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.

Síntesi, estructura i reactivitat de nous complexos de Cu, Ag i Ni contenint lligands triazamacrocíclics. Aplicacions en l'activació d'enllaços

· S'ha preparat i caracteritzat una família de complexos de Cu(III) contenint lligands triazamacrocíclics, estudiant-se les seves propietats estructurals, espectroscòpiques i redox. Aquesta àmplia família de complexos tenen un gran interès perquè permeten descriure les propietats dels complexos de Cu en un estat d'oxidació poc habitual i a més ens han permès mesurar de manera quantitativa l'efecte Meyerstein. · Una nova família de complexos de Cu(I) amb els lligands triazamacrocíclics es sintetitzada i caracteritzada per tècniques espectroscòpiques i estructurals, demostrant que aquests complexos presenten diferents estructures a l'estat sòlid i en dissolució. Així doncs, mentre que en dissolució es demostra per RMN que es tracta d'una espècie monomèrica, la determinació estructural per difracció de raigs X d'aquests complexos de Cu(I), ens confirma la formació d'espècies polimèriques. Per altra banda, s'ha estudiat la seva reactivitat; a) la seva implicació en la formació de lligands deuterats mitjançant l'intercanvi H/D en condicions suaus i b) la formació de complexos bisfenoxo a partir de la reactivitat entre els corresponents complexos de Cu(I) i oxigen molecular. De la mateixa manera, s'ha preparat el corresponent anàleg de Ag(I) en estat sòlid, obtenint la formació d'un polímer de Ag(I), el qual presenta a l'estat sòlid una estructura en forma de ziga-zaga, diferent a l'estructura del polímer de Cu(I), que és lineal. · S'ha determinat i proposat el mecanisme que té lloc en l'activació de l'enllaç C-H i posterior reacció de transferència per tal d'estabilitzar els productes finals mitjançant una reacció de desproporció. El seguiment de la reacció té lloc mitjançant tècniques espectroscòpiques com UV-vis. Dit seguiment, ens permet determinar les diferents influències electròniques sobre la reacció de formació dels complexos organometàl·lics de Cu(III). A més a més, el seguiment de la reacció a baixa temperatura ens permet determinar espectroscòpica i teòricament la formació d'un intermedi de Cu(II), i mitjançant la determinació dels paràmetres cinètics i termodinàmics es proposa un mecanisme de reacció. Posteriorment, s'ha assajat la reactivitat d'una sal de Cu(II) amb un lligand macrocíclic que conté un grup metil en el carboni orientat cap al centre del macrocicle, implicant la formació d'un intermedi agòstic. De la determinació estructural d'aquest intermedi de CuII i del lligand protonat, s'extreuen una sèrie de conclusions molt interessants, com són la demostració estructural de l'activació de l'enllaç C-C en la primera etapa de formació i de manera anàloga poder comparar-ho amb els sistemes macrocíclics HL2-HL6, demostrant la possible formació d'un intermedi agòstic, on es produeix l'activació de l'enllaç C-H. Aquesta similitud estaria d'acord amb els sistemes HL2-HL6, els quals espectroscòpica i teòricament s'havia detectat la presència d'un intermedi de característiques similars. Degut a l'acidesa d'aquest protó, i gràcies a la presència d'una base com és el propi lligand, aquest podia ésser extret donant lloc a la formació dels corresponents organometàl·lics de Cu(III). Dita estructura també representa un dels pocs exemples d'un organometàl·lic de CuII, un estat d'oxidació poc conegut dins d'aquest camp. · S'ha descrit la reactivitat dels nous complexos organometàl·lics de Cu(III), els quals sota medi pròtic i en condicions àcides o neutres són espècies totalment estables, però en condicions bàsiques o reductores aquestes espècies reaccionen donant lloc a la formació de noves espècies de tipus bisfenoxo, on el Cu es troba en estat d'oxidació +2. S'han caracteritzat mitjançant difracció de RX, on es s'observa l'entorn químic del Cu, la geometria del complex bisfenoxo i l'hidroxilació de l'anell aromàtic. · Finalment, s'ha descrit per primera vegada la síntesi i caracterització d'uns nous complexos organometàl·lics de Ni. Aquests són sintetitzats en base als càlculs teòrics realitzats sobre els nostres sistemes macrocíclics. Per aquests complexos hem investigat l'efecte del metall, canviant el coure per altres metalls de la primera sèrie de transició (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) i de la segona sèrie de transició (Ru, Rh, Pd, Ag). Els resultats demostren que el Ni(II), és el metall que presenta una major capacitat de l'activació de l'enllaç C-H en aquests sistemes aromàtics. Aquests compostos s'oxiden lentament cap a complexos de Ni(III). Per altra banda, l'addició d'una sal de clor sobre una solució d'un complex de Ni(II) permet aïllar el corresponent complex de Ni(III), caracteritzat per ressonància de spin electrònic

Structure determination from powder diffraction data

Advances made over the past decade in structure determination from powder diffraction data are reviewed with particular emphasis on algorithmic developments and the successes and limitations of the technique. While global optimization methods have been successful in the solution of molecular crystal structures, new methods are required to make the solution of inorganic crystal structures more routine. The use of complementary techniques such as NMR to assist structure solution is discussed and the potential for the combined use of X-ray and neutron diffraction data for structure verification is explored. Structures that have proved difficult to solve from powder diffraction data are reviewed and the limitations of structure determination from powder diffraction data are discussed. Furthermore, the prospects of solving small protein crystal structures over the next decade are assessed.

GDASH: a grid-enabled program for structure solution from powder diffraction data

The simulated annealing approach to structure solution from powder diffraction data, as implemented in the DASH program, is easily amenable to parallelization at the individual run level. Very large scale increases in speed of execution can therefore be achieved by distributing individual DASH runs over a network of computers. The GDASH program achieves this by packaging DASH in a form that enables it to run under the Univa UD Grid MP system, which harnesses networks of existing computing resources to perform calculations.

MDASH: a multi-core-enabled program for structure solution from powder diffraction data

The simulated annealing approach to structure solution from powder diffraction data, as implemented in the DASH program, is easily amenable to parallelization at the individual run level. Modest increases in speed of execution can therefore be achieved by executing individual DASH runs on the individual cores of CPUs.

On integral equation and least squares methods for scattering by diffraction gratings

In this paper we consider the scattering of a plane acoustic or electromagnetic wave by a one-dimensional, periodic rough surface. We restrict the discussion to the case when the boundary is sound soft in the acoustic case, perfectly reflecting with TE polarization in the EM case, so that the total field vanishes on the boundary. We propose a uniquely solvable first kind integral equation formulation of the problem, which amounts to a requirement that the normal derivative of the Green's representation formula for the total field vanish on a horizontal line below the scattering surface. We then discuss the numerical solution by Galerkin's method of this (ill-posed) integral equation. We point out that, with two particular choices of the trial and test spaces, we recover the so-called SC (spectral-coordinate) and SS (spectral-spectral) numerical schemes of DeSanto et al., Waves Random Media, 8, 315-414 1998. We next propose a new Galerkin scheme, a modification of the SS method that we term the SS* method, which is an instance of the well-known dual least squares Galerkin method. We show that the SS* method is always well-defined and is optimally convergent as the size of the approximation space increases. Moreover, we make a connection with the classical least squares method, in which the coefficients in the Rayleigh expansion of the solution are determined by enforcing the boundary condition in a least squares sense, pointing out that the linear system to be solved in the SS* method is identical to that in the least squares method. Using this connection we show that (reflecting the ill-posed nature of the integral equation solved) the condition number of the linear system in the SS* and least squares methods approaches infinity as the approximation space increases in size. We also provide theoretical error bounds on the condition number and on the errors induced in the numerical solution computed as a result of ill-conditioning. Numerical results confirm the convergence of the SS* method and illustrate the ill-conditioning that arises.