Electronic structure in five-coordinate complexes of nickel(II) with heavy-donor ligands

I.

Various studies designed to elucidate the electronic structure of the arsenic donor ligand, o-phenylenebisdimethylarsine (diarsine), have been carried out. The electronic spectrum of diarsine has been measured at 300 and 77˚K. Electronic spectra of the molecular complexes of various substituted organoarsines and phosphines with tetracyanoethylene have been measured and used to estimate the relative ionization potentials of these molecules.

Uv photolysis of arsines in frozen solution (96˚K) has yielded thermally labile, paramagnetic products. These include the molecular cations of the photolyzed compounds. The species (diars)⁺ exhibits hyper-fine splitting due to two equivalent ⁷⁵As(I=3/2) nuclei. Resonances due to secondary products are reported and assignments discussed.

Evidence is presented for the involvement of d-orbitals in the bonding of arsines. In (diars)⁺ there is mixing of arsenic “lone-pair” orbitals with benzene ring π-orbitals.

II.

Detailed electronic spectral measurements at 300 and 77˚K have been carried out on five-coordinate complexes of low-spin nickel(II), including complexes of both trigonal bipyramidal (TBP) and square pyramidal (SPY) geometry. TBP complexes are of the form NiLX⁺ (X=halide or cyanide,

L = Qƭ(CH₂)₃As(CH₃)₂]₃ or

P [hexagon - Q'CH₃] , Q = P, As,

Q’=S, Se).

The electronic spectra of these compounds exhibit a novel feature at low temperature. The first ligand field band, which is asymmetric in the room temperature solution spectrum, is considerably more symmetrical at 77˚K. This effect is interpreted in terms of changes in the structure of the complex.

The SPY complexes are of the form Ni(diars)₂X^z (X=CL, Br, CNS, CN, thiourea, NO₂, As). On the basis of the spectral results, the d-level ordering is concluded to be xy ˂ xz, yz ˂ z² ˂˂ x² - y². Central to this interpretation is identification of the symmetry-allowed ¹A₁ → ¹E (xz, yz → x² - y²) transition. This assignment was facilitated by the low temperature measurements.

An assignment of the charge-transfer spectra of the five-coordinate complexes is reported, and electronic spectral criteria for distinguishing the two limiting geometries are discussed.

Microscopic Origin of Macroscopic Strength in Granular Media: A Numerical and Analytical Approach

Constitutive modeling in granular materials has historically been based on macroscopic experimental observations that, while being usually effective at predicting the bulk behavior of these type of materials, suffer important limitations when it comes to understanding the physics behind grain-to-grain interactions that induce the material to macroscopically behave in a given way when subjected to certain boundary conditions.

The advent of the discrete element method (DEM) in the late 1970s helped scientists and engineers to gain a deeper insight into some of the most fundamental mechanisms furnishing the grain scale. However, one of the most critical limitations of classical DEM schemes has been their inability to account for complex grain morphologies. Instead, simplified geometries such as discs, spheres, and polyhedra have typically been used. Fortunately, in the last fifteen years, there has been an increasing development of new computational as well as experimental techniques, such as non-uniform rational basis splines (NURBS) and 3D X-ray Computed Tomography (3DXRCT), which are contributing to create new tools that enable the inclusion of complex grain morphologies into DEM schemes.

Yet, as the scientific community is still developing these new tools, there is still a gap in thoroughly understanding the physical relations connecting grain and continuum scales as well as in the development of discrete techniques that can predict the emergent behavior of granular materials without resorting to phenomenology, but rather can directly unravel the micro-mechanical origin of macroscopic behavior.

In order to contribute towards closing the aforementioned gap, we have developed a micro-mechanical analysis of macroscopic peak strength, critical state, and residual strength in two-dimensional non-cohesive granular media, where typical continuum constitutive quantities such as frictional strength and dilation angle are explicitly related to their corresponding grain-scale counterparts (e.g., inter-particle contact forces, fabric, particle displacements, and velocities), providing an across-the-scale basis for better understanding and modeling granular media.

In the same way, we utilize a new DEM scheme (LS-DEM) that takes advantage of a mathematical technique called level set (LS) to enable the inclusion of real grain shapes into a classical discrete element method. After calibrating LS-DEM with respect to real experimental results, we exploit part of its potential to study the dependency of critical state (CS) parameters such as the critical state line (CSL) slope, CSL intercept, and CS friction angle on the grain's morphology, i.e., sphericity, roundness, and regularity.

Finally, we introduce a first computational algorithm to ``clone'' the grain morphologies of a sample of real digital grains. This cloning algorithm allows us to generate an arbitrary number of cloned grains that satisfy the same morphological features (e.g., roundness and aspect ratio) displayed by their real parents and can be included into a DEM simulation of a given mechanical phenomenon. In turn, this will help with the development of discrete techniques that can directly predict the engineering scale behavior of granular media without resorting to phenomenology.

Avaliação numérica de estabilidade lateral de vigas casteladas

Restrições de espaço e altura são frequentemente impostas às edificações residenciais, comerciais, industriais, depósitos e galpões com um ou diversos pavimentos em função de aspectos de regulamentos regionais, técnicos, econômicos ou ainda de natureza estética. A fim de proporcionar a passagem de tubulações e dutos de grande diâmetro sob vigas de aço, grandes alturas são normalmente requeridas, demandando por vezes, magnitudes de altura inviáveis entre pavimentos de edificações. Diversas soluções estruturais podem ser utilizadas para equacionar tais obstáculos, onde dentre outras, pode-se citar as vigas com inércia variável, stub-girders, treliças mistas, vigas misuladas e vigas com uma ou múltiplas aberturas na alma com geometrias variadas. No que tange às vigas casteladas, solução estrutural pautada neste estudo, a estabilidade é sempre um motivo de preocupação tipicamente durante a construção quando os contraventamentos laterais ainda não estão instalados. De qualquer forma, o comprimento destravado em geral alcançado pelos vãos destas vigas, são longos o suficiente para que a instabilidade ocorra. Todavia, o acréscimo substancial da resistência à flexão de tais membros devido ao aumento da altura oriundo de seu processo fabril em relação ao perfil matriz, aliada a economia de material e utilidade fim de serviço, garante a atratividade no aproveitamento destas, para grandes vãos junto aos projetistas. Não obstante, este aumento proporcional no comprimento dos vãos faz com que a instabilidade lateral ganhe importância especial. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo numérico que permita a realização de uma avaliação paramétrica a partir da calibração do modelo com resultados experimentais, efetuar a análise do comportamento de vigas casteladas e verificar seus mecanismos de falha, considerando comportamento elasto-plástico, além das não-linearidades geométricas. Também é objetivo deste trabalho, avaliar, quantificar e determinar a influência das diferenças geométricas características das vigas casteladas em relação às vigas maciças com as mesmas dimensões, analisando e descrevendo o comportamento estrutural destas vigas de aço para diversos comprimentos de vãos. A metodologia empregada para tal estudo baseou-se em uma análise paramétrica com o auxílio do método numérico dos elementos finitos.

Enhancement of three-photon absorption cross-sections in a novel class of symmetrical charge transfer fluorene-based molecules

The three-photon absorption effect (3PA) of two novel symmetrical charge transfer fluorene-based molecules (abbreviated as BASF and BMOSF) has been determined by using a Q-switched Nd:YAG laser pumped with 38 ps pulses at 1064 nm in DMF. The measured 3PA cross-sections are 84 x 10(-78) and 114 x 10(-78) cm(6) s(2), respectively. The geometries and electronic excitations of these two molecules are systematically studied by PM3 and ZINDO/S methods. The relationships between 3PA cross-sections and intramolecular charge transfer are discussed micromechanically. The experimental and theoretical results have shown that the larger intramolecular charge transfer, which was characterized by the charge density difference between the ground state (SO) and the first excited state (S-I), the greater enhancement of the 3PA cross-sections. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Large three-photon absorption cross-section in a novel class of bis-(N-carbazolyl) fluorene derivatives

Two novel symmetrical charge transfer fluorene derivatives (abbreviated as BCZF and BVCZF) with carbazole end-group as the donor moieties have been synthesized. Three-photon absorption cross-sections of these two compounds have been determined by using a Q-switched Nd:YAG laser pumped with 38 ps pulses at 1064 nm in DMF. The measured 3PA cross-sections are 140 x 10(-78) and 400 x 10(-78) cm(6) s(2) for BCZF and BVCZF, respectively. The geometries, electronic structures and electronic spectra of these two compounds are systematically studied by AM1 and ZINDO/S methods. On the basis of correct UV-vis spectra, the influence of different molecular structure on three-photon absorption cross-sections is discussed micromechanically. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Intensidade acústica útil: um novo método para identificação de regiões radiantes em superfícies com geometrias arbitrárias

Neste trabalho é descrita a teoria necessária para a obtenção da grandeza denominada intensidade supersônica, a qual tem por objetivo identificar as regiões de uma fonte de ruído que efetivamente contribuem para a potência sonora, filtrando, consequentemente, a parcela referente às ondas sonoras recirculantes e evanescentes. É apresentada a abordagem de Fourier para a obtenção da intensidade supersônica em fontes com geometrias separáveis e a formulação numérica existente para a obtenção de um equivalente à intensidade supersônica em fontes sonoras com geometrias arbitrárias. Este trabalho apresenta como principal contribuição original, uma técnica para o cálculo de um equivalente à intensidade supersônica, denominado aqui de intensidade acústica útil, capaz de identificar as regiões de uma superfície vibrante de geometria arbitrária que efetivamente contribuem para a potência sonora que será radiada. Ao contrário da formulação numérica existente, o modelo proposto é mais direto, totalmente formulado na superfície vibrante, onde a potência sonora é obtida através de um operador (uma matriz) que relaciona a potência sonora radiada com a distribuição de velocidade normal à superfície vibrante, obtida com o uso do método de elementos finitos. Tal operador, chamado aqui de operador de potência, é Hermitiano, fato crucial para a obtenção da intensidade acússtica útil, após a aplicação da decomposição em autovalores e autovetores no operador de potência, e do critério de truncamento proposto. Exemplos de aplicações da intensidade acústica útil em superfícies vibrantes com a geometria de uma placa, de um cilindro com tampas e de um silenciador automotivo são apresentados, e os resultados são comparados com os obtidos via intensidade supersônica (placa) e via técnica numérica existente (cilindro), evidenciando que a intensidade acústica útil traz, como benefício adicional, uma redução em relação ao tempo computacional quando comparada com a técnica numérica existente.

Simulación de la refrigeración en la estampación en caliente para una pieza de chapa.

[ES]El objetivo principal de este proyecto se centra en conseguir las características mecánicas requeridas por los componentes del chasis de los vehículos con una reducción de peso y mejora de productividad, para ellos es necesario simular el proceso de templado que se da durante la estampación en caliente de una pieza de chapa mediante utillajes con conductos de refrigeración. Para ello se ha utilizado el programa de elementos finitos ANSYS hasta obtener un proceso de embutición simulado que represente con una desviación dentro de los límites aceptables el comportamiento real de la chapa en la etapa de refrigeración. Como objetivo secundario se encuentra el afianzamiento de las bases teóricas de ciencia de materiales y la adquisición de más conocimientos relacionados con la transmisión de calor entre cuerpos sólidos, centrándose sobre todo en la distribución de temperaturas sobre la superficie de éstos. En una primera parte se tratarán los conceptos generales de la estampación en caliente y sus posibles variantes. También se explicará la necesidad del uso de nuevos materiales para la industria automovilística, así como la razón por la cual se utilizan conductos de refrigeración. A continuación, se definirá la geometría de la chapa a analizar, tanto las consecuentes geometrías de los utillajes, que tendrán diferentes distribuciones de conductos de refrigeración. Además se establecerán los criterios para realizar el análisis térmico transitorio del conjunto troquel – chapa – matriz. Una vez seleccionado el tipo de análisis se profundizará en su estudio, aplicándolo a los diferentes utillajes ya citados. Se analizarán los resultados obtenidos y los errores y se buscarán posibles alternativas. Finalmente, se procederá a sacar las conclusiones de la simulación realizada y se procederá a comparar los resultados obtenidos con las diferentes distribuciones de conductos de refrigeración en los utillajes.

Diseño y fabricación de un electrodo para electroerosión por penetración mediante fabricación aditiva.

[ES]Este trabajo pretende dar solución a la fabricación de los electrodos utilizados en el proceso de la electroerosión, los cuales presentan numerosos requisitos a los que los electrodos actuales no dan respuesta. Por ello, se propone utilizar un material de bajo coste como núcleo y recubrirlo con una fina capa de cobre mediante laser cladding. De esta forma, se reduce el coste del electrodo manteniendo sus propiedades y se posibilita la creación de geometrías complejas.

Nd：YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd：YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目，在室温下测得了其极化拉曼谱线，并指认了在不同几何配置下，各振动模式所对应的频率。同时，测得了室温下晶体的吸收谱，得到了中心波长为808am吸收峰的半高宽为12nm，并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数，其三个晶场参数分别为Ω2=6．88945×10^-20cm^2。Ω4=4．13394×10^-20cm^2、Ω6=4．54503×10^-20cm^2，并由此得到^4F3／2能级的荧光寿命为178．69炉，1062nm处的荧光分支比为48．85％，积分发射截面为2．786710^-18cm^2。分别在808nm、940nm激发下测得晶体室温发射谱，观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象。

三倍频分光膜在1064 nm的破斑特性研究

采用电子束蒸发方式制备了两种不同材料组合的分光膜,分别对其在波长1064 nm激光辐照下的损伤阈值进行了测试,用Alpha-Step 500台阶仪对破斑进行了深度测量。实验结果表明,破斑呈现出表面层的剥落和深坑破坏两种形态。表面层的剥落深度在一定范围内不随能量密度的变化而变化；深坑破坏深浅不一,是膜内缺陷融化、汽化及喷发的综合作用的结果,是损伤阈值降低的主要原因。

Mapeamento das regiões radiantes em placas retangulares vibrantes via método dos elementos de contorno com velocidade média e intensidade útil

Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais.

Uso de espinores na investigação do limite de Karlhede para ondas pp

Neste trabalho foi feito um estudo do limite de Karlhede para ondas pp. Para este fim, uma revisão rigorosa de Geometria Diferencial foi apresentada numa abordagem independente de sistemas de coordenadas. Além da abordagem usual, a curvatura de uma variedade riemanniana foi reescrita usando os formalismos de referenciais, formas diferenciais e espinores do grupo de Lorentz. O problema de equivalência para geometrias riemannianas foi formulado e as peculiaridades de sua aplicação é a Relatividade Geral são delineadas. O limite teórico de Karlhede para espaços-tempo de vácuo de tipo Petrov N foi apresentado. Esse limite é estudado na prática usando técnicas espinores e as condições para sua existência são resolvidas sem a introdução de sistemas de coordenadas.

Simulação do processo de transferência de calor não linear condução-radiação por meio de um esquema linear em diferenças finitas.

Neste trabalho o processo não linear de transmissão de calor condução-radiação é abordado num contexto bidimensional plano e simulado com o uso de um esquema linear em diferenças finitas. O problema original é tratado como o limite de uma sequencia de problemas lineares, do tipo condução-convecção. Este limite, cuja existência é comprovada, é facilmente obtido a partir de procedimentos básicos, accessíveis a qualquer estudante de engenharia, permitindo assim o emprego de hipóteses mais realistas, já que não se tem o limitante matemático para a abordagem numérica de uma equação diferencial parcial elíptica. Neste trabalho foi resolvido o problema de condução de calor em regime permanente em uma placa com condições de contorno convectivas e radioativas utilizando-se o software MatLab, vale ressaltar, que a mesma metodologia é aplicável para geometrias mais complexas.

Habitats regulations for stage 3 assessments radioactive substance authorisations

This is the Habitats regulations for stage 3 assessments: radioactive substances authorisations report from the Environment Agency, published on October 2003. The report focuses on the stage 3 assessments of radioactive substances authorisations in UK (to take place over the next five years, starting in 2003), which may have a potential impact on European designated Natura 2000 sites such Special Protection Areas (SPA), Special Areas of Conservation (SAC); and thus require further detailed assessment. This Environment Agency R&D project was commissioned to ERC, University o f Liverpool, in conjunction with Westlakes Scientific Consulting and the Centre for Ecology and Hydrology, as part o f the agency's preparation for the Stage 3 Assessments o f radioactive substances authorisations. The aim was to prepare site information sheets containing all data relevant for individual Natura 2000 sites needing Stage 3 Assessment and to stylise and represent species that require protection under the Habitats Regulations by the reference organism geometries listed in R&D Publication 128 (Copplestone et al., 2001).

Impedance control reduces instability that arises from motor noise.

There is ample evidence that humans are able to control the endpoint impedance of their arms in response to active destabilizing force fields. However, such fields are uncommon in daily life. Here, we examine whether the CNS selectively controls the endpoint impedance of the arm in the absence of active force fields but in the presence of instability arising from task geometry and signal-dependent noise (SDN) in the neuromuscular system. Subjects were required to generate forces, in two orthogonal directions, onto four differently curved rigid objects simulated by a robotic manipulandum. The endpoint stiffness of the limb was estimated for each object curvature. With increasing curvature, the endpoint stiffness increased mainly parallel to the object surface and to a lesser extent in the orthogonal direction. Therefore, the orientation of the stiffness ellipses did not orient to the direction of instability. Simulations showed that the observed stiffness geometries and their pattern of change with instability are the result of a tradeoff between maximizing the mechanical stability and minimizing the destabilizing effects of SDN. Therefore, it would have been suboptimal to align the stiffness ellipse in the direction of instability. The time course of the changes in stiffness geometry suggests that modulation takes place both within and across trials. Our results show that an increase in stiffness relative to the increase in noise can be sufficient to reduce kinematic variability, thereby allowing stiffness control to improve stability in natural tasks.