Kohärente transiente und effiziente Endzustandskontrolle in Atomen und Molekülen

Es ist ein lang gehegter Traum in der Chemie, den Ablauf einer chemischen Reaktion zu kontrollieren und das Aufbrechen und Bilden chemischer Bindungen zu steuern. Diesem Ziel verschreibt sich auch das Forschungsgebiet der Femtochemie. Hier werden Femtosekunden Laserpulse eingesetzt um auf dem Quantenlevel molekulare Dynamiken auf ihren intrinsischen Zeitskalen zu kontrollieren und das System selektiv und effizient von einem Anfangs- in einen Zielzustand zu überführen. Der Wunsch, mit geformten Femtosekunden Laserpulsen Kontrolle über transiente Dynamiken und finale Populationen auszuüben, zu beobachten und zu verstehen, bildet auch die Motivation für diese Arbeit. Hierzu wurden mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie Untersuchungen zur Wechselwirkung atomarer und molekularer Prototypsysteme mit intensiven, geformten Femtosekunden Laserpulsen durchgeführt. Die Verwendung von Modelsystemen ermöglicht es, grundlegende Mechanismen der kohärenten Kontrolle in intensiven Laserfeldern zu analysieren, ohne dass sie durch komplexe Wechselwirkungen verschleiert werden. Zunächst wurde die Wechselwirkung von Kaliumatomen mit gechirpten Femtosekunden Laserpulsen untersucht. In den Experimenten wurden sowohl transiente Dynamiken als auch die Endbesetzungen der elektronischen Zustände abgebildet. In den folgenden Experimenten wurde das Quantenkontrollszenario SPODS auf die gekoppelte Elektronen-Kern-Dynamik in Molekülen übertragen. Die Kontrolle basiert auf der Erzeugung und Manipulation von Ladungsoszillationen durch Pulssequenzen. Der letzte Teil widmet sich der Entwicklung adiabatischer Kontrollmechanismen in Molekülen. Bei den Experimenten wurden gechirpte Airypulse eingesetzt um robuste Starkfeldanregung in molekularen Systemen zu induzieren. In Zukunft wird die Erforschung immer komplexerer Moleküle im Rahmen der transienten Kontrolle im Fokus stehen. Dabei werden nicht nur die effiziente Besetzung gebundener Zustände von Interesse sein, sondern auch die gezielte Dissoziation in spezifische Fragmente, photoinduzierte Isomerisierungsreaktionen oder die Kontrolle über transiente Dynamiken, die Einfluss auf andere molekulare Eigenschaften haben. Vor dem Hintergrund dieses übergeordneten Wunsches, photochemische Reaktionen immer komplexerer Moleküle, bis hin zu großen, biologisch relevanten Molekülen, zu kontrollieren, ist es umso wichtiger, die zugrundeliegenden Anregungsmechanismen in einfachen Systemen nachzuvollziehen. In den hier präsentierten Experimenten wurde gezeigt, wie die simultane Beobachtung der bekleideten und der stationären Zustände in atomaren Systemen zu einem umfassenden Bild der lichtinduzierte Dynamiken führen kann. Die gewonnenen Erkenntnisse können auf die Steuerung gekoppelter Dynamiken übertragen werden, durch die Kontrolle auch in molekularen Systemen möglich wird.

Láser Q-Switched en el manejo de ocronosis exógena: revisión sistemática de la literatura

Antecedentes: La ocronosis Exógena (OE) es una enfermedad subdiagnosticada y de difícil manejo (1). El láser Q-Switched (QS) surge como una alternativa para el tratamiento de esta (2). Objetivo: Describir las características de los pacientes, del láser QS y los desenlaces en el tratamiento de OE. Métodos: Se realizó una búsqueda de la literatura en las bases PubMed, Embase, PMC, Scielo, Elselvier, BMJ Case Reports, Journal of Medical Case Reports, Cases Journal e International Medical Case Reports Journal, desde enero del 2000 a marzo del 2016, pacientes con ocronosis exógena, 18 a 70 años, tratados con láser QS. Los artículos fueron evaluados mediante la herramienta de evaluación de validez y valor educativo de reportes de caso descrito por Pierson (3). Resultados: Se encontraron 256 artículos, 63 fueron seleccionados: 28 repetidos y 31 no cumplieron criterios de inclusión. Se escogieron 4 artículos que reportan 12 casos de pacientes con ocronosis exógena diagnosticada mediante estudio histopatológico y tratada con láser QS. Discusión: Hay poca experiencia con el láser QS en OE. En la práctica clínica se usa para tatuajes y patologías pigmentarias dérmicas con resultados satisfactorios. El pigmento dérmico en OE y la corta duración de pulso de láser QS, podrían ser el pilar de tratamiento para OE. Conclusión: El láser QS puede ser útil para el tratamiento en OE, con nivel de evidencia 3 y grado de recomendación D. Se sugiere realizar estudios clínicos con mayor grado de evidencia.

Mid-infrared passively switched pulsed dual wavelength Ho3+ -doped fluoride fiber laser at 3 μm and 2 μm

Cascade transitions of rare earth ions involved in infrared host fiber provide the potential to generate dual or multiple wavelength lasing at mid-infrared region. In addition, the fast development of saturable absorber (SA) towards the long wavelengths motivates the realization of passively switched mid-infrared pulsed lasers. In this work, by combing the above two techniques, a new phenomenon of passively Q-switched ~3 μm and gain-switched ~2 μm pulses in a shared cavity was demonstrated with a Ho3+-doped fluoride fiber and a specifically designed semiconductor saturable absorber (SESAM) as the SA. The repetition rate of ~2 μm pulses can be tuned between half and same as that of ~3 μm pulses by changing the pump power. The proposed method here will add new capabilities and more flexibility for generating mid-infrared multiple wavelength pulses simultaneously that has important potential applications for laser surgery, material processing, laser radar, and free-space communications, and other areas.

Near-infrared third-order nonlinearity of PbO-GeO(2) films containing Cu and Cu(2)O nanoparticles

We report measurements of the nonlinear (NL) refractive index n(2) of lead-germanium films (LGFs) containing Cu and Cu(2)O nanoparticles (NPs). The thermally managed eclipse Z-scan technique with 150 fs pulses from a laser operating at 800 nm was used. The NL refractive index measured, n(2)=6.3x10(-12) cm(2)/W has electronic origin and the NL absorption coefficient alpha(2) is smaller than 660 cm/GW. The figure of merit n(2)/lambda alpha(2) is enhanced by more than two orders of magnitude in comparison with the result for the LGFs without the copper based NPs. (C) 2008 American Institute of Physics.

Effect of defocused infrared diode laser on salivary flow rate and some salivary parameters of rats

This study aims to investigate whether infrared diode low-level laser therapy (LLLT) increased salivary flow rate and altered pH value, protein concentration, and peroxidase and amylase activities in saliva of rats. Wistar rats were used and divided into three groups. Experimental groups (A and 13) had their parotid, submandibular and sublingual glands submitted to diode laser, 808-nm wavelength, on two consecutive days. The dose results were 4 and 8 J/cm(2), respectively. A red guide light was used to visualize the irradiated area. Group C was irradiated only with red pilot beam and served as control. The saliva samples were collected after each irradiation step (first and second collection days) and 1 week after the first irradiation (seventh day). Statistical analysis was performed, and differences were observed according to different days of salivary collection. The results showed that salivary flow rate for groups A and B was higher on the seventh day if it is compared to data obtained for the first day (p<0.05). LLLT applications on salivary glands are a therapy procedure that requires further studies.

Laser induced thermal lens and near infrared absorption studies of ch overtones in some organic compounds

Vibrational overtone spectroscopy of X-H (X=C,N,O) containing molecules is an area of recent interest. The spectroscopic studies of higher vibrational levels yield valuable informations, regarding,the molecular structure, intra- and inter-molecular interactions, radiationless transitions, intra-molecular vibrational relaxations, multiphoton excitations and chemical reactivities, which cannot be z obtained by other spectroscopic methods. This thesis presents the results of experimental investigations on the overtone spectra of some organic compounds in the liquid phase for the characterization of CH bonds. The spectra in the fifth overtone region (1fiV=6) are recorded using a dual beam thermal lens setup and the lower overtones (.AV=2-5) are recorded spectrophotometrically.The thesis is presented in six chapters.

Ab initio Molecular Dynamics Simulations of the Structural Response of Solids to Ultrashort Laser and XUV Pulses

The theoretical model and underlying physics described in this thesis are about the interaction of femtosecond-laser and XUV pulses with solids. The key to understand the basics of such interaction is to study the structural response of the materials after laser interaction. Depending on the laser characteristics, laser-solid interaction can result in a wide range of structural responses such as solid-solid phase transitions, vacuum phonon squeezing, ultrafast melting, generation of coherent phonons, etc. During my research work, I have modeled the systems irradiated by low-, medium- and high-laser intensities, and studied different types of structural dynamics of solids at various laser fluences.

Excitation of Phonons in Solids and Nanostructures by Intense Laser and XUV Pulses and by Low Energy Atomic Collision

Intensive, ultrakurze Laserpulse regen Festkörper in einen Zustand an, in dem die Elektronen hohe Temperaturen erlangen, während das Gitter kalt bleibt. Die heißen Elektronen beeinflussen das sog. Laser-angeregte interatomare Potential bzw. die Potentialenergiefläche, auf der die Ionen sich bewegen. Dieses kann neben anderen ultrakurzen Prozessen zu Änderungen der Phononfrequenzen (phonon softening oder phonon hardening) führen. Viele ultrakurze strukturelle Phänomene in Festkörpern hängen bei hohen Laseranregungen von Änderungen der Phononfrequenzen bei niedrigeren Anregungen ab. Um die Laser-bedingten Änderungen des Phononenspektrums von Festkörpern beschreiben zu können, haben wir ein auf Temperatur-abhängiger Dichtefunktionaltheorie basierendes Verfahren entwickelt. Die dramatischen Änderungen nach einer Laseranregung in der Potentialenergiefläche werden durch die starke Veränderung der Zustandsdichte und der Besetzungen der Elektronen hervorgerufen. Diese Änderungen in der Zustandsdichte und den Besetzungszahlen können wir mit unserer Methode berechnen, um dann damit das Verhalten der Phononen nach einer Laseranregung zu analysieren. Auf diese Art und Weise studierten wir den Einfluss einer Anregung mit einem intensiven, ultrakurzen Laserpuls auf repräsentative Phonon Eigenmoden in Magnesium, Kupfer und Aluminium. Wir stellten dabei in manchen Gitterschwingungen entweder eine Abnahme (softening) und in anderen eine Zunahme (hardening) der Eigenfrequenz fest. Manche Moden zeigten bei Variation der Laseranregungsstärke sogar beide Verhaltensweisen. Das eine Phonon-Eigenmode ein hardening und softening zeigen kann, wird durch das Vorhandensein von van Hove Singularitäten in der elektronischen Zustandsdichte des betrachteten Materials erklärt. Für diesen Fall stellt unser Verfahren zusammen mit der Sommerfeld-Entwicklung die Eigenschaften der Festkörper Vibrationen in Verbindung mit den Laser induzierten Veränderungen in den elektronischen Besetzungen für verschiedene Phonon-eingefrorene Atomkonfigurationen. Auch die absolute Größe des softening und hardening wurde berechnet. Wir nehmen an, dass unsere Theorie Licht in die Effekte der Laseranregung von verschiedenen Materialien bringt. Außerdem studierten wir mit Hilfe von Dichtefunktionaltheorie die strukturellen Material-Eigenschaften, die durch kurze XUV Pulse induziert werden. Warme dichte Materie in Ultrakurzpuls angeregten Magnesium wurde analysiert und verglichen mit den Ergebnissen bei durch Laser Anregung bedingten Änderungen. Unter Verwendung von elektronischer-Temperatur-abhängiger Dichtefunktionaltheorie wurden die Änderungen in den Bindungseigenschaften von warmen dichten Magnesium studiert. Wir stellten dabei beide Effekte, Verstärkung und Abschwächung von Bindungen, bei jeweils verschiedenen Phonon Eigenmoden von Magnesium auf Grund von der Erzeugung von Rumpflöchern und dem Vorhandensein von heißen Elektronen fest. Die zusätzliche Erzeugung von heißen Elektronen führt zu einer Änderung der Bindungscharakteristik, die der Änderung, die durch die bereits vorhandenen Rumpflöcher hervorgerufen wurde, entgegen wirkt. Die thermischen Eigenschaften von Nanostrukturen sind teilweise sehr wichtig für elektronische Bauteile. Wir studierten hier ebenfalls den Effekt einer einzelnen Graphen Lage auf Kupfer. Dazu untersuchten wir mit Dichtefunktionaltheorie die strukturellen- und Schwingungseigenschaften von Graphen auf einem Kupfer Substrat. Wir zeigen, dass die schwache Wechselwirkung zwischen Graphen und Kupfer die Frequenz der aus der Ebene gerichteten akustischen Phonon Eigenmode anhebt und die Entartung zwischen den aus der Ebene gerichteten akustischen und optischen Phononen im K-Punkt des Graphen Spektrums aufhebt. Zusätzlich führten wir ab initio Berechnungen zur inelastischen Streuung eines Helium Atoms mit Graphen auf einem Kuper(111) Substrat durch. Wir berechneten dazu das Leistungsspektrum, das uns eine Idee über die verschiedenen Gitterschwingungen des Graphene-Kuper(111) Systems gibt, die durch die Kollision des Helium Atom angeregt werden. Wir brachten die Positionen der Peaks im Leistungsspektrum mit den Phonon Eigenfrequenzen, die wir aus den statischen Rechnungen erhalten haben, in Beziehung. Unsere Ergebnisse werden auch verglichen mit den Ergebnissen experimenteller Daten zur Helium Streuung an Graphen-Kupfer(111) Oberflächen.

NIR to visible up-conversion, infrared luminescence, thermoluminescence and defect centres in Y(2)O(3) : Er phosphor

Er(3+) doped Y(2)O(3) phosphor was prepared by the solution combustion method and characterized using powder x-ray diffraction and energy-dispersive analysis of x-ray mapping studies. Room temperature near infrared (NIR) to green up-conversion (UC) emissions in the region 520-580 nm {((2)H(11/2), (4)S(3/2)) -> (4)I(15/2)} and red UC emissions in the region 650-700 nm ((4)F(9/2) -> (4)I(15/2)) of Er(3+) ions have been observed upon direct excitation to the (4)I(11/2) level using similar to 972 nm laser radiation of nanosecond pulses. The possible mechanisms for the UC processes have been discussed on the basis of the energy level scheme, the pump power dependence as well as based on the temporal evolution. The excited state absorption is observed to be the dominant mechanism for the UC process. Y(2)O(3) : Er exhibits one thermally stimulated luminescence (TSL) peak around 367 degrees C. Electron spin resonance (ESR) studies were carried out to study the defect centres induced in the phosphor by gamma irradiation and also to identify the centres responsible for the TSL peak. Room temperature ESR spectrum of irradiated phosphor appears to be a superposition of at least three distinct centres. One of them (centre I) with principal g-values g(parallel to) = 2.0415 and g(perpendicular to) = 2.0056 is identified as O(2)(-) centre while centre II with an isotropic g-factor 2.0096 is assigned to an F(+)-centre (singly ionized oxygen vacancy). Centre III is also assigned to an F(+)-centre with a small g-factor anisotropy (g(parallel to) = 1.974 and g(perpendicular to) = 1.967). Additional defect centres are observed during thermal annealing experiments and one of them appearing around 330 degrees C grows with the annealing temperature. This centre (assigned to an F(+)-centre) seems to originate from an F-centre (oxygen vacancy with two electrons) and the F-centre appears to correlate with the observed TSL peak in Y2O3 : Er phosphor. The trap depth for this peak has been determined to be 0.97 eV from TSL data.

Micro Far-Infrared Reflectivity of CaNb(2)O(6) Single Crystal Fibers Grown by the Laser-Heated Pedestal Growth Technique

CaNb(2)O(6) single crystal fibers were grown by the laser-heated pedestal growth technique, directly from the starting reagents. Optically transparent fibers were obtained in the form of rods with elliptical cross-section, free from cracks, impurities, and secondary phases, with an average diameter of 0.4 mm and about 20 mm of length. The fibers grew within the orthorhombic Pbcn columbite structure, with the growth axis nearly parallel to the crystallographic a-direction. The parameters b and c were parallel to the shorter and larger ellipsis axes. A special setup using a microscope was developed to obtain the far-infrared reflectivity spectra of these micrometer-sized fibers, allowing the identification and assignment of 34 of the 38 polar phonons foreseen for the material. From these phonons, the intrinsic dielectric constant ( = 18.2) and quality factor ( of 185 THz) could be estimated, showing the potential of the material for applications in microwave circuitry. These results, along with previous polarized Raman data (Cryst. Growth Des. 2010, 10, 1569), allow us to present a comprehensive set of optical phonon modes and to discuss the potential use of designed CaNb(2)O(6) microcrystals in compact optical devices.

Effect of red and infrared low-level laser therapy in endodontic sealer on subcutaneous tissue

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Infrared and far-infrared spectroscopy of (CH3OH)-C-13: TeraHertz laser lines and assignments

We use a (CO2)-C-13 laser as optical pumping source to search for new THz laser lines generated from (CH3OH)-C-13. Nineteen new THz laser lines (also identified as far-infrared, FIR) ranging from 42.3 mu m (7.1 THz) to 717.7 mu m (0.42 THz) are reported. They are characterized in wavelength, offset, relative polarization, relative intensity, and optimum working pressure. We have assigned eight laser lines to specific rotational energy levels in the excited state associated with the C-O stretching mode. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.