Anomalous crossover between thermal and shot noise in macroscopic diffusive conductors

We predict the existence of an anomalous crossover between thermal and shot noise in macroscopic diffusive conductors. We first show that, besides thermal noise, these systems may also exhibit shot noise due to fluctuations of the total number of carriers in the system. Then we show that at increasing currents the crossover between the two noise behaviors is anomalous, in the sense that the low-frequency current spectral density displays a region with a superlinear dependence on the current up to a cubic law. The anomaly is due to the nontrivial coupling in the presence of the long-range Coulomb interaction among the three time scales relevant to the phenomenon, namely, diffusion, transit, and dielectric relaxation time.

Studies on some nonlinear schrodinger type equations describing pulse propagation through optical fibers

The discovery of the soliton is considered to be one of the most significant events of the twentieth century. The term soliton refers to special kinds of waves that can propagate undistorted over long distances and remain unaffected even after collision with each other. Solitons have been studied extensively in many fields of physics. In the context of optical fibers, solitons are not only of fundamental interest but also have potential applications in the field of optical fiber communications. This thesis is devoted to the theoretical study of soliton pulse propagation through single mode optical fibers.

Magnetic structure of Li2CuO2: From ab initio calculations to macroscopic simulations

The magnetic structure of the edge-sharing cuprate compound Li2CuO2 has been investigated with highly correlated ab initio electronic structure calculations. The first- and second-neighbor in-chain magnetic interactions are calculated to be 142 and -22 K, respectively. The ratio between the two parameters is smaller than suggested previously in the literature. The interchain interactions are antiferromagnetic in nature and of the order of a few K only. Monte Carlo simulations using the ab initio parameters to define the spin model Hamiltonian result in a Nel temperature in good agreement with experiment. Spin population analysis situates the magnetic moment on the copper and oxygen ions between the completely localized picture derived from experiment and the more delocalized picture based on local-density calculations.

“Fabrication and characterization of polymer optical fibers for photonic device applications

Although the main application of optical fibers are in the field of telecommunication, optical fiber based sensors of various designs are becoming valuable devices for wide industrial applications. The advantages of optical fiber-based sensors include high sensitivity, insensitivity to electromagnetic radiation; spark free, light weight and minimal intrusiveness due to their relatively small size and deployment in harsh and hostile environments. It has been proved that POI-7 based sensors can be employed to detect a great variety of parameters including temperature, humidity, pressure, refractive index etc. The proposed thesis presented in six chapters deals with the work carried on dye doped and undoped POF for photonic device applications such as amplifier, laser and sensor

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.

Density of myelinated nerve fibers in the chinchilla cochlea

This paper reviews a study to obtain baseline values for the density of myelinated nerve fibers of the chinchilla cochlea.

Beta-lactoglobulin fibers under capillary flow

We describe the capillary flow behavior of gels of beta-lactoglobulin (beta-lg) containing droplets of fibrils and the shear flow alignment of beta-lg fibers in dilute aqueous solutions. Polarized optical microscopy and laser scanning confocal microscopy are used to show that capillary shear flow does not affect the fibril droplet sizes in the beta-lg gels, the system behaving in this respect as a solution of compact colloidal particles under shear flow. Small-angle X-ray scattering (SAXS) on dilute aqueous solutions indicates that the fibers can be initially aligned under capillary shear, but this alignment is lost after 18 min of shear. Transmission electron microscopy experiments on the samples studied by SAXS suggest that the loss of orientation is due to a shear-induced breakup of the swollen fibril network. Dynamic and static light scattering on dilute beta-lg fibril aqueous solutions are used to show that before shear beta-lg fibrils behave as strongly interacting semiflexible polymers, while they behave as weakly interacting rods after 18 min of capillary shear.

A swarm pattern transformation method based on macroscopic parameter operations

The work reported in this paper is motivated by biomimetic inspiration - the transformation of patterns. The major issue addressed is the development of feasible methods for transformation based on a macroscopic tool. The general requirement for the feasibility of the transformation method is determined by classifying pattern formation approaches an their characteristics. A formal definition for pattern transformation is provided and four special cases namely, elementary and geometric transformation based on repositioning all and some robotic agents are introduced. A feasible method for transforming patterns geometrically, based on the macroscopic parameter operation of a swarm is considered. The transformation method is applied to a swarm model which lends itself to the transformation technique. Simulation studies are developed to validate the feasibility of the approach, and do indeed confirm the approach.

Liquid crystalline elastomers: the relationship between macroscopic behaviour and the level of backbone anisotropy

Nematic monodomain liquid crystalline elastomers have been prepared through in situ cross-linking of an acrylate based side-chain liquid crystalline polymer in a magnetic field. At the nematic–isotropic transition, the sample is found to undergo an anisotropic shape change. There is found to be an increase in dimensions perpendicular — and a decrease parallel — to the director, this is consistent with alignment of the polymer backbone parallel to the direction of mesogen alignment in the nematic state. From a quantitative investigation of this behaviour, we estimate the level of backbone anisotropy for the elastomer. As second measure of the backbone anisotropy, the monodomain sample was physically extended. We have investigated, in particular, the situation where a monodomain sample is deformed with the angle between the director and the extension direction approaching 90°. The behaviour on extension of these acrylate samples is related to alternative theoretical interpretations and the backbone anisotropy determined. Comparison of the chain anisotropy derived from these two approaches and the value obtained from previous small-angle neutron scattering measurements on deuterium labelled mixtures of the same polymer shows that some level of chain anisotropy is retained in the isotropic or more strictly weakly paranematic state of the elastomer. The origin and implications of this behaviour are discussed.

Hybrid polystyrene based electrospun fibers with spin-crossover properties

We have succeeded in the preparation of electrospun fibers of polystyrene incorporating a metallo-organic polymer of [Fe (II) (4-octadecyl-1,2,4-triazole)3(ClO4)2]n. The obtained fibers have diameters in the range 2–4 µm and show the characteristic spin-crossover transition associated with the metallo-organic polymer. The structure of both, polystyrene and the metallo-organic polymer, in the fibers was also studied.

Evaluation of mechanical, physical and thermal performance of cement-based tiles reinforced with vegetable fibers

The objective of this work was to analyze mechanical, physical and thermal performance of roofing tiles produced with several formulations of cement-based matrices reinforced with sisal and eucalyptus fibers. The physical properties of the tiles were more influenced by the fiber content of the composite than by the type of reinforcement. The type of the fiber was the main variable for the achievement of the best results of mechanical properties. Exposure to tropical climate has caused a severe reduction in the mechanical properties of the composites. After approximately four months of age under external weathering the toughness of the vegetable fiber-cement fell to 53-68% of the initial toughness at 28 days of age. The thermal performance showed that roofing tiles reinforced with vegetable fiber are acceptable as substitutes of asbestos-cement sheets. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.