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA finanziert (Contract No.15308/01/NL/PA).

Magnetic tunneling junctions with the Heusler compound Co 2 Cr 0.6 Fe 0.4 Al

Materialen mit sehr hoher Spinpolarisation werden für Anwendungen im Bereich der Spin-Elektronik benötigt. Deshalb werden große Forschungsanstrengungen zur Untersuchung der Eigenschaften von Verbindungen mit potentiell halbmetallischem Charakter, d. h.mit 100% Spinpolarisation, unternommen. In halbmetallischen Verbindungen, erwartet man eine Lücke in der Zustandsdichte an der Fermi Energie für Ladungsträger einer Spinrichtung, wahrend die Ladungsträger mit der anderen Spinrichtung sich metallisch verhalten. Eine Konsequenz davon ist, dass ein Strom, der durch solche Verbindung fließt, voll spinpolarisiert ist. Die hohe Curie-Temperatur Tc (800 K) und der theoretisch vorhergesagte halbmetallische Charakter machen Co2Cr0.6Fe0.4Al (CCFA) zu einem guten Kandidaten für Spintronik-Anwendungen wie magnetische Tunnelkontakte (MTJs = Magnetic Tunneling Junctions). In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchung der elektronischen und strukturellen Eigenschaften von dünnen CCFA Schichten dargestellt. Diese Schichten wurden in MTJs integriert und der Tunnel-Magnetowiderstands-Effekt untersucht. Hauptziele waren die Messung der Spinpolarisation und Untersuchungen der elektronischen Struktur von CCFA. Der Einfluss verschiedener Depositionsparameter auf die Eigenschaften der Schichten, speziell auf der Oberflächenordnung und damit letztlich auf den Tunnel-Magnetowiderstand (TMR), wurde bestimmt. Epitaktische d¨unne CCFA Schichten mit zwei verschiedenen Wachstumsrichtungen wurden auf verschiedene Substrate und Pufferschichten deponiert. Ein Temperverfahren wurde eingesetzt um die strukturelle Eigenschaften der dünnen Schichten zu verbessern. Für die MTJs wurde Al2O3 als Barrierenmaterial verwendet und Co als Gegenelektrode gewählt. Die Mehrschicht-Systeme wurden in Mesa-Geometrie mit lithographischen Methoden strukturiert. Eine maximal Jullière Spinpolarisation von 54% wurde an Tunnelkontakte mit epitaktischen CCFA Schichten gemessen. Ein starker Einfluss der Tempernbedingungen auf dem TMR wurde festgestellt. Eine Erhörung des TMR wurde mit einer Verbesserung der Oberflächenordung der CCFA Schichten korreliert. Spektroskopische Messungen wurden an den MTJs durchgeführt. Diesen Messungen liefern Hinweise auf inelastische Elektron-Magnon und Elektron-Phonon Stossprozesse an den Grenzflächen. Einige der beobachteten Strukturen konnten mit der berechneten elektronischen Struktur von CCFA korreliert worden.