Real-time density matrix renormalization group dynamics of spin and charge transport in push-pull polyenes and related systems

In this paper we investigate the effect of terminal substituents on the dynamics of spin and charge transport in donor-acceptor substituted polyenes [D-(CH)(x)-A] chains, also known as push-pull polyenes. We employ a long-range correlated model Hamiltonian for the D-(CH)(x)-A system, and time-dependent density matrix renormalization group technique for time propagating the wave packet obtained by injecting a hole at a terminal site, in the ground state of the system. Our studies reveal that the end groups do not affect spin and charge velocities in any significant way, but change the amount of charge transported. We have compared these push-pull systems with donor-acceptor substituted polymethine imine (PMI), D-(CHN)(x)-A, systems in which besides electron affinities, the nature of p(z) orbitals in conjugation also alternate from site to site. We note that spin and charge dynamics in the PMIs are very different from that observed in the case of push-pull polyenes, and within the time scale of our studies, transport of spin and charge leads to the formation of a ``quasi-static'' state.

An asymptotically optimal push-pull method for multicasting over a random network

We consider multicast flow problems where either all of the nodes or only a subset of the nodes may be in session. Traffic from each node in the session has to be sent to every other node in the session. If the session does not consist of all the nodes, the remaining nodes act as relays. The nodes are connected by undirected edges whose capacities are independent and identically distributed random variables. We study the asymptotics of the capacity region (with network coding) in the limit of a large number of nodes, and show that the normalized sum rate converges to a constant almost surely. We then provide a decentralized push-pull algorithm that asymptotically achieves this normalized sum rate.

Chirp-free optical modulation using a silicon push-pull coupling microring

We propose a silicon ring-based optical modulation method to perform chirp-free optical modulations. In this scheme, we locate the light to be modulated at the resonance of the ring and tune the coupling coefficient between the ring and the straight waveguide by using a push-pull coupling structure. The chirp-free phase modulation can be achieved by varying the coupling coefficient in a large range, which can modify the coupling condition of the ring such that the input light experiences an abrupt phase shift of pi at the output. If the coupling coefficient is adjusted in a small range such that the coupling condition of the ring is kept unchanged, only the intensity of the light will be modulated. This leads to chirp-free intensity modulation. Our simulations performed at 10 Gbits/s confirm the feasibility of the proposal. (C) 2009 Optical Society of America

Simulations of X and Y Retinal Ganglion Cell Behavior with a Nonlinear Push-pull Model of Spatiotemporal Retinal Processing

This article describes a nonlinear model of neural processing in the vertebrate retina, comprising model photoreceptors, model push-pull bipolar cells, and model ganglion cells. Previous analyses and simulations have shown that with a choice of parameters that mimics beta cells, the model exhibits X-like linear spatial summation (null response to contrast-reversed gratings) in spite of photoreceptor nonlinearities; on the other hand, a choice of parameters that mimics alpha cells leads to Y-like frequency doubling. This article extends the previous work by showing that the model can replicate qualitatively many of the original findings on X and Y cells with a fixed choice of parameters. The results generally support the hypothesis that X and Y cells can be seen as functional variants of a single neural circuit. The model also suggests that both depolarizing and hyperpolarizing bipolar cells converge onto both ON and OFF ganglion cell types. The push-pull connectivity enables ganglion cells to remain sensitive to deviations about the mean output level of nonlinear photoreceptors. These and other properties of the push-pull model are discussed in the general context of retinal processing of spatiotemporal luminance patterns.

Control of the orientational order and nonlinear optical response of the "push-pull" chromophore RuPZn via specific incorporation into densely packed monolayer ensembles of an amphiphilic four-helix bundle peptide: characterization of the peptide-chromophore complexes.

"Push-pull" chromophores based on extended pi-electron systems have been designed to exhibit exceptionally large molecular hyperpolarizabilities. We have engineered an amphiphilic four-helix bundle peptide to vectorially incorporate such hyperpolarizable chromophores having a metalloporphyrin moiety, with high specificity into the interior core of the bundle. The amphiphilic exterior of the bundle facilitates the formation of densely packed monolayer ensembles of the vectorially oriented peptide-chromophore complexes at the liquid-gas interface. Chemical specificity designed into the ends of the bundle facilitates the subsequent covalent attachment of these monolayer ensembles onto the surface of an inorganic substrate. In this article, we describe the structural characterization of these monolayer ensembles at each stage of their fabrication for one such peptide-chromophore complex designated as AP0-RuPZn. In the accompanying article, we describe the characterization of their macroscopic nonlinear optical properties.

Synthesis and characterization of thermally stable second-order nonlinear optical side-chain polyimides containing thiazole and benzothiazole push-pull chromophores

Push-pull nonlinear optical (NLO) chromophores containing thiazole and benzothiazole acceptors were synthesized and characterized. Using these chromophores a series of second-order NLO polyimides were Successfully prepared from 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA), pyromellitic dianhydride (PMDA) and 3,3'4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) by a standard condensation polymerization technique. These polyimides exhibit high glass transition temperatures ranging from 160 to 188 degrees C. UV-vis spectrum of polyimide exhibited a slight blue shift and decreases in absorption due to birefringence. From the order parameters, it was found that chromophores were aligned effectively. Using in situ poling and temperature ramping technique, the optical temperatures for corona poling were obtained. It was found that the optimal temperatures of polyimides approach their glass transition temperatures. These polyimides demonstrate relatively large d(33) values range between 35.15 and 45.20 pm/V at 532 nm. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Protótipo de uma unidade com tri-geração de energia para utilizações remotas: aplicação de módulo secondutivo gerador termoelétrico

The generation for termoeletricity is characterized as a solid process of conversion of thermal energy (heat) in electric without the necessity of mobile parts. Although the conversion process is of low efficiency the system presents high degree of trustworthiness and low requisite of maintenance and durability. Its principle is based on the studies of termogeneration carried through by Thomas Seebeck in 1800. The frank development of the technologies of solid state for termoeletricity generation, the necessity of the best exploitation of the energy, also with incentive the cogeneration processes, the reduction of the ambient impact allies to the development of modules semiconductors of high efficiency, converge to the use of the thermoeletric generation through components of solid state in remote applications. The work presents the development, construction and performance evaluation of an prototype, in pilot scale, for energy tri-generation aiming at application in remote areas. The unit is composed of a gas lamp as primary source of energy, a module commercial semiconductor for thermoelectric generation and a shirt for production of the luminosity. The project of the device made compatible a headstock for adaptation in the gas lamp, a hot source for adaptation of the module, an exchanger of to be used heat as cold source and to compose first stage of cogeneration, an exchanger of tubular heat to compose second stage of cogeneration, the elaboration of a converter dc-dc type push pull, adequacy of a system of acquisition of temperature. It was become fullfilled assembly of the prototype in group of benches for tests and assay in the full load condition in order to evaluate its efficiency, had been carried through energy balance of the unit. The prototype presented an electric efficiency of 0,73%, thermal of 56,55%, illumination of 1,35% and global of 58,62%. The developed prototype, as the adopted methodology of assay had also taken care of to the considered objectives, making possible the attainment of conclusive results concerning to the experiment. Optimization in the system of setting of the semicondutor module, improvement in the thermal insulation and design of the prototype and system of protection to the user are suggestions to become it a commercial product

New insights into small molecules inhibitors and protein-protein interactions of VirB8 : a critical conserved component of the type IV secretion system.

Les systèmes bactériens de sécrétion de type IV (T4SS) sont constitués d’un ensemble de 8 à 12 protéines conservées. Ces dernières sont utilisées lors de la translocation de protéines, la translocation de complexes ADN-protéines mais aussi pour le transport de ces derniers au travers de la membrane cellulaire. Les T4SS, en tant que facteurs de virulence pour beaucoup de pathogènes comme Brucella suis, sont donc d’excellents modèles cibles pour le développement de médicaments d’antivirulence. Ces médicaments, en privant le pathogène de son facteur essentiel de virulence : le T4SS, constituent une alternative ou encore une amélioration des traitements antibiotiques utilisés actuellement. VirB8, un facteur d’assemblage conservé dans le T4SS, forme des dimères qui sont importants pour la fonction des T4SS dans ces pathogènes. De par ses interactions multiples, VirB8 est un excellent modèle pour l’analyse des facteurs d’assemblage mais aussi en tant que cible de médicaments qui empêcheraient son interaction avec d’autres protéines et qui, in fine, désarmeraient les bactéries en les privant de leur fonctions essentielles de virulence. À ce jour, nous savons qu’il existe un équilibre monomère-dimère et un processus d’homodimerization de VirB8 dont l’importance est vitale pour la fonctionnement biologique des T4SSs. En se basant sur des essais quantitatifs d’interaction, nous avons identifié (i) des sites potentiels d’interaction avec d’autres protéines VirB du T4SS mais aussi (ii) isolé des petites molécules inhibitrices afin de tester la fonction protéique de VirB8. Afin de déterminer les acides aminés importants pour l’hétérodimérization de VirB8 avec VirB10, nous avons effectué des expériences de mutagenèse aléatoire, de phage display et d’arrimage moléculaire in silico. Ces expériences ont démontré l’importance de trois acides aminés localisés sur le feuillet β : R160, S162, T164 et I165. Ces derniers seraient importants pour l’association de VirB8 avec VirB10 étant donné que leur mutagenèse entraine une diminution de la formation du complexe VirB8-VirB10. L’objectif actuel de notre projet de recherche est de pouvoir mieux comprendre mais aussi d’évaluer le rôle de VirB8 dans l’assemblage du T4SS. Grace à un méthode de criblage adaptée à partir de la structure de VirB8, nous avons pu identifié une petite molécule inhibitrice BAR-068, qui aurait un rôle prometteur dans l’inhibition du T4SS. Nous avons utilisé la spectroscopie par fluorescence, l’essai à deux hybrides, le cross-linking et la cristallographie afin de déterminer le mécanisme d'interaction existant entre VirB8 et BAR-068. Ces travaux pourraient permettre de nombreuses avancées, notamment en termes de compréhension des mécanismes d’inhibition du T4SS. Notre objectif ultime est de pouvoir caractériser la séquence d’évènements essentiels à l’assemblage et au fonctionnement du T4SS. De manière globale, notre projet de recherche permettrait de révéler les grands principes d’assemblage des protéines membranaires, les processus de sécrétion de protéines chez les bactéries mais aussi de proposer une nouvelle stratégie lors du développement de drogues antimicrobiennes.

Fluorescent resonant excitation energy transfer in linear polyenes

We have studied the dynamics of excitation transfer between two conjugated polyene molecules whose intermolecular separation is comparable to the molecular dimensions. We have employed a correlated electron model that includes both the charge-charge, charge-bond, and bond-bond intermolecular electron repulsion integrals. We have shown that the excitation transfer rate varies as inverse square of donor-acceptor separation R-2 rather than as R-6, suggested by the Foumlrster type of dipolar approximation. Our time-evolution study alsom shows that the orientational dependence on excitation transfer at a fixed short donor-acceptor separation cannot be explained by Foumlrster type of dipolar approximation beyond a certain orientational angle of rotation of an acceptor polyene with respect to the donor polyene. The actual excitation transfer rate beyond a certain orientational angle is faster than the Foumlrster type of dipolar approximation rate. We have also studied the excitation transfer process in a pair of push-pull polyenes for different push-pull strengths. We have seen that, depending on the push-pull strength, excitation transfer could occur to other dipole coupled states. Our study also allows for the excitation energy transfer to optically dark states which are excluded by Foumlrster theory since the one-photon transition intensity to these states (from the ground state) is zero.

RF system design and measurement of HIRFL-CSRe

An RF system for the CSRe (cooling storage experimental ring) is designed and manufactured domestically. The present paper mainly describes the RF system design in five main sections: ferrite ring, RF cavity, RF generator, low level system and cavity cooling. The cavity is based on a type of coaxial resonator which is shorted at the end with one gap and loaded with domestic ferrite rings. The RF generator is designed in the push-pull mode and the low level control system is based on a DSP+FGPA+DDS+USB inter...

Variabilité stylistique des occupations du Sylvicole moyen ancien (400 av. n.è. – 500 de n.è.) sur la station 3-arrière de Pointe-du-Buisson : approche typologique

Ce mémoire porte sur la variabilité observée dans un assemblage, composé à la fois d’artéfacts lithiques et céramiques, représentatif de la plus grande collection archéologique dominée par une composante du Sylvicole moyen ancien connue au Québec. Les traits caractéristiques des poteries qui ont été transportées, abandonnées, et en partie manufacturées sur la station 3-arrière du complexe de Pointe-du-Buisson, sont appréhendés à travers une acception holistique de la notion de «style», qui inclut tous les aspects des attributs qu’elle couvre, à savoir les technologiques, les morphologiques, les décoratifs et les fonctionnels. Grâce à l’application d’une méthode typologique, une approche peu utilisée depuis plusieurs décennies, du moins dans le Nord-Est américain, et dont le mérite propre réside dans sa capacité à traiter l’artéfact dans son ensemble, des schémas comportementaux (cognitifs et procéduraux) visibles sur les tessons de bord décorés ont été mis en lumière. Ces derniers sont intimement liés aux techniques décoratives employées par les potières, et semblent s’être modifiés au fil du temps de la manière suivante : type «sigillé» précédant les types plus récents «repoussé» et «basculant». Une analyse comparative, basée sur un échantillon de sites localisés dans la région de Haut-Saint-Laurent et dans celles avoisinantes, a par ailleurs souligné d’importantes similarités entre l’assemblage céramique de la composante du Sylvicole moyen ancien de BhFl-1d’ et ceux des sites de Vieux-Pont (Estrie), d’Oka (rivière des Outaouais), de Pointe-du-Gouvernement (Haut-Richelieu) et de Winooski (aux abords du Lac Champlain dans le Vermont). Ces résultats appuient l’identification d’une manifestation culturelle qui est très étroitement connectée aux phases Canoe Point et Winooski de la tradition Point Peninsula. Résultant des conclusions susmentionnées, et d’autres issues d’enquêtes récentes, des considérations d’ordre taxonomique s’ensuivent. Bien qu’une refonte complète du taxon «Sylvicole moyen» soit prématurée, une critique de ce taxon s’avère nécessaire. Aussi des taxons tels que l’Early Horticultural Period de Snow ou le «Sylvicole initial» de Wright et Clermont sont discutés, dans la mesure où ils pourraient renvoyer à une définition plus générale, mais aussi peut-être plus fidèle, des caractéristiques anthropologiques propres aux populations qui ont vécu le long du Saint-Laurent et de ses tributaires depuis le Sylvicole inférieur jusqu’à la fin du Sylvicole moyen tardif.

Self-assembly of PS-PVP block copolymers and their complexes at the air/water interface

Une compréhension approfondie et un meilleur contrôle de l'auto-assemblage des copolymères diblocs (séquencés) et de leurs complexes à l'interface air/eau permettent la formation contrôlée de nanostructures dont les propriétés sont connues comme alternative à la nanolithographie. Dans cette thèse, des monocouches obtenues par les techniques de Langmuir et de Langmuir-Blodgett (LB) avec le copolymère dibloc polystyrène-poly(4-vinyl pyridine) (PS-PVP), seul ou complexé avec de petites molécules par liaison hydrogène [en particulier, le 3-n-pentadécylphénol (PDP)], ont été étudiées. Une partie importante de notre recherche a été consacrée à l'étude d'une monocouche assemblée atypique baptisée réseau de nanostries. Des monocouches LB composées de nanostries ont déjà été rapportées dans la littérature mais elles coexistent souvent avec d'autres morphologies, ce qui les rend inutilisables pour des applications potentielles. Nous avons déterminé les paramètres moléculaires et les conditions expérimentales qui contrôlent cette morphologie, la rendant très reproductible. Nous avons aussi proposé un mécanisme original pour la formation de cette morphologie. De plus, nous avons montré que l'utilisation de solvants à haut point d’ébullition, non couramment utilisés pour la préparation des films Langmuir, peut améliorer l'ordre des nanostries. En étudiant une large gamme de PS-PVP avec des rapports PS/PVP et des masses molaires différents, avec ou sans la présence de PDP, nous avons établi la dépendance des types principaux de morphologie (planaire, stries, nodules) en fonction de la composition et de la concentration des solutions. Ces observations ont mené à une discussion sur les mécanismes de formation des morphologies, incluant la cinétique, l’assemblage moléculaire et l’effet du démouillage. Nous avons aussi démontré pour la première fois que le plateau dans l'isotherme des PS-PVP/PDP avec morphologie de type nodules est relié à une transition ordre-ordre des nodules (héxagonal-tétragonal) qui se produit simultanément avec la réorientation du PDP, les deux aspects étant clairement observés par AFM. Ces études ouvrent aussi la voie à l'utilisation de films PS-PVP/PDP ultraminces comme masque. La capacité de produire des films nanostructurés bien contrôlés sur différents substrats a été démontrée et la stabilité des films a été vérifiée. Le retrait de la petite molécule des nanostructures a fait apparaître une structure interne à explorer lors d’études futures.