929 resultados para Excited-state life time


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The pH-dependent fluorescence behavior of two regioisomeric 'receptor(1)-spacer(1)-fluorophore-spacer(2)-receptor(2)' systems 1 and 2 in micellar solutions of sodium dodecyl sulfate show that photoinduced electron transfer (PET) only occurs from the amine group connected to the 4-amino position of the aminonaphthalimide fluorophore in both cases. This demonstrates the directing influence of the photogenerated electric field within the aminonaphthalimide excited state on the electron transfer process. Since path-selectivity of PET is also known within the membrane-bound photosynthetic reaction center in bacteria, its origins may be illuminated by the simple experiments described here. (C) 2011 Elsevier B. V. All rights reserved.

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Thermal fatigue analysis based on 2D finite difference and 3D finite element methods is carried out to study the performance of solar panel structure during micro-satellite life time. Solar panel primary structure consists of honeycomb structure and composite laminates. The 2D finite difference (I-DEAS) model yields predictions of the temperature profile during one orbit. Then, 3D finite element analysis (ANSYS) is applied to predict thermal fatigue damage of solar panel structure. Meshing the whole structure with 2D multi-layer shell elements with sandwich option is not efficient, as it misses thermal response of the honeycomb structure. So we applied a mixed approach between 3D solid and 2D shell elements to model the solar panel structure without the sandwich option.

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Using the R-matrix Floquet theory we have carried out non-perturbative, ab initio one- and two-colour calculations of the multiphoton ionization of magnesium with the laser frequencies chosen such that the initial state of the atom is resonantly coupled with autoionizing resonances of the atom. Good agreement is obtained with previous calculations in the low-intensity regimes. The single-photon ionization from the 3s3p P excited state of magnesium has been studied in the vicinity of the 3p S autoionizing resonance at non-perturbative laser intensities. Laser-induced degenerate states (LIDS) are observed for modest laser intensities. By adding a second laser which resonantly couples the 3p S = and 3p3d P autoionizing levels, we show that, due to the small width of the 3p3d P state, LIDS occur between this state and the 3s3p P state at intensities of the first laser below 10 W cm . We next investigate the case in which the first laser induces a resonant two-photon coupling between the ground state and the 3p S autoionizing state, while the second laser again resonantly couples the respective 3p S and 3p3d P autoionizing states. At weak intensities, our calculations compare favourably with recent experimental data and calculations. We show that when the intensity of the first laser is increased, the effect of an additional autoionizing state, the 4s5s S state, becomes significant. This state is coupled to the 3p3d P autoionizing level by one photon, inducing a triply resonant processes. We show that LIDS occur among the three autoionizing levels and we discuss their effect on the decay rate of the ground state. We consider dressed two- and three-level atoms which can be used to model the results of our calculations.

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We present a generic transfer matrix approach for the description of the interaction of atoms possessing multiple ground state and excited state sublevels with light fields. This model allows us to treat multi-level atoms as classical scatterers in light fields modified by, in principle, arbitrarily complex optical components such as mirrors, resonators, dispersive or dichroic elements, or filters. We verify our formalism for two prototypical sub-Doppler cooling mechanisms and show that it agrees with the standard literature.

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Naphthalenic compounds are a rich resource for designers of fluorescent sensing/switching/logic systems. The degree of internal charge transfer (ICT) character in the fluorophore excited states can vary from negligible to substantial. Naphthalene-1,8;4,5-diimides (11–13), 1,8-naphthalimides (16) and 4-chloro-1,8-naphthalimides (15) are of the former type. The latter type is represented by the 4-alkylamino-1,8-naphthalimides (1). Whether ICT-based or not, these serve as the fluorophore in ‘fluorophore-spacer-receptor’ switching systems where PET holds sway until the receptor is bound to H+. On the other hand, 4-dialkylamino-1,8-naphthalimides (3–4) show modest H+-induced fluorescence switching unless the 4-dialkylamino group is a part of a small ring (5). Electrostatic destabilization of a non-emissive twisted internal charge transfer (ICT) excited state is the origin of this behaviour. An evolution to the non-emissive twisted ICT excited state is responsible for the weak emission of the model compound 6 (and related structures 7 and 8) across the pH range. Twisted ICT excited states are also implicated in the switch 9 and its model compound 10, which are based on the 6-dialkylamino-3H-benzimidazo[2,1-a]benz[d,e]isoquinolin-3-one fluorophore.

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Despite the numerous experimental and theoretical studies on the negatively charged nitrogen vacancy center (NV-) in diamond and the predictions that the neutral nitrogen vacancy center (NV0) should have an S=1/2 ground state, NV0 has not previously been detected by electron paramagnetic resonance (EPR). We report new EPR data on a trigonal nitrogen-containing defect in diamond with an S=3/2 excited state populated via optical excitation. Analysis of the spin Hamiltonian parameters and the wavelength dependence of the optical excitation leads to assignment of this S=3/2 state to the (4)A(2) excited state of NV0. This identification, together with an examination of the electronic structure of the NV centers in diamond, provides a plausible explanation for the lack of observation (to date) of an EPR signal from the NV0 ground state.

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Quantum coherence between electron and ion dynamics, observed in organic semiconductors by means of ultrafast spectroscopy, is the object of recent theoretical and computational studies. To simulate this kind of quantum coherent dynamics, we have introduced in a previous article [L. Stella, M. Meister, A. J. Fisher, and A. P. Horsfield, J. Chem. Phys. 127, 214104 (2007)] an improved computational scheme based on Correlated Electron-Ion Dynamics (CEID). In this article, we provide a generalization of that scheme to model several ionic degrees of freedom and many-body electronic states. To illustrate the capability of this extended CEID, we study a model system which displays the electron-ion analog of the Rabi oscillations. Finally, we discuss convergence and scaling properties of the extended CEID along with its applicability to more realistic problems. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3589165]

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While investigating the destruction of the cyanobacterial hepatotoxin microcystin-LR in the presence of phycocyanin pigment via semiconductor photocatalysis, it became apparent that the pigment was catalysing the toxin decomposition. The mechanism of this process in terms of phycocyanin acting as a photo-oxygenation sensitizer via singlet oxygen and superoxide attack is explored. The absorption and fluorescence spectra of phycocyanin have been obtained and data on the properties of the excited state calculated. The established photo-oxygenation sensitizer rose bengal was also used as a catalyst for the photolytic decomposition of microcystin-LR to help elucidate the decomposition mechanism. 

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BACKGROUND: Despite vaccines and improved medical intensive care, clinicians must continue to be vigilant of possible Meningococcal Disease in children. The objective was to establish if the procalcitonin test was a cost-effective adjunct for prodromal Meningococcal Disease in children presenting at emergency department with fever without source.

METHODS AND FINDINGS: Data to evaluate procalcitonin, C-reactive protein and white cell count tests as indicators of Meningococcal Disease were collected from six independent studies identified through a systematic literature search, applying PRISMA guidelines. The data included 881 children with fever without source in developed countries.The optimal cut-off value for the procalcitonin, C-reactive protein and white cell count tests, each as an indicator of Meningococcal Disease, was determined. Summary Receiver Operator Curve analysis determined the overall diagnostic performance of each test with 95% confidence intervals. A decision analytic model was designed to reflect realistic clinical pathways for a child presenting with fever without source by comparing two diagnostic strategies: standard testing using combined C-reactive protein and white cell count tests compared to standard testing plus procalcitonin test. The costs of each of the four diagnosis groups (true positive, false negative, true negative and false positive) were assessed from a National Health Service payer perspective. The procalcitonin test was more accurate (sensitivity=0.89, 95%CI=0.76-0.96; specificity=0.74, 95%CI=0.4-0.92) for early Meningococcal Disease compared to standard testing alone (sensitivity=0.47, 95%CI=0.32-0.62; specificity=0.8, 95% CI=0.64-0.9). Decision analytic model outcomes indicated that the incremental cost effectiveness ratio for the base case was £-8,137.25 (US $ -13,371.94) per correctly treated patient.

CONCLUSIONS: Procalcitonin plus standard recommended tests, improved the discriminatory ability for fatal Meningococcal Disease and was more cost-effective; it was also a superior biomarker in infants. Further research is recommended for point-of-care procalcitonin testing and Markov modelling to incorporate cost per QALY with a life-time model.

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The singlet excited state of the 4-aminonaphthalimide fluorophore in 1a and 1b directs electron transfer from intramolecular but external amine groups along only one of two available paths.

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The line intensity ratio method provides a nonintrusive diagnostic for the measurement of electron temperature in microwave-generated plasmas. For optically thin plasmas of low density, a line intensity method using He I lines can often be used, and is based on the fact that the electron impact excitation rate coefficients for helium singlet and triplet states are insensitive to electron density but differ as a function of the electron temperature. Line intensity measurements are presented from microwave-generated helium plasmas. Both steady-state corona and collision-radiative theoretical models are used to evaluate the ground and excited state populations. The line ratio versus electron temperature obtained from both of these methods are compared with the results from measurements. However, it is not possible to diagnose the electron temperature from the line ratios alone due to the presence of significant opacity and nonnegligible 1s2s S-3 metastable fraction in the plasma. (C) 2004 American Institute of Physics.

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A sociedade moderna encontra-se cada vez mais dependente dos combustíveis líquidos bem como de produtos derivados do petróleo. Em virtude do limitado tempo de vida das reservas naturais de petróleo, torna-se imperativo encontrar fontes alternativas de produção de hidrocarbonetos. A pirólise de resíduos de pneus e plásticos pode ser uma dessas possíveis fontes. Neste processo, o tratamento termoquímico implementado aos resíduos permite, não só, a valorização económica resultante da sua transformação em produtos de valor acrescido, como também a recuperação do conteúdo orgânico. O referido processo conduz à formação de hidrocarbonetos em fase líquida que podem ser utilizados pela indústria como combustíveis líquidos e/ou como matéria-prima. O presente trabalho tem como objectivo principal a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de combustíveis líquidos (maximização) resultantes da pirólise de misturas de resíduos de borracha de pneus e plásticos nomeadamente polietileno (PE), polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Como instrumento de optimização das condições experimentais optou-se pela Metodologia dos Planos Factoriais de Ensaios. Os resultados experimentais obtidos mostram que as taxas de conversão em fase líquida podem atingir valores superiores a 80% (m/m) dependendo das condições experimentais utilizadas bem como do tipo e mistura de resíduos a pirolisar. Os rendimentos das fracções gasosa e sólida podem atingir valores na ordem dos 5% e 12% (respectivamente). Foi também estudado o efeito das condições experimentais nomeadamente a temperatura de reacção, pressão inicial, tempo de reacção e composição da mistura. Este estudo revelou que a maximização da fracção líquida é favorecida por uma temperatura de ensaio de 370ºC, uma pressão inicial de 0,48MPa e um tempo de ensaio de 15 minutos. Relativamente à composição da mistura, os melhores resultados foram obtidos com 30% (m/m) de resíduos de borracha de pneus (BP) associados a uma mistura de 70% (m/m) de resíduos de plásticos composta por 20% polietileno, 30% polipropileno e 20% poliestireno. Igualmente foi feita a caracterização física e química da matéria-prima e dos produtos obtidos pelo referido processo, bem como, o estudo da presença de diferentes substâncias potencialmente doadores de hidrogénio ao meio reaccional de forma a melhorar o rendimento líquido. Por último, foram realizados estudos cinéticos das reacções químicas de formação dos diferentes produtos aos resíduos de borracha de pneus (BP), misturas de resíduos de plástico (PE, PP e PS) e suas misturas. Ainda, foram ajustados os resultados obtidos pelo modelo teórico aos resultados experimentais, propostos mecanismos reaccionais de formação dos produtos e calculados os parâmetros cinéticos. De acordo com os resultados obtidos, a pirólise pode representar um papel significativo na valorização energética e orgânica destes resíduos apesar de, ainda, ser necessário o desenvolvimento de alguns aspectos tecnológicos de modo a tornar mais atraente a implementação desta tecnologia à escala industrial.

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Esta tese relata estudos de síntese, caracterização da estrutura e das propriedades de fotoluminescência e aplicações de nanotubos e nanobastonetes de óxidos de lantanídeos em pontas para microscopia de força atómica, catálise heterogénea e compósitos de base polimérica. Há um interesse crescente em compreender como o confinamento quântico decorrente da redução do tamanho de partícula pode influenciar a eficiência da luminescência, a dinâmica dos estados excitados, a transferência de energia e os efeitos de termalização de nanoluminóforos. Em nanocristais dopados com lantanídeos (Ln3+), e apesar da localização dos estados 4f, ocorrem efeitos de confinamento quântico via interacção com os modos vibracionais da rede. Em particular, a termalização anómala, descrita para uma variedade de nanocristais dopados com Ln3+, tem sido atribuída à ausência de modos vibracionais de menor frequência. Este nanoconfinamento pode ter impacto na dinâmica da luminescência, bem como na transferência de energia mediada por modos vibracionais e processos de upconversion. Nesta tese, relata-se o estudo deste efeito em nanotubos de Gd2O3:Eu3+. A influência de parâmetros como a concentração de európio e as condições de calcinação também foi investigada. Algumas aplicações destes óxidos de lantanídeos também foram exploradas, nomeadamente a modificação de pontas usadas em microscopia de força atómica com nanobastonetes de Gd2O3:Eu3+, lograda através de dielectroforese, técnica que não degrada a emissão de luz (rendimento quântico 0.47). As pontas modificadas são estáveis sob condições de trabalho, podendo ser aplicadas, por exemplo, em microscopia óptica de varrimento de campo próximo (SNOM). A oxidação em fase líquida do etilbenzendo foi investigada usando como catalisador nanotubos de CeO2, em presença dos oxidantes hidroperóxido de t-butilo e H2O2, e do solvente acetonitrilo, e temperaturas entre 55 e 105 ºC. Nanobastonetes de Gd2O3:Eu3+ recobertos com sílica foram preparados pelo método sol-gel. Esta cobertura resultou num aumento, quer do rendimento quântico de emissão, de 0.51 para 0.86 (excitação a 255 nm), quer dos tempos de vida,de 1.43 para 1.80 ms (excitação a 394.4 nm). A superfície dos nanotubos cobertos com sílica foi modificada com o agente de acoplamento metacrilato de 3-(trimetoxissilil)propilo que permitiu a preparação de compósitos através da subsequente polimerização in-situ do estireno por técnicas de miniemulsão e solução. ABSTRACT: This thesis reports on the synthesis, characterisation of the structure and photoluminescence properties, and applications of nanotubes and nanorods of lanthanides oxides in atomic force microscopy tips, heterogeneous catalysis and polymer-base composites. There is a growing interest in understanding how size-dependent quantum confinement affects the photoluminescence efficiency, excited-state dynamics, energy-transfer and thermalisation phenomena in nanophosphors. For lanthanide (Ln3+)-doped nanocrystals, and despite the localisation of the 4f states, confinement effects are induced mostly via electron-phonon interactions. In particular, the anomalous thermalisation reported for a handful of Ln3+-doped nanocrystals has been rationalised by the absence of lowfrequency phonon modes. This nanoconfinement may further impact on the Ln3+ luminescence dynamics, such as phonon-assisted energy transfer or upconversion processes. Here, this effect is investigated in Gd2O3:Eu3+ nanotubes. The influence of parameters such as europium concentration and calcination procedure is also studied. Some applications of these lanthanides oxides have been explored, for instance the modification of atomic force microscopy tips with photoluminescent Gd2O3:Eu3+ nanorods, using dielectrophoresis, a technique which preserves the red emission of the nanorods (quantum yield 0.47). The modified tips are stable under working conditions and may find applications in scanning near-field optical microscopy. The liquid-phase oxidation of ethylbenzene over CeO2 nanotubes has been investigated, using tert-butyl-hydroperoxide and H2O2 as the oxidising agents, and acetonitrile as the solvent, in the range 55-105 ºC. Gd2O3:Eu3+ nanorods have been coated with silica via a sol-gel approach. The silica coating increases both, the Eu3+ absolute emission quantum yields from 0.51 to 0.86 (255 nm excitation), and decay times from 1.43 to 1.80 ms (394.4 nm excitation). The silica coating was modified with 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate and, subsequently, composites have been prepared by in-situ radical polymerisation of styrene via miniemulsion and solution routes.

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A indústria aeronáutica utiliza ligas de alumínio de alta resistência para o fabrico dos elementos estruturais dos aviões. As ligas usadas possuem excelentes propriedades mecânicas mas apresentam simultaneamente uma grande tendência para a corrosão. Por esta razão essas ligas necessitam de protecção anticorrosiva eficaz para poderem ser utilizadas com segurança. Até à data, os sistemas anticorrosivos mais eficazes para ligas de alumínio contêm crómio hexavalente na sua composição, sejam pré-tratamentos, camadas de conversão ou pigmentos anticorrosivos. O reconhecimento dos efeitos carcinogénicos do crómio hexavalente levou ao aparecimento de legislação banindo o uso desta forma de crómio pela indústria. Esta decisão trouxe a necessidade de encontrar alternativas ambientalmente inócuas mas igualmente eficazes. O principal objectivo do presente trabalho é o desenvolvimento de prétratamentos anticorrosivos activos para a liga de alumínio 2024, baseados em revestimentos híbridos produzidos pelo método sol-gel. Estes revestimentos deverão possuir boa aderência ao substrato metálico, boas propriedades barreira e capacidade anticorrosiva activa. A protecção activa pode ser alcançada através da incorporação de inibidores anticorrosivos no prétratamento. O objectivo foi atingido através de uma sucessão de etapas. Primeiro investigou-se em detalhe a corrosão localizada (por picada) da liga de alumínio 2024. Os resultados obtidos permitiram uma melhor compreensão da susceptibilidade desta liga a processos de corrosão localizada. Estudaram-se também vários possíveis inibidores de corrosão usando técnicas electroquímicas e microestruturais. Numa segunda etapa desenvolveram-se revestimentos anticorrosivos híbridos orgânico-inorgânico baseados no método sol-gel. Compostos derivados de titania e zirconia foram combinados com siloxanos organofuncionais a fim de obter-se boa aderência entre o revestimento e o substrato metálico assim como boas propriedades barreira. Testes industriais mostraram que estes novos revestimentos são compatíveis com os esquemas de pintura convencionais actualmente em uso. A estabilidade e o prazo de validade das formulações foram optimizados modificando a temperatura de armazenamento e a quantidade de água usada durante a síntese. As formulações sol-gel foram dopadas com os inibidores seleccionados durante a primeira etapa e as propriedades anticorrosivas passivas e activas dos revestimentos obtidos foram estudadas numa terceira etapa do trabalho. Os resultados comprovam a influência dos inibidores nas propriedades anticorrosivas dos revestimentos sol-gel. Em alguns casos a acção activa dos inibidores combinou-se com a protecção passiva dada pelo revestimento mas noutros casos terá ocorrido interacção química entre o inibidor e a matriz de sol-gel, de onde resultou a perda de propriedades protectoras do sistema combinado. Atendendo aos problemas provocados pela adição directa dos inibidores na formulação sol-gel procurou-se, numa quarta etapa, formas alternativas de incorporação. Na primeira, produziu-se uma camada de titania nanoporosa na superfície da liga metálica que serviu de reservatório para os inibidores. O revestimento sol-gel foi aplicado por cima da camada nanoporosa. Os inibidores armazenados nos poros actuam quando o substrato fica exposto ao ambiente agressivo. Numa segunda, os inibidores foram armazenados em nano-reservatórios de sílica ou em nanoargilas (halloysite), os quais foram revestidos por polielectrólitos montados camada a camada. A terceira alternativa consistiu no uso de nano-fios de molibdato de cério amorfo como inibidores anticorrosivos nanoparticulados. Os nano-reservatórios foram incorporados durante a síntese do sol-gel. Qualquer das abordagens permitiu eliminar o efeito negativo do inibidor sobre a estabilidade da matriz do sol-gel. Os revestimentos sol-gel desenvolvidos neste trabalho apresentaram protecção anticorrosiva activa e capacidade de auto-reparação. Os resultados obtidos mostraram o elevado potencial destes revestimentos para a protecção anticorrosiva da liga de alumínio 2024.

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This work reports one possible way to develop new functional coatings used to increase the life time of metallic structures. The functionalities selected and attributed to model coatings in the frame of this work were corrosion protection, self-sensing and prevention of fouling (antifouling). The way used to confer those functionalities to coatings was based on the encapsulation of active compounds (corrosion inhibitors, pH indicators and biocides) in micro and nanocontainers followed by their incorporation into the coating matrices. To confer active corrosion protection, one corrosion inhibitor (2-mercaptobenzothiazole, MBT) was encapsulated in two different containers, firstly in silica nanocapsules (SiNC) and in polyurea microcapsules (PU-MC). The incorporation of both containers in different models coatings shows a significant improvement in the corrosion protection of aluminum alloy 2024 (AA2024). Following the same approach, SiNC and PU-MC were also used for the encapsulation of phenolphthalein (one well known pH indicator) to introduce sensing properties in polymeric coatings. SiNC and PU-MC containing phenolphthalein acted as corrosion sensor, showing a pink coloration due to the beginning of cathodic reaction, resulting in a pH increase identified by those capsules. Their sensing performance was proved in suspension and when integrated in coatings for aluminium alloy 2024 and magnesium alloy AZ31. In a similar way, the biocide activity (antifouling) was assigned to two polymeric matrices using SiNC for encapsulation of one biocide (Dichloro-2-octyl-2H-isothiazol-3-one, DCOIT) and also SiNC-MBT was tested as biocide. The antifouling activity of those two encapsulated compounds was assessed through inhibition and consequent decrease in the bioluminescence of modified E. coli. That effect was verified in suspension and when incorporated in coatings for AISI 1008 carbon steel. The developed micro and nanocontainers presented the desired performance, allowing the introduction of new functionalities to model coatings, showing potential to be used as functional additives in the next generation of multifunctional coatings.