Dispersion of electron g-factor with optical transition energy in (In,Ga)As/GaAs self-assembled quantum dots

The electron spin precession about an external magnetic field was studied by Faraday rotation on an inhomogeneous ensemble of singly charged, self-assembled (In,Ga)As/GaAs quantum dots. From the data the dependence of electron g-factor on optical transition energy was derived. A comparison with literature reports shows that the electron g-factors are quite similar for quantum dots with very different geometrical parameters, and their change with transition energy is almost identical. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3588413]

Anisotropic Confinement, Electronic Coupling and Strain Induced Effects Detected by Valence-Band Anisotropy in Self-Assembled Quantum Dots

A method to determine the effects of the geometry and lateral ordering on the electronic properties of an array of one-dimensional self-assembled quantum dots is discussed. A model that takes into account the valence-band anisotropic effective masses and strain effects must be used to describe the behavior of the photoluminescence emission, proposed as a clean tool for the characterization of dot anisotropy and/or inter-dot coupling. Under special growth conditions, such as substrate temperature and Arsenic background, 1D chains of In(0.4)Ga(0.6) As quantum dots were grown by molecular beam epitaxy. Grazing-incidence X-ray diffraction measurements directly evidence the strong strain anisotropy due to the formation of quantum dot chains, probed by polarization-resolved low-temperature photoluminescence. The results are in fair good agreement with the proposed model.

Determination of parathion and carbaryl pesticides in water and food samples using a self assembled monolayer/acetylcholinesterase electrochemical biosensor

An acetylcholinesterase (AchE) based amperometric biosensor was developed by immobilisation of the enzyme onto a self assembled modified gold electrode. Cyclic voltammetric experiments performed with the SAM-AchE biosensor in phosphate buffer solutions ( pH = 7.2) containing acetylthiocholine confirmed the formation of thiocholine and its electrochemical oxidation at E-p = 0.28 V vs Ag/AgCl. An indirect methodology involving the inhibition effect of parathion and carbaryl on the enzymatic reaction was developed and employed to measure both pesticides in spiked natural water and food samples without pre-treatment or pre-concentration steps. Values higher than 91-98.0% in recovery experiments indicated the feasibility of the proposed electroanalytical methodology to quantify both pesticides in water or food samples. HPLC measurements were also performed for comparison and confirmed the values measured amperometrically.

Self-assembled films from WO(3): Electrochromism and lithium ion diffusion

WO(3)/chitosan and WO(3)/chitosan/poly(ethylene oxide) (PEO) films were prepared by the layer-by-layer method. The presence of chitosan enabled PEO to be carried into the self-assembled structure, contributing to an increase in the Li(+) diffusion rate. On the basis of the galvanostatic intermittent titration technique (GITT) and the quadratic logistic equation (QLE), a spectroelectrochemical method was used for determination of the ""optical"" diffusion coefficient (D(op)), enabling analysis of the Li(+) diffusion rate and, consequently, the coloration front rate in these host matrices. The D(op) values within the WO(3)/chitosan/PEO film were significantly higher than those within the WO(3)/chitosan film, mainly for higher values of injected charge. The presence of PEO also ensured larger accessibility to the electroactive sites, in accordance with the method employed here. Hence, this spectroelectrochemical method allowed us to separate the contribution of the diffusion process from the number of accessible electroactive sites in the materials, thereby aiding a better understanding of the useful electrochemical and electrochromic properties of these films for use in electrochromic devices. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spectroelectrochemical Properties and Lithium Ion Storage in Self-Assembled Nanocomposites from TiO(2)

Layer-by-layer (LbL) nanocomposite films from TiO(2) nanoparticles and tungsten-based oxides (WO(x)H(y)), as well as dip-coating films of TiO(2) nano particles, were prepared and investigated by electrochemical techniques under visible light beams, aiming to evaluate the lithium ion storage and chromogenic properties. Atomic force microscopy (AFM) images were obtained for morphological characterization of the Surface of the materials, which have similar roughness. Cyclic voltammetry and chronoamperometry measurements indicated high storage capacity of lithium ions in the LbL nanocomposite compared with the dip-coating film, which was attributed to the faster lithium ion diffusion rate within the self-assembled matrix. On the basis of the data obtained from galvanostatic intermittent titration technique (GITT), the values of lithium ion diffusion coefficient (D(Li)) for TiO(2)/WO(x)H(y) were larger compared with those for TiO(2). The rate of the coloration front in the matrices was investigated using a spectroelectrochemical method based oil GITT, allowing the determination of the ""optical"" diffusion coefficient (D(op)) as a function of the amount of lithium ions previously inserted into the matrices. The Values of D(Li) and D(op) suggested the existence of phases with distinct contribution to lithium ion diffusion rates and electrochromic efficiency. Moreover, these results aided a better understanding of the temporal change of current density and absorbance during the ionic electro-insertion, which is important for the possible application of these materials in lithium ion batteries and electrohromic devices.

The nature of the ordered phase of the confined self-assembled rigid Rod model

We investigate the nature of the ordered phase and the orientational correlations between adjacent layers of the confined three-dimensional self-assembled rigid rod model, on the cubic lattice. We find that the ordered phase at finite temperatures becomes uniaxial in the thermodynamic limit, by contrast to the ground state (partial) order where the orientation of the uncorrelated layers is perpendicular to one of the three lattice directions. The increase of the orientational correlation between layers as the number of layers increases suggests that the unconfined model may also exhibit uniaxial ordering at finite temperatures.

Multi-stacks of epitaxial GeSn self-assembled dots in Si: Structural analysis

We report on the growth and structural and morphologic characterization of stacked layers of self-assembled GeSn dots grown on Si (100) substrates by molecular beam epitaxy at low substrate temperature T = 350 °C. Samples consist of layers (from 1 up to 10) of Ge0.96Sn0.04 self-assembled dots separated by Si spacer layers, 10 nm thick. Their structural analysis was performed based on transmission electron microscopy, atomic force microscopy and Raman scattering. We found that up to 4 stacks of dots could be grown with good dot layer homogeneity, making the GeSn dots interesting candidates for optoelectronic device applications.

Cell viability and noninvasive in vivo MRI tracking of 3D cell encapsulating self-assembled microcontainers.

Several molecular therapies require the implantation of cells that secrete biotherapeutic molecules and imaging the location and microenvironment of the cellular implant to ascertain its function. We demonstrate noninvasive in vivo magnetic resonance imaging (MRI) of self-assembled microcontainers that are capable of cell encapsulation. Negative contrast was obtained to discern the microcontainer with MRI; positive contrast was obtained in the complete absence of background signal. MRI on a clinical scanner highlights the translational nature of this research. The microcontainers were loaded with cells that were dispersed in an extracellular matrix, and implanted both subcutaneously and in human tumor xenografts in SCID mice. MRI was performed on the implants, and microcontainers retrieved postimplantation showed cell viability both within and proximal to the implant. The microcontainers are characterized by their small size, three dimensionality, controlled porosity, ease of parallel fabrication, chemical and mechanical stability, and noninvasive traceability in vivo.

Electrospinning and characterization of self-assembled inclusion complexies

L’électrofilage est une technique permettant de fabriquer des fibres polymériques dont le diamètre varie entre quelques nanomètres et quelques microns. Ces fibres ont donc un rapport surface/volume très élevé. Les fibres électrofilées pourraient trouver des applications dans le relargage de médicaments et le génie tissulaire, comme membranes et capteurs chimiques, ou dans les nanocomposites et dispositifs électroniques. L’électrofilage était initialement utilisé pour préparer des toiles de fibres désordonnées, mais il est maintenant possible d’aligner les fibres par l’usage de collecteurs spéciaux. Cependant, il est important de contrôler non seulement l’alignement macroscopique des fibres mais aussi leur orientation au niveau moléculaire puisque l’orientation influence les propriétés mécaniques, optiques et électriques des polymères. Les complexes moléculaires apparaissent comme une cible de choix pour produire des nanofibres fortement orientées. Dans les complexes d’inclusion d’urée, les chaînes polymères sont empilées dans des canaux unidimensionnels construits à partir d’un réseau tridimensionnel de molécules d’urée liées par des ponts hydrogène. Ainsi, les chaînes polymère sonts très allongées à l’échelle moléculaire. Des nanofibres du complexe PEO-urée ont été préparées pour la première fois par électrofilage de suspensions et de solutions. Tel qu’attendu, une orientation moléculaire inhabituellement élevée a été observée dans ces fibres. De tels complexes orientés pourraient être utilisés à la fois dans des études fondamentales et dans la préparation de matériaux hiérarchiquement structurés. La méthode d’électrofilage peut parfois aussi être utilisée pour préparer des matériaux polymériques métastables qui ne peuvent pas être préparés par des méthodes conventionnelles. Ici, l’électrofilage a été utilisé pour préparer des fibres des complexes stables (α) et "métastables" (β) entre le PEO et l’urée. La caractérisation du complexe β, qui était mal connu, révèle un rapport PEO:urée de 12:8 appartenant au système orthorhombique avec a = 1.907 nm, b = 0.862 nm et c = 0.773 nm. Les chaînes de PEO sont orientées selon l’axe de la fibre. Leur conformation est significativement affectée par les ponts hydrogène. Une structure en couches a été suggérée pour la forme β, plutôt que la structure conventionnelle en canaux adoptée par la forme α. Nos résultats indiquent que le complexe β est thermodynamiquement stable avant sa fonte et peut se transformer en forme α et en PEO liquide par un processus de fonte et recristallisation à 89 ºC. Ceci va dans le sens contraire aux observations faites avec le complexe β obtenu par trempe du complexe α fondu. En effet, le complexe β ainsi obtenu est métastable et contient des cristaux d’urée. Il peut subir une transition de phases cinétique solide-solide pour produire du complexe α dans une vaste gamme de températures. Cette transition est induite par un changement de conformation du PEO et par la formation de ponts hydrogène intermoléculaires entre l’urée et le PEO. Le diagramme de phases du système PEO-urée a été tracé sur toute la gamme de compositions, ce qui a permis d’interpréter la formation de plusieurs mélanges qui ne sont pas à l’équilibre mais qui sont été observés expérimentalement. La structure et le diagramme de phases du complexe PEO-thiourée, qui est aussi un complexe très mal connu, ont été étudiés en détail. Un rapport molaire PEO :thiourée de 3:2 a été déduit pour le complexe, et une cellule monoclinique avec a = 0.915 nm, b = 1.888 nm, c = 0.825 nm et β = 92.35º a été déterminée. Comme pour le complexe PEO-urée de forme β, une structure en couches a été suggérée pour le complexe PEO-thiourée, dans laquelle les molécules de thiourée seraient disposées en rubans intercalés entre deux couches de PEO. Cette structure en couches pourrait expliquer la température de fusion beaucoup plus faible des complexes PEO-thiourée (110 ºC) et PEO-urée de forme β (89 ºC) en comparaison aux structures en canaux du complexe PEO-urée de forme α (143 ºC).

Study of Langmuir-Blodgett Films of Self-Assembled Diblock Copolymers

L'auto-assemblage des copolymères à bloc (CPBs) attire beaucoup d'intérêt grâce à leur capacité de générer spontanément des matériaux ordonnés avec des propriétés uniques. Les techniques Langmuir-Blodgett (LB) et Langmuir-Schaefer (LS) sont couramment utilisées pour produire des monocouches ou des films ultraminces à l'interface air/eau suivi de transfert aux substrats solides. Les films LB/LS de CPBs amphiphiles s'auto-assemblent dans des morphologies variables dépendamment de la composition du CPB ainsi que d'autres facteurs. Dans notre travail, nous avons étudié les films LB/LS de polystyrène-b-poly(4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) et leurs complexes supramoléculaires avec le naphtol (NOH), l'acide naphtoïque (NCOOH) et le 3-n-pentadécylphenol (PDP). La première partie de ce mémoire est consacré à l'investigation du PS-P4VP complexé avec le NOH et le NCOOH, en comparaison avec le PS-P4VP seul. Il a été démontré qu'un plateau dans l'isotherme de Langmuir, indicatif d'une transition de premier ordre, est absent à des concentrations élevées des solutions d'étalement des complexes. Cela a été corrélé avec l'absence de morphologie en nodules avec un ordre 2D hexagonal à basse pression de surface. L'ordre au-delà de la pression de cette transition, lorsque présente, change à un ordre 2D carré pour tout les systèmes. La deuxième partie du la mémoire considère à nouveau le système PS-P4VP/ PDP, pour lequel on a démontré antérieurement que la transition dans l'isotherme correspond a une transition 2D d'un ordre hexagonal à un ordre carré. Cela est confirmé par microscopie à force atomique, et, ensuite, on a procédé à une étude par ATR-IR des films LB pour mieux comprendre les changements au niveau moléculaire qui accompagnent cette transition. Il a été constaté que, contrairement à une étude antérieure dans la littérature sur un autre système, il n'y a aucun changement dans l'orientation des chaînes alkyles. Au lieu de cela, on a découvert que, aux pressions au-delà de celle de la transition, le groupe pyridine, qui est orienté à basse pression, devient isotrope et qu'il y a une augmentation des liaisons hydrogènes phénol-pyridine. Ces observations sont rationalisées par un collapse partiel à la pression de transition de la monocouche P4VP, qui à basse pression est ordonné au niveau moléculaire. Cette étude a mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui se produisent à l'interface air/eau, ce qui fournit une meilleure base pour la poursuite des applications possibles des films LB/LS dans les domaines de nanotechnologie.

Nonlinear optical characteristics of self-assembled films of ZnO

In the present work, we have investigated the nonlinear optical properties of self-assembled films formed from ZnO colloidal spheres by z-scan technique. The sign of the nonlinear component of refractive index of the material remains the same; however, a switching from reverse saturable absorption to saturable absorption has been observed as the material changes from colloid to self-assembled film. These different nonlinear characteristics can be mainly attributed to ZnO defect states and electronic effects when the colloidal solution is transformed into self-assembled monolayers. We investigated the intensity, wavelength and size dependence of saturable and reverse saturable absorption of ZnO self-assembled films and colloids. Values of the imaginary part of third-order susceptibility are calculated for particles of size in the range 20–300 nm at different intensity levels ranging from 40 to 325MW/cm2 within the wavelength range of 450–650 nm.

Effect of self assembly on the nonlinear optical characteristics of ZnO thin films

In the present work, we report the third order nonlinear optical properties of ZnO thin films deposited using self assembly, sol gel process as well as pulsed laser ablation by z scan technique. ZnO thin films clearly exhibit a negative nonlinear index of refraction at 532 nm and the observed nonlinear refraction is attributed to two photon absorption followed by free carrier absorption. Although the absolute nonlinear values for these films are comparable, there is a change in the sign of the absorptive nonlinearity of the films. The films developed by dip coating and pulsed laser ablation exhibit reverse saturable absorption whereas the self assembled film exhibits saturable absorption. These different nonlinear characteristics in the self assembled films can be mainly attributed to the saturation of linear absorption of the ZnO defect states.

Self-assembled Transition Metal Coordination Frameworks of Carbohydrazone and Thiocarbohydrazone Ligands: Structural, Spectral, Magnetic and Anticancer Properties

Chemistry occupies a unique middle position in the scientific arena, between physics and mathematics on the one side and biology, ecology, sociology and economics on the other [1]. Chemistry is the science of matter and of its transformations, and life is its highest expression [2]. According to reductionist thinking biology is reducible into chemistry, chemistry into physics, and ultimately physics into mathematics. Reductionism implies the ease of understanding one level in terms of another.The work presented this thesis comprises synthesis and characterization of suitably substituted thiocarbohydrazone and carbohydrazone ligand building blocks, self-assembled metallosupramolecular square grid complexes as well as some di/multinuclear complexes. The primary aim was the deliberate syntheses of some novel transition metal framework complexes, mainly metallosupramolecular coordination square grids by self-assembly and their physico-chemical characterization. The work presented, however, also include synthesis and characterization of four mononuclear Ni(II) complexes of two thiosemicarbazones, which we carried out as a preliminary and supporting study. Based on the present work we would like to conclude that the carbohydrazones, thiocarbohydrazones and their coordination framework complexes of transition metals are promising systems for wide application in science and technology varied from physics to biotechnology. Novel classes of materials and biologically important potential compounds open up further scope of researches and we hopefully welcome any sort of related research to make this work more valuable.