Tailoring the nonlinear frequency coupling between odd harmonics for the optimisation of charged particle dynamics in capacitively coupled oxygen plasmas

The influence of nonlinear frequency coupling in an oxygen plasma excited by two odd harmonics at moderate pressure is investigated using a numerical model. Through variations in the voltage ratio and phase shift between the frequency components changes in ionization dynamics and sheath voltages are demonstrated. Furthermore, a regime in which the voltage drop across the plasma sheath is minimised is identified. This regime provides a significantly higher ion flux than a single frequency discharge driven by the lower of the two frequencies alone. These operating parameters have potential to be exploited for plasma processes requiring low ion bombardment energies but high ion fluxes. 

The Nature of Magnetoelectric Coupling in Pb(Zr,Ti)O3-Pb(Fe,Ta)O3

The coupling between magnetization and polarization in a room temperature multiferroic (Pb(Zr,Ti)O3–Pb(Fe,Ta)O3) is explored by monitoring changes in capacitance that occur when a magnetic field is applied in each of three orthogonal directions. Magnetocapacitance effects, consistent with P2M2 coupling, are strongest when fields are applied in the plane of the single crystal sheet investigated.

New methods for studying perception and action coupling

To study perception and action, Gibson advocated that “the laboratory must be like life” (Gibson, 1979, p. 3). In other words, the interactive relationship between an organism and his/her envi- ronment must be maintained so that the behavior observed in an experimental context mirrors, as closely as possible, the behavior observed in a realistic sport setting. The concept of repre- sentative design introduced by Brunswik in 1956 emphasized the need to have experimental tasks that allow the player to pick up perceptual information that specifies a property of the environment-actor system (Araújo et al., 2005; see also Chapter 24). In this chapter we will provide a brief overview of the methodologies used to study perception and action in sport and present, in some detail, the opportunities new methodologies such as immersive, interactive vir- tual reality can offer researchers in sport expertise.

Total Synthesis of the Potent HIF-1 Inhibitory Antitumor Natural Product, (8R)-Mycothiazole, via Baldwin–Lee CsF/CuI sp3–sp2-Stille Cross-Coupling. Confirmation of the Crews Reassignment

A convenient asymmetric total synthesis of the potent HIF-1 inhibitory antitumor natural product, (−)- or (+)-(8R)-mycothiazole (1), is described. Not only does our synthesis confirm the 2006 structural reassignment made by Crews (Crews, P., et al. J. Nat. Prod. 2006, 69, 145), it revises the [α]_D data previously reported for this molecule in MeOH from −13.7° to +42.3°. The newly developed route to (8R)-1 sets the C(8)–OH stereocenter via Sharpless AE/2,3-epoxy alcohol reductive ring opening and utilizes two Baldwin–Lee CsF/cat. CuI Stille cross-coupling reactions with vinylstannanes 8 and 3 to efficiently elaborate the C(1)–C(4) and C(14)–C(18) sectors.

Electron dynamics and frequency coupling in a radio-frequency capacitively biased planar coil inductively coupled plasma system

The electron dynamics in a planar coil inductively coupled plasma (ICP) system with a capacitively biased electrode is investigated using space and phase resolved optical emission spectroscopy. The two power source frequencies are exact multiple of each other and phase-locked. In this configuration, the system is investigated when the coil is operated in both E-mode and H-mode. The results show that in a phase synchronized RF biased ICP, the electrode bias power couples with the capacitive contribution of the coil, in both E-mode and H-modes, similar to dual-frequency capacitively coupled plasmas (2f-CCPs). It is also demonstrated that in H-mode, the phase between the electrode bias frequency and the ICP coil frequency influences the electron heating, similar to the electrical asymmetry effect in 2f-CCPs.

Investigation of tanpura string vibrations using a two-dimensional time-domain model incorporating coupling and bridge friction

Tanpura string vibrations have been investigated previously using numerical models based on energy conserving schemes derived from a Hamiltonian description in one-dimensional form. Such time-domain models have the property that, for the lossless case, the numerical Hamiltonian (representing total energy of the system) can be proven to be constant from one time step
to the next, irrespective of any of the system parameters; in practice the Hamiltonian can be shown to be conserved within machine precision. Models of this kind can reproduce a jvari effect, which results from the bridge-string interaction. However the one-dimensional formulation has recently been shown to fail to replicate the jvaris strong dependence on the thread placement. As a first step towards simulations which accurately emulate this sensitivity to the thread placement, a twodimensional model is proposed, incorporating coupling of controllable level between the two string polarisations at the string termination opposite from the barrier. In addition, a friction force acting when the string slides across the bridge in horizontal direction is introduced, thus effecting a further damping mechanism. In this preliminary study, the string is terminated at the position of the thread. As in the one-dimensional model, an implicit scheme has to be used to solve the system, employing Newton's method to calculate the updated positions and momentums of each string segment. The two-dimensional model is proven to be energy conserving when the loss parameters are set to zero, irrespective of the coupling constant. Both frequency-dependent and independent losses are then added to the string, so that the model can be compared to analogous instruments. The influence of coupling and the bridge friction are investigated.

Intermediate-coupling R -matrix calculations of electron-impact excitation of Fe 5+

For applications to laboratory and astrophysical plasmas, there is a great need for accurate electron-impact excitation data between individual levels in the lower charge-state ions of iron. Recently, we have reported on the first intermediate-coupling R -matrix calculation of electron-impact excitation in Fe 4+ , in which the close-coupling expansion of the target included levels from both ground and excited configurations (Ballance et al 2007 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. [/0953-4075/40/23/f01] 40 F327 , 2008 Europhys. News 39 14). In this paper, we present the results of two large intermediate-coupling Dirac R -matrix calculations of electron-impact excitation of Fe 5+ . The results from the two calculations, which differ only in the configuration–interaction expansions of the target, are compared. These comparisons provide some indication of the accuracy of the calculations and the resulting data should be useful in modelling plasmas containing iron.

Electron-impact excitation of Fe2: a comparison of intermediate coupling frame transformation, Breit-Pauli and Dirac R-matrix calculations

Modeling the spectral emission of low-charge iron group ions enables the diagnostic determination of the local physical conditions of many cool plasma environments such as those found in H II regions, planetary nebulae, active galactic nuclei etc. Electron-impact excitation drives the population of the emitting levels and, hence, their emissivities. By carrying-out Breit-Pauli and intermediate coupling frame transformation (ICFT) R-matrix calculations for the electron-impact excitation of Fe$^{2+}$ which both use the exact same atomic structure and the same close-coupling expansion, we demonstrate the validity of the application of the powerful ICFT method to low-charge iron group ions. This is in contradiction to the finding of Bautista et al. [Ap.J.Lett, 718, L189, (2010)] who carried-out ICFT and Dirac R-matrix calculations for the same ion. We discuss possible reasons.

Electron-impact excitation of Fe 4+ : an intermediate-coupling R -matrix calculation

For a number of years, there has been a major effort to calculate electron-impact excitation data for every ion stage of iron embodied by the ongoing efforts of the IRON project by Hummer et al (1993 Astron. Astrophys. 279 298). Due to the complexity of the targets, calculations for the lower stages of ionization have been limited to either intermediate-coupling calculations within the ground configurations or LS -coupling calculations of the ground and excited configurations. However, accurate excitation data between individual levels within both the ground and excited configurations of the low charge-state ions are urgently required for applications to both astrophysical and laboratory plasmas. Here we report on the results of the first intermediate-coupling R -matrix calculation of electron-impact excitation for Fe 4+ for which the close-coupling (CC) expansion includes not only those levels of the 3d 4 ground configuration, but also the levels of the 3d 3 4s, 3d 3 4p, 3d 3 4d and 3d 2 4s 2 excited configurations. With 359 levels in the CC expansion and over 2400 scattering channels for many of the J Π partial waves, this represents the largest electron–ion scattering calculation to date and it was performed on massively parallel computers using a recently developed set of relativistic parallel R -matrix programs.

The time-dependent close-coupling method for atomic and molecular collision processes

We review the development of the time-dependent close-coupling method to study atomic and molecular few body dynamics. Applications include electron and photon collisions with atoms, molecules, and their ions.

Studies on magnetocaloric and magnetic coupling effects

O presente trabalho apresenta novas metodologias desenvolvidas para a análise das propriedades magnéticas e magnetocalóricas de materiais, sustentadas em considerações teóricas a partir de modelos, nomeadamente a teoria de transições de fase de Landau, o modelo de campo médio molecular e a teoria de fenómeno crítico. São propostos novos métodos de escala, permitindo a interpretação de dados de magnetização de materiais numa perspectiva de campo médio molecular ou teoria de fenómeno crítico. É apresentado um método de estimar a magnetização espontânea de um material ferromagnético a partir de relações entropia/magnetização estabelecidas pelo modelo de campo médio molecular. A termodinâmica das transições de fase magnéticas de primeira ordem é estudada usando a teoria de Landau e de campo médio molecular (modelo de Bean-Rodbell), avaliando os efeitos de fenómenos fora de equilíbrio e de condições de mistura de fase em estimativas do efeito magnetocalórico a partir de medidas magnéticas. Efeitos de desordem, interpretados como uma distribuição na interacção magnética entre iões, estabelecem os efeitos de distribuições químicas/estruturais nas propriedades magnéticas e magnetocalóricas de materiais com transições de fase de segunda e de primeira ordem. O uso das metodologias apresentadas na interpretação das propriedades magnéticas de variados materiais ferromagnéticos permitiu obter: 1) uma análise quantitativa da variação de spin por ião Gadolínio devido à transição estrutural do composto Gd5Si2Ge2, 2) a descrição da configuração de cluster magnético de iões Mn na fase ferromagnética em manganites da família La-Sr e La-Ca, 3) a determinação dos expoentes críticos β e δ do Níquel por métodos de escala, 4) a descrição do efeito da pressão nas propriedades magnéticas e magnetocalóricas do composto LaFe11.5Si1.5 através do modelo de Bean-Rodbell, 5) uma estimativa da desordem em manganites ferromagnéticas com transições de segunda e primeira ordem, 6) uma descrição de campo médio das propriedades magnéticas da liga Fe23Cu77, 7) o estudo de efeitos de separação de fase na família de compostos La0.70-xErxSr0.30MnO3 e 8) a determinação realista da variação de entropia magnética na família de compostos de efeito magnetocalórico colossal Mn1-x-yFexCryAs.

Microphytobenthos vs Hydrobia: trophic coupling in estuarine environment

Os estuários são ambientes complexos, biologicamente diversos e muito importantes no que respeita à produtividade primária. As zonas intertidais destes ecossistemas são ocupadas por organismos que possuem uma elevada capacidade de sobrevivência e adaptação face às variadas e rápidas alterações nos factores ambientais (tais como temperatura, salinidade, conteúdo hídrico, etc.). As cadeias tróficas com origem no ecossistema estuarino bentónico são essencialmente herbívoras, regulando o fluxo de energia desde o fundo sedimentar e através do ecossistema. Nas áreas estuarinas intertidais a produção primária é essencialmente suportada pelo microfitobentos (MPB). Estas comunidades de microalgas bênticas constituem uma importante fonte de matéria orgânica e são por si só a principal fonte alimentar para as populações de Hydrobia. Neste contexto, a interacção MPB - Hydrobia é um modelo-chave na investigação da cadeia trófica estuarina de origem bentónica, actuando como um importante canal de transporte de energia para os níveis tróficos superiores, especialmente se considerarmos que Hydrobia é uma importante presa para peixes, aves e caranguejos. O presente estudo tem por objectivos gerais: i) a investigação do controlo ambiental (particularmente da luz e do teor em água do sedimento) e endógeno na migração vertical do MPB e ii) a identificação e potencial utilização de marcadores tróficos (pigmentos e ácidos gordos) úteis à investigação da interacção MPB – Hydrobia em laboratório e em condições naturais, considerando a existência de uma elevada plasticidade trófica por parte da Hydrobia e a elevada densidade populacional que estes organismos podem apresentar. A primeira fase de investigação resultou na comparação do papel dos estímulos ambientais e do controlo endógeno nos padrões de comportamento migratório vertical do microfitobentos, demonstrando a existência de um controlo essencialmente endógeno na formação e desintegração do biofilme superficial. A regulação e manutenção da biomassa à superfície do sedimento são claramente controladas pela variação dos factores ambientais, em especial da luz, cuja presença é essencial à formação total do biofilme microalgal à superfície do sedimento intertidal. Foi proposta uma nova abordagem metodológica com vista à estimativa nãodestrutiva do teor de água de sedimentos intertidais vasosos , possibilitando o estudo da influência da acção do vento no conteúdo hídrico dos sedimentos e o consequente impacto da dessecação na comunidade microfitobêntica. Observou-se que a dessecação provoca efeitos limitantes não só na biomassa superficial mas também na actividade fotossintética dos biofilmes microfitobênticos, conduzindo à diminuição da produtividade primária. No que respeita à dinâmica trófica da interacção MPB - Hydrobia foi estabelecido o uso do pigmento feoforbide a, quantificado nas partículas fecais da fauna, como marcador trófico que permite estimar a quantidade de biomassa de microalgas (clorofila a) incorporada pelos organismos animais.Para tal foi investigada e comprovada a existência de uma relação significativa entre a concentração de feopigmentos excretados e a concentração de clorofila a ingerida. Estes estudos foram desenvolvidos numa primeira fase à escala diária, considerando os efeitos dos ciclos sazonais, dia-noite e maré, e depois com a validação em condições naturais, numa escala mensal. A taxa de ingestão média de indivíduos de H. ulvae varia ao longo do dia, com o máximo em torno dos períodos diurnos de maré baixa, o que pode estar relacionado com a disponibilidade de MPB. As taxas de ingestão (TI) de H. ulvae variam ainda em função da estação do ano (TI verão > TI primavera) e em função da densidade de indivíduos (> densidade, < ingestão). Verificou-se um efeito negativo na concentração de clorofila disponível após herbívoria independentemente da densidade de indivíduos. Finalmente, a comparação dos perfis de ácidos gordos de H. ulvae provenientes de diferentes habitats com os perfis de potenciais fontes alimentares permitiu demonstrar que os ácidos gordos são ferramentas úteis na identificação do habitat ocupado por estes organismos. No entanto, apesar da ocupação de diferentes habitats e da integração de múltiplas fontes de produção primária na sua dieta foram sempre observados significativos níveis de ácidos gordos específicos de microalgas (em particular diatomáceas), reforçando o papel importante das comunidades de microalgas bênticas na dieta das populações de H. ulvae.