Catalysis by some metal oxides modified with phosphate ions

Surface acidity of phosphate modified La2O3,CeO2 and SnO2 has been estimated by titrimetric Method using Hammett Indicators.Mixed Oxides of tin and lanthanum have also been prepared and subjected to phosphate modification.Surface characterizartion of the samples has been carried out using XRD, surface area,thermal analysis and IR spectroscopy. Phosphate content in the samples has been chemically estimated. The catalytic activity for benzylation and esterification reaction has also been investigated.

Development of p-type transparent semiconducting oxides for thin film transistor applications

Semiconductor physics has developed significantly in the field of re- search and industry in the past few decades due to it’s numerous practical applications. One of the relevant fields of current interest in material science is the fundamental aspects and applications of semi- conducting transparent thin films. Transparent conductors show the properties of transparency and conductivity simultaneously. As far as the band structure is concerned, the combination of the these two properties in the same material is contradictory. Generally a trans- parent material is an insulator having completely filled valence and empty conduction bands. Metallic conductivity come out when the Fermi level lies within a band with a large density of states to provide high carrier concentration. Effective transparent conductors must nec- essarily represent a compromise between a better transmission within the visible spectral range and a controlled but useful electrical con- ductivity [1–6]. Generally oxides like In2O3, SnO2, ZnO, CdO etc, show such a combination. These materials without any doping are insulators with optical band gap of about 3 eV. To become a trans- parent conductor, these materials must be degenerately doped to lift the Fermi level up into the conduction band. Degenerate doping pro- vides high mobility of extra carriers and low optical absorption. The increase in conductivity involves an increase in either carrier concen- tration or mobility. Increase in carrier concentration will enhance the absorption in the visible region while increase in mobility has no re- verse effect on optical properties. Therefore the focus of research for new transparent conducting oxide (TCO) materials is on developing materials with higher carrier mobilities.

Synthesis of High Coercivity Core–Shell Nanorods Based on Nickel and Cobalt and Their Magnetic Properties

Hybrid magnetic nanostructures with high coercivity have immense application potential in various fields. Nickel (Ni) electrodeposited inside Cobalt (Co) nanotubes (a new system named Ni @ Co nanorods) were fabricated using a two-step potentiostatic electrodeposition method. Ni @ Co nanorods were crystalline, and they have an average diameter of 150 nm and length of *15 lm. The X-ray diffraction studies revealed the existence of two separate phases corresponding to Ni and Co. Ni @ Co nanorods exhibited a very high longitudinal coercivity. The general mobility-assisted growth mechanism proposed for the growth of one-dimensional nanostructures inside nano porous alumina during potentiostatic electrodeposition is found to be valid in this case too

Hybrid Multiferroic Nanostructure with Magnetic−Dielectric Coupling

The development of methods to economically synthesize single wire structured multiferroic systems with room temperature spin−charge coupling is expected to be important for building next-generation multifunctional devices with ultralow power consumption. We demonstrate the fabrication of a single nanowire multiferroic system, a new geometry, exhibiting room temperature magnetodielectric coupling. A coaxial nanotube/nanowire heterostructure of barium titanate (BaTiO3, BTO) and cobalt (Co) has been synthesized using a template-assisted method. Room temperature ferromagnetism and ferroelectricity were exhibited by this coaxial system, indicating the coexistence of more than one ferroic interaction in this composite system

Photoluminescence studies of spray pyrolytically grown nanostructured tin oxide semiconductor thin films on glass substrates

SnO2 nanocrystalline thin films were deposited on glass substrates by the spray pyrolysis technique in air atmosphere at 375, 400, 425, 450 and 500 ◦C substrate temperatures. The obtained films were characterized by using XRD. The room temperature photoluminescence (PL) spectra of these films have near band edge (NBE) and deep level emission under the excitation of 325 nm radiation. NBE PL peak intensity decreased consistently with temperatures for samples prepared at 400, 450 and 500 ◦C, while a sudden reduction in intensity is observed for the sample prepared at 425 ◦C. A similar effect was observed for the optical transmittance spectra. These effects can be explained on the basis of the change in population of oxygen vacancies as indicated by the change in a values

Energy bandstructureinvestigationofblueandgreenlightemitting Mg dopedSnO2 nanostructuressynthesizedbycombustionmethod

Tin oxide(SnO2) andMgdoped(2,4,6,and8wt%)SnO2 nanoparticles weresynthesizedbytheself- propagating solutioncombustionsynthesisusingcitricacidasfuel.Thecharacterizationofsampleswas done byX-raydiffractionspectroscopy(XRD),transmissionelectronmicroscopy(TEM),UV–visible spectroscopy,SAEDandphotoluminescence(PL).XRDpatternandTEMstudiesshowthatthe synthesized particlesareofaveragesize30nmandtheyareintetragonalrutilestructureofSnO2. Combined blueandgreenemissionisseenin4wt%MgdopedSnO2 and intensityofbluebandis increased withrespecttoincreaseinMgdopantconcentrationwhichisattributedtoincreasein population ofoxygenvacancies.ThePLemissioninblueandgreenregionisduetothedoublycharged state (Vo 2þ) ofoxygenandtininterstitialdefectsrespectivelyandisexplainedwithanenergyband diagram

Preparation and applications of periodical gold nanoparticle arrays

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Anwendungen von periodischen Goldnanopartikel-Arrays (PPAs), die mit Hilfe von Nanosphären-Lithografie hergestellt wurden. In Abhängigkeit der verwendeten Nanosphären-Größe wurden dabei entweder kleine dreieckige Nanopartikel (NP) (bei Verwendung von Nanosphären mit einem Durchmesser von 330 nm) oder große dreieckige NPD sowie leicht gestreckte NP (bei Verwendung von Nanosphären mit einem Durchmesser von 1390 nm) hergestellt. Die Charakterisierung der PPAs erfolgte mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und optischer Spektroskopie. Die kleinen NP besitzen ein Achsverhältnis (AV) von 2,47 (Kantenlänge des NPs: (74+/-6) nm, Höhe: (30+/-4) nm. Die großen dreieckigen NP haben ein AV von 3 (Kantenlänge des NPs:(465+/-27) nm, Höhe: (1530+/-10) nm) und die leicht gestreckten NP (die aufgrund der Ausbildung von Doppelschichten ebenfalls auf der gleichen Probe erzeugt wurden) haben eine Länge von (364+/-16)nm, eine Breite von (150+/-20) nm und eine Höhe von (150+/-10)nm. Die optischen Eigenschaften dieser NP werden durch lokalisierte Oberflächenplasmon-Polariton Resonanzen (LPPRs) dominiert, d.h. von einem eingestrahlten elektromagnetischen Feld angeregte kollektive Schwingungen der Leitungsbandelektronen. In dieser Arbeit wurden drei signifikante Herausforderungen für Plasmonik-Anwendungen bearbeitet, welche die einzigartigen optischen Eigenschaften dieser NP ausnutzen. Erstens wurden Ergebnisse der selektiven und präzisen Größenmanipulation und damit einer Kontrolle der interpartikulären Abstände von den dreieckigen Goldnanopartikel mit Hilfe von ns-gepulstem Laserlicht präsentiert. Die verwendete Methode basiert hierbei auf der Größen- und Formabhängigkeit der LPPRs der NP. Zweitens wurde die sensorischen Fähigkeiten von Gold-NP ausgenutzt, um die Bildung von molekularen Drähten auf den PPAs durch schrittweise Zugabe von unterschiedlichen molekularen Spezies zu untersuchen. Hierbei wurde die Verschiebung der LSPPR in den optischen Spektren dazu ausgenutzt, die Bildung der Nanodrähte zu überwachen. Drittens wurden Experimente vorgestellt, die sich die lokale Feldverstärkung von NP zu nutze machen, um eine hochgeordnete Nanostrukturierung von Oberflächen mittels fs-gepulstem Laserlicht zu bewerkstelligen. Dabei zeigt sich, dass neben der verwendeten Fluenz die Polarisationsrichtung des eingestrahlten Laserlichts in Bezug zu der NP-Orientierung sowie die Größe der NP äußerst wichtige Parameter für die Nanostrukturierung darstellen. So konnten z.B. Nanolöcher erzeugt werden, die bei höheren Fluenzen zu Nanogräben und Nanokanälen zusammen wuchsen. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die in dieser Arbeit gewonnen Ergebnisse von enormer Wichtigkeit für weitere Anwendungen sind.

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.

Oblique Angle Deposition of Germanium Film on Silicon Substrate

The effect of flux angle, substrate temperature and deposition rate on obliquely deposited germanium (Ge) films has been investigated. By carrying out deposition with the vapor flux inclined at 87° to the substrate normal at substrate temperatures of 250°C or 300°C, it may be possible to obtain isolated Ge nanowires. The Ge nanowires are crystalline as shown by Raman Spectroscopy.

Tubular Organization of SnO₂ Nanocrystallites for Improved Lithium Ion Battery Anode Performance

Porous tin oxide nanotubes were obtained by vacuum infiltration of tin oxide nanoparticles into porous aluminum oxide membranes, followed by calcination. The porous tin oxide nanotube arrays so prepared were characterized by FE-SEM, TEM, HRTEM, and XRD. The nanotubes are open-ended, highly ordered with uniform cross-sections, diameters and wall thickness. The tin oxide nanotubes were evaluated as a substitute anode material for the lithium ion batteries. The tin oxide nanotube anode could be charged and discharged repeatedly, retaining a specific capacity of 525 mAh/g after 80 cycles. This capacity is significantly higher than the theoretical capacity of commercial graphite anode (372 mAh/g) and the cyclability is outstanding for a tin based electrode. The cyclability and capacities of the tin oxide nanotubes were also higher than their building blocks of solid tin oxide nanoparticles. A few factors accounting for the good cycling performance and high capacity of tin oxide nanotubes are suggested.

Synergetic effects of the Cu/Pt{110} surface alloy: enhanced reactivity of water and carbon monoxide

We have used synchrotron-based high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy in combination with ab initio density functional theory calculations to investigate the characteristics of water and CO adsorption on the bimetallic Cu/Pt{110}-(2 x 1) surface at a Cu coverage near 0.5 ML. Cu fills the troughs of the reconstructed clean surface forming nanowires, which are stable up to 830 K. Their presence dramatically influences the adsorption of water and CO. Water adsorption changes from intact to partially dissociated while the desorption temperature of CO on this surface increases by up to 27 K with respect to the clean Pt{110} surface. Ab initio calculations and experimental valence band spectra reveal that the Cu 3d-band is narrowed and shifted upward with respect to bulk Cu surfaces. This and electron donation to surface Pt atoms cause the increase in the bond strength between CO and the Pt surface atoms. The pathway for water dissociation occurs via Cu surface atoms. The heat of adsorption of water bonding to Cu surface atoms was calculated to be 0.82 eV, which is significantly higher than on the clean Pt{110} surface; the activation energy for partial dissociation is 0.53 eV (not corrected for zero point energy).

Peptide fibrillization

An important factor in many diseases based on the deposition of amyloids is the fibrillization of peptides. Furthermore, fibril formation also promises applications in bionanotechnology: fibrillar peptide hydrogels can be made for cell scaffolds and as substrates for functional and responsive biomaterials, biosensors, and nanowires. The mechanisms and kinetics of fibril formation are discussed.

Investigation of cadmium alternatives in thin-film coatings - art. no. 62860C

The health risks associated with the inhalation or ingestion of cadmium are well documented([1,2]). During the past 18 years, EU legislation has steadily been introduced to restrict its use, leaving a requirement for the development of replacement materials. This paper looks at possible alternatives to various cadmium II-VI dielectric compounds used in the deposition of optical thin-films for various opto-electronic devices. Application areas of particular interest are for infrared multilayer interference filter fabrication and solar cell industries, where cadmium-based coatings currently find widespread use. The results of single and multilayer designs comprising CdTe, CdS, CdSe and PbTe deposited onto group IV and II-VI materials as interference filters for the mid-IR region are presented. Thin films of SnN, SnO2, SnS and SnSe are fabricated by plasma assisted CVD, reactive RF sputtering and thermal evaporation. Examination of these films using FTIR spectroscopy, SEM, EDX analysis and optical characterisation methods provide details of material dispersion, absorption, composition, refractive index, energy band gap and layer thicknesses. The optimisation of deposition parameters in order to synthesise coatings with similar optical and semiconductor properties as those containing cadmium has been investigated. Results of environmental, durability and stability trials are also presented.

The track nanotechnology

The discipline now called Solid State Nuclear Track Detection (SSNTD) dates back to 1958 and has its roots in the United Kingdom. Its strength stems chiefly from factors such as its simplicity, small geometry, permanent maintenance of the nuclear record and other diversified applications. A very important field with exciting applications reported recently in conjuction with the nuclear track technique is nanotechnology, which has applications in biology, chemistry, industry, medicare and health, information technology, biotechnology, and metallurgical and chemical technologies. Nanotechnology requires material design followed by the study of the quantum effects for final produced applications in sensors, medical diagnosis, information technology to name a few. We, in this article, present a review of past and present applications of SSNTD suggesting ways to apply the technique in nanotechnology, with special reference to development of nanostructure for applications utilising nanowires, nanofilters and sensors.

Numerical simulation of the liquid phase in SnO(2) thin film deposition by sol-gel-dip-coating

The fluid flow of the liquid phase in the sol-gel-dip-coating process for SnO(2) thin film deposition is numerically simulated. This calculation yields useful information on the velocity distribution close to the substrate, where the film is deposited. The fluid modeling is done by assuming Newtonian behavior, since the linear relation between shear stress and velocity gradient is observed. Besides, very low viscosities are used. The fluid governing equations are the Navier-Stokes in the two dimensional form, discretized by the finite difference technique. Results of optical transmittance and X-ray diffraction on films obtained from colloidal suspensions with regular viscosity, confirm the substrate base as the thickest part of the film, as inferred from the numerical simulation. In addition, as the viscosity increases, the fluid acquires more uniform velocity distribution close to the substrate, leading to more homogenous and uniform films.