Redox-Switching in a Viologen-type Adlayer: An Electrochemical Shell-Isolated Nanoparticle Enhanced Raman Spectroscopy Study on Au(111)-(1 x 1) Single Crystal Electrodes

We reported the first application of in situ shell-isolated nanoparticle enhanced Raman spectroscopy (SHINERS) to an interfacial redox reaction under electrochemical conditions. We construct gap-mode sandwich structures composed of a thiol-terminated HS-6V6H viologen adlayer immobilized on a single crystal Au(111)-(1x1) electrode and covered by Au(60 nm)@SlO(2) core shell nanoparticles acting as plasmonic antennas. We observed high-quality, potential-dependent Raman spectra of the three viologen species V(2+),V(+center dot) and V(0) on a well-defined Au(111) substrate surface and could map their potential-dependent evolution. Comparison with experiments on powder samples revealed an enhancement factor of the nonresonant Raman modes of similar to 3 x 10(5), and up to 9 x 10(7) for the resonance modes. The study illustrates the unique capability of SHINERS and its potential in the entire field of electrochemical surface science to explore structures and reaction pathways on well-defined substrate surfaces, such as single crystals, for molecular, (electro-)- catalytic, bioelectrochemical systems up to fundamental double layer studies at electrified solid/liquid interfaces.

Estudo da deposição de filmes finos de BaTi(1-X)Zr(X)O3 por meio de planejamento Box-Behnken

Ferroelectric ceramics with perovskite structure (ABO3) are widely used in solid state memories (FeRAM’s and DRAM's) as well as multilayered capacitors, especially as a thin films. When doped with zirconium ions, BaTiO3-based materials form a solid solution known as barium zirconate titanate (BaTi1-xZrxO3). Also called BZT, this material can undergo significant changes in their electrical properties for a small variation of zirconium content in the crystal lattice. The present work is the study of the effects of deposition parameters of BaTi0,75Zr0,25O3 thin films by spin-coating method on their morphology and physical properties, through an experimental design of the Box-Behnken type. The resin used in the process has been synthesized by the polymeric precursor method (Pechini) and subsequently split into three portions each of which has its viscosity adjusted to 10, 20 and 30 mPa∙s by means of a rotary viscometer. The resins were then deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates by spin-coating method on 15 different combinations of viscosity, spin speed (3000, 5500 and 8000 rpm) and the number of deposited layers (5, 8 and 11 layers) and then calcined at 800 ° C for 1 h. The phase composition of the films was analyzed by X-ray diffraction (XRD) and indexed with the JCPDS 36-0019. Surface morphology and grain size were observed by atomic force microscopy (AFM) indicating uniform films and average grain size around 40 nm. Images of the cross section of the films were obtained by scanning electron microscopy field emission (SEM-FEG), indicating very uniform thicknesses ranging from 140-700 nm between samples. Capacitance measurements were performed at room temperature using an impedance analyzer. The films presented dielectric constant values of 55-305 at 100kHz and low dielectric loss. The design indicated no significant interaction effects between the deposition parameters on the thickness of the films. The response surface methodology enabled better observes the simultaneous effect of variables.

Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

Highly dispersed Ptδ+ on TixCe(1−x)O2 as an active phase in preferential oxidation of CO

Structure–activity relationships for 1 wt.% Pt catalysts were investigated for a series of TixCe(1−x)O2 (x = 1, 0.98, 0.9, 0.5, 0.2 and 0) supports prepared by the sol–gel method. The catalysts prepared by impregnation were characterized in detail by applying a wide range of techniques as N2-isotherms, XRF, XRD, Raman, XPS, H2-TPR, Drifts, UV–vis, etc. and tested in the preferential oxidation of CO in the presence of H2. Also several reaction conditions were deeply analyzed. A strong correlation between catalyst performance and the electronic properties let us to propose, based in all the experimental results, a plausible reaction mechanism where several redox cycles are involved.

Metal-insulator transition in Nd(1-x) Eu(x) NiO(3) probed by specific heat and anelastic measurements

Oxides RNiO(3) (R - rare-earth, R not equal La) exhibit a metal-insulator (MI) transition at a temperature T(MI) and an antiferromagnetic (AF) transition at T(N). Specific heat (C(P)) and anelastic spectroscopy measurements were performed in samples of Nd(1-x)Eu(x)NiO(3), 0 <= x <= 0.35. For x - 0, a peak in C(P) is observed upon cooling and warming at essentially the same temperature T(MI) - T(N) similar to 195 K, although the cooling peak is much smaller. For x >= 0.25, differences between the cooling and warming curves are negligible, and two well defined peaks are clearly observed: one at lower temperatures that define T(N), and the other one at T(MI). An external magnetic field of 9 T had no significant effect on these results. The elastic compliance (s) and the reciprocal of the mechanical quality factor (Q(-1)) of NdNiO(3), measured upon warming, showed a very sharp peak at essentially the same temperature obtained from C(P), and no peak is observed upon cooling. The elastic modulus hardens below T(MI) much more sharply upon warming, while the cooling and warming curves are reproducible above T(MI). Conversely, for the sample with x - 0.35, s and Q(-1) curves are very similar upon warming and cooling. The results presented here give credence to the proposition that the MI phase transition changes from first to second order with increasing Eu doping. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3549615]

Antilocalization of hole carriers in Pb(1-x)Eu(x)Te alloys in the metallic regime

Magnetoresistance measurements in p-type Pb(1-x)Eu(x)Te alloys, for x varying from 0% up to 5%, have been used to investigate localization and antilocalization effects. These are attributed to both the spin-orbit scattering and to the large Zeeman splitting present in these alloys due to the large values of the effective Lande g factor. The magnetoresistance curves are analyzed using the model of Fukuyama and Hoshino, which takes into account the spin-orbit and Zeeman scattering mechanisms. The spin-orbit scattering time is found to be independent of the temperature, while the inelastic-scattering time increases with decreasing temperature suggesting the electron-phonon interaction as the main scattering mechanism.

Amorphous HfO(2) and Hf(1-x)Si(x)O via a melt-and-quench scheme using ab initio molecular dynamics

We have performed ab initio molecular dynamics simulations to generate an atomic structure model of amorphous hafnium oxide (a-HfO(2)) via a melt-and-quench scheme. This structure is analyzed via bond-angle and partial pair distribution functions. These results give a Hf-O average nearest-neighbor distance of 2.2 angstrom, which should be compared to the bulk value, which ranges from 1.96 to 2.54 angstrom. We have also investigated the neutral O vacancy and a substitutional Si impurity for various sites, as well as the amorphous phase of Hf(1-x)Si(x)O(2) for x=0.25, 0375, and 0.5.

CD4+T cells from HIV-1-infected patients recognize wild-type and mutant human immunodeficiency virus-1 protease epitopes

P>Human immunodeficiency virus (HIV)-1 protease is a known target of CD8+ T cell responses, but it is the only HIV-1 protein in which no fully characterized HIV-1 protease CD4 epitopes have been identified to date. We investigated the recognition of HIV-1 protease by CD4+ T cells from 75 HIV-1-infected, protease inhibitor (PI)-treated patients, using the 5,6-carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester-based proliferation assay. In order to identify putative promiscuous CD4+ T cell epitopes, we used the TEPITOPE algorithm to scan the sequence of the HXB2 HIV-1 protease. Protease regions 4-23, 45-64 and 73-95 were identified; 32 sequence variants of the mentioned regions, encoding frequent PI-induced mutations and polymorphisms, were also tested. On average, each peptide bound to five of 15 tested common human leucocyte antigen D-related (HLA-DR) molecules. More than 80% of the patients displayed CD4+ as well as CD8+ T cell recognition of at least one of the protease peptides. All 35 peptides were recognized. The response was not associated with particular HLA-DR or -DQ alleles. Our results thus indicate that protease is a frequent target of CD4+ along with CD8+ proliferative T cell responses by the majority of HIV-1-infected patients under PI therapy. The frequent finding of matching CD4+ and CD8+ T cell responses to the same peptides may indicate that CD4+ T cells provide cognate T cell help for the maintenance of long-living protease-specific functional CD8+ T cells.

Magnetic properties of Co-doped TiO(2) anatase nanopowders

This letter reports on the magnetic properties of Ti(1-x)Co(x)O(2) anatase phase nanopowders with different Co contents. It is shown that oxygen vacancies play an important role in promoting long-range ferromagnetic order in the material studied in addition to the transition-metal doping. Furthermore, the results allow ruling out the premise of a strict connection between Co clustering and the ferromagnetism observed in the Co:TiO(2) anatase system.

Optoelectronic properties of a-Si(1-x)C(x)H films grown in hydrogen diluted silane-methane plasma

This work reports on the optoelectronic properties and device application of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si(1-x)C(x):H) films grown by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD). The films with an optical bandgap ranging from about 1.8 to 2.0 eV were deposited in hydrogen diluted silane-methane plasma by varying the radio frequency power. Several n-i-p structures with an intrinsic a-Si(1-x)C(x):H layer of different optical gaps were also fabricated. The optimized devices exhibited a diode ideality factor of 1.4-1.8, and a leakage current of 190-470 pA/cm(2) at -5 V. The density of deep defect states in a-Si(1-x)C(x):H was estimated from the transient dark current measurements and correlated with the optical bandgap and carbon content. Urbach energies for the valence band tail were also determined by analyzing the spectral response within sub-bandgap energy range. (C) 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Elaboration et caractérisation des nanocristaux de Zn F O enfouis 1-x x dans des diélectriques pour des applications en spin-électronique

Tese de Doutoramento em Ciências - Especialidade em Física

Pressure-induced electrical and structural anomalies in Pb(1-x)Ca(x)TiO(3) thin films grown at various oxygen pressures by chemical solution route

Lead calcium titanate (Pb(1-x)Ca(x)TiO(3) or PCT) thin films have been thermally treated under different oxygen pressures, 10, 40 and 80 bar, by using the so-called chemical solution deposition method. The structural, morphological, dielectric and ferroelectric properties were characterized by x-ray diffraction, FT-infrared and Raman spectroscopy, atomic force microscopy and polarization-electric-field hysteresis loop measurements. By annealing at a controlled pressure of around 10 and 40 bar, well-crystallized PCT thin films were successfully prepared. For the sample submitted to 80 bar, the x-ray diffraction, Fourier transformed-infrared and Raman data indicated deviation from the tetragonal symmetry. The most interesting feature in the Raman spectra is the occurrence of intense vibrational modes at frequencies of around 747 and 820 cm(-1), whose presence depends strongly on the amount of the pyrochlore phase. In addition, the Raman spectrum indicates the presence of symmetry-breaking disorder, which would be expected for an amorphous (disorder) and mixed pyrochlore-perovskite phase. During the high-pressure annealing process, the crystallinity and the grain size of the annealed film decreased. This process effectively suppressed both the dielectric and ferroelectric behaviour. Ferroelectric hysteresis loop measurements performed on these PCT films exhibited a clear decrease in the remanent polarization with increasing oxygen pressure.