Thermo- Optic and Nonlinear-Optical studies on CdSe Quantum Dots for Photonic Applications

In general, linear- optic, thermo- optic and nonlinear- optical studies on CdSe QDs based nano uids and their special applications in solar cells and random lasers have been studied in this thesis. Photo acous- tic and thermal lens studies are the two characterization methods used for thermo- optic studies whereas Z- scan method is used for nonlinear- optical charecterization. In all these cases we have selected CdSe QDs based nano uid as potential photonic material and studied the e ect of metal NPs on its properties. Linear optical studies on these materials have been done using vari- ous characterization methods and photo induced studies is one of them. Thermal lens studies on these materials give information about heat transport properties of these materials and their suitability for applica- tions such as coolant and insulators. Photo acoustic studies shows the e ect of light on the absorption energy levels of the materials. We have also observed that these materials can be used as optical limiters in the eld of nonlinear optics. Special applications of these materials have been studied in the eld of solar cell such as QDSSCs, where CdSe QDs act as the sensitizing materials for light harvesting. Random lasers have many applications in the eld of laser technology, in which CdSe QDs act as scattering media for the gain.

Mechanismenorientierte Lebensdauervorhersage für eine thermo-mechanisch hergestellte Flanschwelle mit gradiertem Gefüge

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept zur mechanismenorientierten Lebensdauervorhersage entwickelt und auf eine Flanschwelle mit gradiertem Gefüge übertragen. Das Konzept wird in Form eines Computercodes (LOCC) zur Anwendung gebracht. Basierend auf lokalen Spannungen wird für jedes Element eines FE-Modells eine bedingte Versagenswahrscheinlichkeit berechnet. Mithilfe bruch- und ggf. mikromechanischer Modelle werden lokale kritische Risslängen und die bei gegebener Lebensdauer zugehörigen Anfangsrisslängen bestimmt. Diese werden mit geeigneten Modellen in mikrostrukturelle Größen überführt. Die Lebensdauerverteilung der Komponente ergibt sich schließlich aus der Verteilungsfunktion der Anfangsrisslängen bzw. der zugehörigen mikrostrukturellen Einheiten. Die betrachtete Flanschwelle weist als Ergebnis eines thermo-mechanischen Umformprozesses ein gradiertes Gefüge auf. Das Ermüdungsverhalten der Hauptphasen Ferrit-Perlit und Martensit wird untersucht. Während ausgewählter Ermüdungsversuche wird die Schädigungsentwicklung an der Oberfläche mit einem langreichweitigen Mikroskop beobachtet. Das ferritisch-perlitische Ausgangsgefüge zeigt eine sehr komplexe Schädigungsentwicklung (lokale plastische Aktivität, hohe Rissdichte), während beim Martensit keine multiple Rissinitiierung beobachtet wird. Anhand fraktographischer Untersuchungen wird dargelegt, dass der Hauptriss beim Martensit im Bereich von Karbidanhäufungen initiiert. Im LCF-Bereich wird nur ein verschwindender Anteil der Lebensdauer mit Langrisswachstum verbracht, d. h. die martensitischen Proben versagen fast unmittelbar nach der Rissinitiierung. Die Beschreibung ihrer Lebensdauer wird somit direkt auf die Rissinitiierungsphase zurückgeführt. Das ferritisch-perlitische Gefüge hingegen zeigt im LCF-Bereich sowohl eine ausgeprägte Rissinitiierungs- wie auch Langrisswachstumsphase. Diese komplexe Schädigungsentwicklung wird mittels verschiedener Schädigungsvariablen beschrieben, die im Rahmen einer automatisierten Bildanalyse bestimmt werden. Hierbei werden sowohl plastisch stark aktive Bereiche wie auch reale Risse pauschal als Schädigung definiert. Der Vergleich dieser automatisiert bestimmten Schädigungsvariablen mit ausgewählten Rissen zeigt deren Eignung zur quantitativen Beschreibung der Schädigungsentwicklung. Die Lebensdauer einer gradierten Komponente ergibt sich nicht direkt durch Verknüpfung der Lebensdauern der Einzelphasen, sondern sie hängt ggf. auch von den Übergangsbereichen zwischen den Phasen ab. Mithilfe einiger grundlegender bruchmechanischer Überlegungen wird ein konservatives Kriterium zur Behandlung solcher Übergangsbereiche bereitgestellt, womit das LOCC-Konzept letztendlich erfolgreich auf die gradierte Flanschwelle übertragen wird.

Development of thermo-analytical prediction and classification models for food in thermal devices using a multi sensor system and artificial neural networks

Die thermische Verarbeitung von Lebensmitteln beeinflusst deren Qualität und ernährungsphysiologischen Eigenschaften. Im Haushalt ist die Überwachung der Temperatur innerhalb des Lebensmittels sehr schwierig. Zudem ist das Wissen über optimale Temperatur- und Zeitparameter für die verschiedenen Speisen oft unzureichend. Die optimale Steuerung der thermischen Zubereitung ist maßgeblich abhängig von der Art des Lebensmittels und der äußeren und inneren Temperatureinwirkung während des Garvorgangs. Das Ziel der Arbeiten war die Entwicklung eines automatischen Backofens, der in der Lage ist, die Art des Lebensmittels zu erkennen und die Temperatur im Inneren des Lebensmittels während des Backens zu errechnen. Die für die Temperaturberechnung benötigten Daten wurden mit mehreren Sensoren erfasst. Hierzu kam ein Infrarotthermometer, ein Infrarotabstandssensor, eine Kamera, ein Temperatursensor und ein Lambdasonde innerhalb des Ofens zum Einsatz. Ferner wurden eine Wägezelle, ein Strom- sowie Spannungs-Sensor und ein Temperatursensor außerhalb des Ofens genutzt. Die während der Aufheizphase aufgenommen Datensätze ermöglichten das Training mehrerer künstlicher neuronaler Netze, die die verschiedenen Lebensmittel in die entsprechenden Kategorien einordnen konnten, um so das optimale Backprogram auszuwählen. Zur Abschätzung der thermische Diffusivität der Nahrung, die von der Zusammensetzung (Kohlenhydrate, Fett, Protein, Wasser) abhängt, wurden mehrere künstliche neuronale Netze trainiert. Mit Ausnahme des Fettanteils der Lebensmittel konnten alle Komponenten durch verschiedene KNNs mit einem Maximum von 8 versteckten Neuronen ausreichend genau abgeschätzt werden um auf deren Grundlage die Temperatur im inneren des Lebensmittels zu berechnen. Die durchgeführte Arbeit zeigt, dass mit Hilfe verschiedenster Sensoren zur direkten beziehungsweise indirekten Messung der äußeren Eigenschaften der Lebensmittel sowie KNNs für die Kategorisierung und Abschätzung der Lebensmittelzusammensetzung die automatische Erkennung und Berechnung der inneren Temperatur von verschiedensten Lebensmitteln möglich ist.

Thermo-responsive microphase separated supramolecular polyurethanes

The ability to generate very stable assemblies via non-covalent interactions has enabled materials to be constructed that were not feasible via traditional covalent bond formation processes. A series of low molecular mass bisurethane and bisurea polymers have been developed that form stable self-assembled networks through hydrogen bonding interactions. Thermo-responsive polymers were generated by end-capping poly(ethylene-co-butylene) or polybutadiene chains with the bisurethane or bisurea motif. Microphase separation is observed via TEM and small-angle X-ray scattering (SAXS) for the modified pseudo polymers and significant differences in the temperature dependence of microphase separation are analysed via SAXS. The importance of the polarity of the end groups is manifested in distinct temperature-dependent microphase separation behaviour. Information on the local hydrogen bonding structure is provided by wide-angle X-ray scattering and variable temperature FTI

Thermo-responsive poly(methyl methacrylate)-block-poly(N-isopropylacrylamide) block copolymers synthesized by RAFT polymerization: micellization and gelation

RAFT polymerization was used to prepare PMMA-b-PNIPAM copolymers. Two different chain transfer agents, tBDB and MCPDB, were used to mediate the sequential polymerizations. Micellar solutions and gels were prepared from the resulting copolymers in aqueous solution. When heated above T-c of PNIPAM (about 31 degrees C), DLS revealed that PNIPAM coronas collapsed, resulting in aggregation of the original micelles. The micellar gels underwent syneresis above T-c as water was expelled from the ordered gel structure, the lattice periodicity of which was determined by SANS. A large decrease in lattice spacing was observed above T-c. The gel became more viscoelastic at high temperature, as revealed by shear rheometry which showed a large increase in G".

Determination of the embedded thermo-optical expansion coefficients of PbTe and ZnSe thin film infrared multilayers

This paper reports the first derived thermo-optical properties for vacuum deposited infrared thin films embedded in multilayers. These properties were extracted from the temperature-dependence of manufactured narrow bandpass filters across the 4-17 µm mid-infrared wavelength region. Using a repository of spaceflight multi-cavity bandpass filters, the thermo-optical expansion coefficients of PbTe and ZnSe were determined across an elevated temperature range 20-160 ºC. Embedded ZnSe films showed thermo-optical properties similar to reported bulk values, whilst the embedded PbTe films of lower optical density, deviate from reference literature sources. Detailed knowledge of derived coefficients is essential to the multilayer design of temperature-invariant narrow bandpass filters for use in non-cooled infrared detection systems. We further present manufacture of the first reported temperature-invariant multi-cavity narrow bandpass filter utilizing PbS chalcogenide layer material.

Thermo luminescence of natural and synthetic diopside

Diopside, a natural silicate mineral of formula CaMgSi2O6, has been investigated concerning its thermoluminescence (TL) and electron paramagnetic resonance (EPR) properties. Glow curves and TL vs. gamma-dose were obtained irradiating natural samples to additional dose varying from 50 to 10,000Gy. Except for a 410 degrees C peak found in the Al-doped artificial diopside, all the other peaks grow linearly with radiation dose, but saturate beyond -1 kGy. To investigate high-temperature effect before irradiation, measurements of TL intensity in samples annealed at 500-900 degrees C and then irradiated to I kGy gamma-dose were carried out. Also the TL emission spectrum has been obtained. To compare with natural diopside, a synthetic pure polycrystal was produced and further those doped with iron, aluminum and manganese were also produced. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermo-optics parameters measurements in photorefractive sillenite Bi(12)SiO(20) crystals by thermal lens technique

The present work reports on the thermo-optical properties of photorefractive sillenite Bi(12)SiO(20) (BSO) crystals obtained by applying the Thermal Lens Spectrometry technique (TLS). This crystals presents one high photorefractive sensitivity in the region blue-green spectra, since the measurements were carried out at two pump beam wavelengths (514.5 nm and 750 nm) to study of the light-induced effects in this material (thermal and/or photorefractive). We determine thermo-optical parameters like thermal diffusivity (D), thermal conductivity (K) and temperature coefficient of the optical path length change (ds/dT) in sillenite crystals. These aspects, for what we know, not was studied in details up to now using the lens spectrometry technique and are very important against of the promising potentiality of applications these crystals in non linear optics, real time holography and optical processing data.

Expedient, accurate methods for the determination of the degree of substitution of cellulose carboxylic esters: Application of UV-vis spectroscopy (dye solvatochromism) and FTIR

Two techniques, namely UV-vis- and FTIR spectroscopy, have been employed in order to calculate the degree of substitution (DS) of cellulose carboxylic esters, including acetates, CAs, butyrates, CBs, and hexanoates, CHs. Regarding UV-vis spectroscopy, we have employed a novel approach, based on measuring the dependence of lambda(max) of the intra-molecular charge-transfer bands of polarity probes adsorbed on DS of the ester films (solvatochromism). Additionally, we have revisited the use of FTIR for DS determination. Several methods have been used in order to plot Beer`s law graph, namely: Absorption of KBr pellets, pre-coated with CA: reflectance (DRIFTS) of CAs-KBr solid-solid mixtures with, or without the use of 1.4-dicyanobenzene as an internal reference; reflectance of KBr powder pre-coated with CA. The methods indicated are simple, fast, and accurate, requiring much less ester than the titration method. The probe method is independent of the experimental variables examined. (c) 2010 Published by Elsevier Ltd.

Thermo and photochromic properties of Na2O-WO3-SbPO4 glasses

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Dynamics of meso and thermo citrate synthases with implicit solvation

The dynamics of hydration of meso and thermo citrate synthases has been investigated using the EEF1 methodology implemented with the CHARNM program. The native enzymes are composed of two identical subunits, each divided into a small and large domain. The dynamics behavior of both enzymes at 30 degrees C and 60 degrees C has been compared. The results of simulations show that during the hydration process, each subunit follows a different pathway of hydration, in spite of the identical sequence. The hydrated structures were compared with the crystalline structure, and the root mean square deviation (RMSD) of each residue along the trajectory was calculated. The regions with larger and smaller mobility were identified. In particular, helices belonging to the small domain are more mobile than those of the large domain. In contrast, the residues that constitute the active site show a much lower displacement compared with the crystalline structure. Hydration free energy calculations point out that Thermoplasma acidophilum citrate synthase (TCS) is more stable than chicken citrate synthase (CCS), at high temperatures. Such result has been ascribed to the higher number of superficial charges in the thermophilic homologue, which stabilizes the enzyme, while the mesophilic homologue denatures. These results are in accord with the experimental found that TCS keeps activity at temperatures farther apart from the catalysis regular temperature than the CCS. (c) 2005 Wiley Periodicals, Inc.

Thermo-analyses of polyaniline and its derivatives

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Relation among optical, thermal and thermo-optical properties and niobium concentration in tellurite glasses

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Atomic radiative transitions in thermo field dynamics

In this work we rederive the Lamb-Retherford energy shift for an atomic electron in the presence of a thermal radiation. Using the Dalibard, Dupont-Roc and Cohen-Tannoudji (DDC) formalism, where physical observables are expressed as convolutions of suitable statistical functions, we construct the electromagnetic field propagator of thermo field dynamics in the Coulomb gauge in order to investigate finite temperature effects on the atomic energy levels. In the same context, we also analyze the problem of the ground state stability.