Unraveling the "pressure effect" in nucleation

The influence of the pressure of a chemically inert carrier gas on the nucleation rate is one of the biggest puzzles in the research of gas-liquid nucleation. Experiments can show a positive effect, a negative effect, or no effect at all. The same experiment may show both trends for the same substance depending on temperature, or for different substances at the same temperature. We show how this ambiguous effect naturally arises from the competition of two contributions: nonisothermal effects and pressure-volume work. Our model clarifies seemingly contradictory experimental results and quantifies the variation of the nucleation ability of a substance in the presence of an ambient gas. Our findings are corroborated by molecular dynamics simulations and might have important implications since nucleation in experiments, technical applications, and nature practically always occurs in the presence of an ambient gas.

When Langmuir is too simple: H2 dissociation on Pd(111) at high coverage

Recent experiments of H2 adsorption on Pd(111) [T. Mitsui et al., Nature (London) 422, 705 (2003)] have questioned the classical Langmuir picture of second order adsorption kinetics at high surface coverage requiring pairs of empty sites for the dissociative chemisorption. Experiments find that at least three empty sites are needed. Through density functional theory, we find that H2 dissociation is favored on ensembles of sites that involve a Pd atom with no direct interaction with adsorbed hydrogen. Such active sites are formed by aggregation of at least 3 H-free sites revealing the complex structure of the "active sites."

A Eterna Busca do Indivisível: do Átomo Filosófico aos Quarks e Léptons

The fascinating search of the inner boundaries of the Universe, has been entangled, since the birth of greek philosophy 25 centuries ago, with the main epistemological changes in the History of Science. This paper does not intend to present a systematic description of the discovery of the elementary particles. By stressing the main achievements of the knowledge of matter's structure and their dependence on symmetry arguments, it is argued that even considering profound differences in each historical period, there is a paradgima of atom shared by Chemistry and Particle Physics. This text could help High School Teachers of Chemistry and Physics, as well as motivate them, in the challenge of explaining to their pupils how the idea of atom evolved.

Ultralow-density nanocage-based metal-oxide polymorphs

For two important metal oxides (MO, M=Mg, Zn) we predict, via accurate electronic structure calculations, that new low-density nanoporous crystalline phases may be accessible via the coalescence of nanocluster building blocks. Specifically, we consider the assembly of cagelike (MO)12 clusters exhibiting particularly high gas phase stability, leading to new polymorphs with energetic stabilities rivaling (and sometimes higher) than those of known MO polymorphs.

Computational visual quality of digitally printed images

The problem of understanding how humans perceive the quality of a reproduced image is of interest to researchers of many fields related to vision science and engineering: optics and material physics, image processing (compression and transfer), printing and media technology, and psychology. A measure for visual quality cannot be defined without ambiguity because it is ultimately the subjective opinion of an “end-user” observing the product. The purpose of this thesis is to devise computational methods to estimate the overall visual quality of prints, i.e. a numerical value that combines all the relevant attributes of the perceived image quality. The problem is limited to consider the perceived quality of printed photographs from the viewpoint of a consumer, and moreover, the study focuses only on digital printing methods, such as inkjet and electrophotography. The main contributions of this thesis are two novel methods to estimate the overall visual quality of prints. In the first method, the quality is computed as a visible difference between the reproduced image and the original digital (reference) image, which is assumed to have an ideal quality. The second method utilises instrumental print quality measures, such as colour densities, measured from printed technical test fields, and connects the instrumental measures to the overall quality via subjective attributes, i.e. attributes that directly contribute to the perceived quality, using a Bayesian network. Both approaches were evaluated and verified with real data, and shown to predict well the subjective evaluation results.

Analyse des paramètres atmosphériques des étoiles naines blanches dans le voisinage solaire

Ce mémoire présente une analyse homogène et rigoureuse de l’échantillon d’étoiles naines blanches situées à moins de 20 pc du Soleil. L’objectif principal de cette étude est d’obtenir un modèle statistiquement viable de l’échantillon le plus représentatif de la population des naines blanches. À partir de l’échantillon défini par Holberg et al. (2008), il a fallu dans un premier temps réunir le plus d’information possible sur toutes les candidates locales sous la forme de spectres visibles et de données photométriques. En utilisant les modèles d’atmosphère de naines blanches les plus récents de Tremblay & Bergeron (2009), ainsi que différentes techniques d’analyse, il a été permis d’obtenir, de façon homogène, les paramètres atmosphériques (Teff et log g) des naines blanches de cet échantillon. La technique spectroscopique, c.-à-d. la mesure de Teff et log g par l’ajustement des raies spectrales, fut appliquée à toutes les étoiles de notre échantillon pour lesquelles un spectre visible présentant des raies assez fortes était disponible. Pour les étoiles avec des données photométriques, la distribution d’énergie combinée à la parallaxe trigonométrique, lorsque mesurée, permettent de déterminer les paramètres atmosphériques ainsi que la composition chimique de l’étoile. Un catalogue révisé des naines blanches dans le voisinage solaire est présenté qui inclut tous les paramètres atmosphériques nouvellement determinés. L’analyse globale qui en découle est ensuite exposée, incluant une étude de la distribution de la composition chimique des naines blanches locales, de la distribution de masse et de la fonction luminosité.

Reconstruction des structures magnéto-convectives solaires sous une région active, par l’utilisation conjointe d’un modèle de convection anélastique et d’une méthode d’assimilation de données.

L’utilisation d’une méthode d’assimilation de données, associée à un modèle de convection anélastique, nous permet la reconstruction des structures physiques d’une partie de la zone convective située en dessous d’une région solaire active. Les résultats obtenus nous informent sur les processus d’émergence des tubes de champ magnétique au travers de la zone convective ainsi que sur les mécanismes de formation des régions actives. Les données solaires utilisées proviennent de l’instrument MDI à bord de l’observatoire spatial SOHO et concernent principalement la région active AR9077 lors de l’ ́évènement du “jour de la Bastille”, le 14 juillet 2000. Cet évènement a conduit à l’avènement d’une éruption solaire, suivie par une importante éjection de masse coronale. Les données assimilées (magnétogrammes, cartes de températures et de vitesses verticales) couvrent une surface de 175 méga-mètres de coté acquises au niveau photosphérique. La méthode d’assimilation de données employée est le “coup de coude direct et rétrograde”, une méthode de relaxation Newtonienne similaire à la méthode “quasi-linéaire inverse 3D”. Elle présente l’originalité de ne pas nécessiter le calcul des équations adjointes au modèle physique. Aussi, la simplicité de la méthode est un avantage numérique conséquent. Notre étude montre au travers d’un test simple l’applicabilité de cette méthode à un modèle de convection utilisé dans le cadre de l’approximation anélastique. Nous montrons ainsi l’efficacité de cette méthode et révélons son potentiel pour l’assimilation de données solaires. Afin d’assurer l’unicité mathématique de la solution obtenue nous imposons une régularisation dans tout le domaine simulé. Nous montrons enfin que l’intérêt de la méthode employée ne se limite pas à la reconstruction des structures convectives, mais qu’elle permet également l’interpolation optimale des magnétogrammes photosphériques, voir même la prédiction de leur évolution temporelle.

Étude des propriétés atmosphériques et magnétiques des étoiles naines blanches froides riches en hydrogène.

Ce mémoire présente une analyse photométrique et spectroscopique d'un échantillon de 16 naines blanches magnétiques froides riches en hydrogène. L'objectif principal de cette étude est de caractériser leurs propriétés atmosphériques et magnétiques afin d'obtenir une vision d'ensemble représentative de cette population d'étoiles. Pour ce faire, il a fallu réunir le plus d'information possible sur toutes les candidates sous la forme de spectres visibles à haut signal-sur-bruit et de données photométriques. Il a également été nécessaire de mettre à jour les modèles d'atmosphère de Bergeron et al. (1992) à l'aide des avancées réalisées par Tremblay & Bergeron (2009). Les paramètres atmosphériques de chacune des étoiles ont ensuite été déterminés en modélisant les distributions d'énergie photométriques observées tandis que la topologie et l'intensité du champ magnétique ont été obtenues en comparant des spectres synthétiques magnétiques au profil d'absorption Zeeman autour de H-alpha. Qui plus est, un processus de déconvolution combinant ces deux approches a aussi été créé afin de traiter adéquatement les systèmes binaires présents dans l'échantillon. Les résultats de ces analyses sont ensuite exposés, incluant une discussion sur la possible corrélation entre les paramètres atmosphériques et les propriétés magnétiques de ces naines blanches. Finalement, cette étude démontre que les données spectroscopiques de la majorité de ces étoiles peuvent uniquement être reproduites si ces dernières se trouvent dans un système binaire composé d'une seconde naine blanche. De plus, les résultats suggèrent que le champ magnétique de ces naines blanches froides ne peut pas être d'origine fossile et doit être généré par un mécanisme physique devant encore être identifié.

Étude comparative des paramètres atmosphériques d'étoiles naines blanches déterminés par les techniques photométrique et spectroscopique

Ce mémoire présente une analyse comparative des paramètres atmosphériques obtenus à l’aide des techniques photométrique et spectroscopique. Pour y parvenir, les données photométriques et spectroscopiques de 1375 naines blanches de type DA tirées du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ainsi que les données spectroscopiques du Villanova White Dwarf Catalog ont été utilisées. Il a d’abord fallu s’assurer que les données photométriques et spectroscopiques étaient bien calibrées. L’analyse photométrique a démontré que la photométrie ugriz ne semblait pas avoir de problème de calibration autre que le décalage des points zéro, qui est compensé en appliquant les corrections photométriques appropriées. De plus, le fait que le filtre u laisse passer le flux à certaines longueurs d’onde dans le rouge ne semble pas affecter la détermination des paramètres atmosphériques. L’analyse spectroscopique a ensuite confirmé que l’application de fonctions de correction permettant de tenir compte des effets hydrodynamiques 3D est la solution au problème de log g élevés. La comparaison des informations tirées des données spectroscopiques des deux différentes sources suggère que la calibration des spectres du SDSS n’est toujours pas au point. Les paramètres atmosphériques déterminés à l’aide des deux techniques ont ensuite été comparés et les températures photométriques sont systématiquement plus faibles que celles obtenues à partir des données spectroscopiques. Cet effet systématique pourrait être causé par les profils de raies utilisés dans les modèles d’atmosphère. Une méthode permettant d’obtenir une estimation de la gravité de surface d’une naine blanche à partir de sa photométrie a aussi été développée.

A Circularly Polarized Corrugated Flanged Feed Horn

Design and development of a circularly polarized and matched H-plane sectorial horn antenna have been reported By proper trimming of the flange parameters any desired polarization can be obtained from the horn

Characteristics of two-photon absorption in methanol solutions of Rhodamine 6G using laser induced pulsed photoacoustics

Two-photon absorption in methanol solutions of Rhodamine 6G is investigated by photoacoustics using the second harmonic of a pulsed Nd:YAG laser. Competition between one-photon and two-photon processes is observed, depending critically on the sample concentration and input light flux.

Numerical studies on bi-directionally coupled directly modulated semiconductor lasers

Results of a numerical study of synchronisation of two directly modulated semiconductor lasers, using bi-directional coupling, are presented. The effect of stepwise increase in the coupling strength (C) on the synchronisation of the chaotic outputs of two such lasers is studied, with the help of parameter space plots, synchronisation error plots, phase diagrams and time series outputs. Numerical results indicate that as C increases, the system achieves synchronisation as well as stability together with an increase in the output power. The stability of the synchronised states is checked by applying a perturbation to the system after it becomes synchronised and then noting the time it takes to regain synchronisation. For lower values of C the system does not regain synchronisation. But, with higher values synchronisation is regained within a very short time.

The quantum effects in quadratically damped systems

A dynamical system with a damping that is quadratic in velocity is converted into the Hamiltonian format using a nonlinear transformation. Its quantum mechanical behaviour is then analysed by invoking the Gaussian effective potential technique. The method is worked out explicitly for the Duffing oscillator potential.

Rotational analysis of the C1Π-X1 Σ+ system of indium monofluoride

Indium monofluoride was excited in a high-frequency discharge and the C-X system was photographed at a reciprocal dispersion of 0.3 AA mm-1 using a plane-grating spectrograph. Rotational analyses of the 0,0 1,0 2,2 3,3 4,4 2,4 3,5 4,6 and 5,7 bands have been carried out and the following molecular constants have been evaluated. Be'=0.2670(+or-3) cm-1, Be"=0.2628(+or-4) cm-1, alpha e'=0.0050(+or-4) cm-1, alpha e"=0.0020(+or-1) cm-1, De'=3.65(+or-5)*10-7 cm-1, De"=2.5(+or-3)*10-7 cm-1, beta e'=0.5(+or-2)*10-7 cm-1, beta e"=0.2(+or-1)*10-7 cm-1, re'=1.9672(+or-3) AA, re"=1.9853(+or-2) AA. The re" value agrees with the microwave absorption value 1.9854 AA.

Evanescent wave sensor to monitor the etching rate of an optical fibre

The design and development of an evanescent wave sensor to determine the etching rate of the core of an optical fibre is discussed in this paper. The working of the device is based on the principle of propagation and loss of the evanescent wave in the cladding region of the fibre. The fraction of light intensity creeping out of the core of an uncladded fibre is a function of the core radius. As this radius decreases, the evanescent wave coupling to the medium surrounding the core enhances. This results in a decrease of the transmitted light intensity through the fibre. This technique is useful to design and fabricate optical fibres with different core geometries.