Lychnophoric acid from Lychnophora pinaster: a complete and unequivocal assignment by NMR spectroscopy

The investigation of the hexane extract from aerial parts of Lychnophora pinaster provided, besides others substances, the E-isomer of lychnophoric acid, a sesquiterpene derivative previously isolated from L. affinis.

Evaluation of group electronegativities and hardness (softness) of group 14 elements and containing functional groups through density functional theory and correlation with NMR spectra data

Quantum Chemical calculations for group 14 elements of Periodic Table (C, Si, Ge, Sn, Pb) and their functional groups have been carried out using Density Functional Theory (DFT) based reactivity descriptors such as group electronegativities, hardness and softness. DFT calculations were performed for a large series of tetracoordinated Sn compounds of the CH3SnRR'X type, where X is a halogen and R and R' are alkyl, halogenated alkyl, alkoxy, or alkyl thio groups. The results were interpreted in terms of calculated electronegativity and hardness of the SnRR'X groups, applying a methodology previously developed by Geerlings and coworkers (J. Phys. Chem. 1993, 97, 1826). These calculations allowed to see the regularities concerning the influence of the nature of organic groups RR' and inorganic group X on electronegativities and hardness of the SnRR'X groups; in this case, it was found a very good correlation between the electronegativity of the fragment and experimental 119Sn chemical shifts, a property that sensitively reflects the change in the valence electronic structure of molecules. This work was complemented with the study of some compounds of the EX and ER types, where E= C, Si, Ge, Sn and R= CH3, H, which was performed to study the influence that the central atom has on the electronegativity and hardness of molecules, or whether these properties are mainly affected for the type of ligand bound to the central atom. All these calculations were performed using the B3PW91 functional together with the 6-311++G** basis set level for H, C, Si, Ge, F, Cl and Br atoms and the 3-21G for Sn and I atoms.

Magnetic Resonance Experiments with Atomic Hydrogen

In this thesis three experiments with atomic hydrogen (H) at low temperatures T<1 K are presented. Experiments were carried out with two- (2D) and three-dimensional (3D) H gas, and with H atoms trapped in solid H2 matrix. The main focus of this work is on interatomic interactions, which have certain specific features in these three systems considered. A common feature is the very high density of atomic hydrogen, the systems are close to quantum degeneracy. Short range interactions in collisions between atoms are important in gaseous H. The system of H in H₂ differ dramatically because atoms remain fixed in the H₂ lattice and properties are governed by long-range interactions with the solid matrix and with H atoms. The main tools in our studies were the methods of magnetic resonance, with electron spin resonance (ESR) at 128 GHz being used as the principal detection method. For the first time in experiments with H in high magnetic fields and at low temperatures we combined ESR and NMR to perform electron-nuclear double resonance (ENDOR) as well as coherent two-photon spectroscopy. This allowed to distinguish between different types of interactions in the magnetic resonance spectra. Experiments with 2D H gas utilized the thermal compression method in homogeneous magnetic field, developed in our laboratory. In this work methods were developed for direct studies of 3D H at high density, and for creating high density samples of H in H₂. We measured magnetic resonance line shifts due to collisions in the 2D and 3D H gases. First we observed that the cold collision shift in 2D H gas composed of atoms in a single hyperfine state is much smaller than predicted by the mean-field theory. This motivated us to carry out similar experiments with 3D H. In 3D H the cold collision shift was found to be an order of magnitude smaller for atoms in a single hyperfine state than that for a mixture of atoms in two different hyperfine states. The collisional shifts were found to be in fair agreement with the theory, which takes into account symmetrization of the wave functions of the colliding atoms. The origin of the small shift in the 2D H composed of single hyperfine state atoms is not yet understood. The measurement of the shift in 3D H provides experimental determination for the difference of the scattering lengths of ground state atoms. The experiment with H atoms captured in H2 matrix at temperatures below 1 K originated from our work with H gas. We found out that samples of H in H2 were formed during recombination of gas phase H, enabling sample preparation at temperatures below 0.5 K. Alternatively, we created the samples by electron impact dissociation of H₂ molecules in situ in the solid. By the latter method we reached highest densities of H atoms reported so far, 3.5(5)x10¹⁹ cm^-3. The H atoms were found to be stable for weeks at temperatures below 0.5 K. The observation of dipolar interaction effects provides a verification for the density measurement. Our results point to two different sites for H atoms in H2 lattice. The steady-state nuclear polarizations of the atoms were found to be non-thermal. The possibility for further increase of the impurity H density is considered. At higher densities and lower temperatures it might be possible to observe phenomena related to quantum degeneracy in solid.

Some defects in two-dimensional spin-1/2 Heisenberg antiferromagnets: a numerical study of magnetic effects

En del av de intressantaste fenomenen inom dagens materialfysik uppstår ur ett intrikat samspel mellan myriader av elektroner. Högtemperatursupraledare är det mest berömda exemplet. Varken klassiska teorier eller modeller där elektronerna är oberoende av varandra kan förklara de häpnadsväckande effekterna i de starkt korrelerade elektronsystemen. I vissa kopparoxider, till exempel La2CuO4, är det känt att valenselektronerna till följd av en stark ömsesidig växelverkan lokaliseras en och en till kopparatomerna i föreningens CuO2 plan. Laddningarnas inneboende magnetiska moment—spinnet—får då en avgörande roll för materialets elektriska och magnetiska egenskaper, vilka i exemplets fall kan beskrivas med Heisenbergmodellen som är den grundläggande teoretiska modellen för mikroskopisk magnetism. Men exakt varför föreningarna kan bli supraledande då de dopas med överskottsladdningar är än så länge en obesvarad fråga. Min avhandling undersöker orenheters inverkan på Heisenbergmodellens magnetiska egenskaper—ett problem av både experimentell och teoretisk relevans. En etablerad numerisk metod har använts—en kvantmekanisk Monte Carlo teknik—för att utföra omfattande datorsimuleringar av den matematiska modellen på två dedikerade Linux datorkluster. Arbetet hör till området beräkningsfysik. De teoretiska modellerna för starkt korrelerade elektronsystem, däribland Heisenbergmodellen, är ytterst invecklade matematiskt sett och de kan inte lösas exakt. Analytiska utredningar bygger för det mesta på antaganden och förenklingar vars inverkningar på slutresultatet är ofta oklara. I det avseende kan numeriska studier vara exakta, det vill säga de kan behandla modellerna som de är. Oftast behövs bägge tillvägagångssätten. Den röda tråden i arbetet har varit att numeriskt testa vissa högaktuella analytiska förutsägelser rörande effekterna av orenheter i Heisenbergmodellen. En del av dem har vi på basen av mycket noggranna data kunnat bekräfta. Men våra resultat har också påvisat felaktigheter i de analytiska prognoserna som sedermera delvis reviderats. En del av avhandlingens numeriska upptäckter har i sin tur stimulerat till helt nya teoretiska studier.

[Pan und Echo op. 53a]

Soitinnus: orkesteri.

Spin-Dynamics in Cold Gases of 87Rb and Atomic Hydrogen. The spins they are a-changin’

In this thesis the dynamics of cold gaseous atoms is studied. Two different atomic species and two different experimental techniques have been used. In the first part of the thesis experiments with Bose-Einstein condensates of Rb-87 are presented. In these experiments the methods of laser cooling and magnetic trapping of atoms were utilized. An atom chip was used as the experimental technique for implementation of magnetic trapping. The atom chip is a small integrated instrument allowing accurate and detailed manipulation of the atoms. The experiments with Rb-87 probed the behaviour of a falling beam of atoms outcoupled from the Bose-Einstein condensate by electromagnetic field induced spin flips. In the experiments a correspondence between the phases of the outcoupling radio frequency field and the falling beam of atoms was found. In the second part of the thesis experiments of spin dynamics in cold atomic hydrogen gas are discussed. The experiments with atomic hydrogen are conducted in a cryostat using a dilution refrigerator as the cooling method. These experiments concentrated on explaining and quantifying modulations in the electron spin resonance spectra of doubly polarized atomic hydrogen. The modifications to the previous experimental setup are described and the observation of electron spin waves is presented. The observed spin wave modes were caused by the identical spin rotation effect. These modes have a strong dependence on the spatial profile of the polarizing magnetic field. We also demonstrated confinement of these modes in regions of strong magnetic field and manipulated their spatial distribution by changing the position of the field maximum.

Manifestation of the pairing symmetry in the vortex core structure in iron-based superconductors

The superconducting gap is a basic character of a superconductor. While the cuprates and conventional phonon-mediated superconductors are characterized by distinct d- and s-wave pairing symmetries with nodal and nodeless gap distributions respectively, the superconducting gap distributions in iron-based superconductors are rather diversified. While nodeless gap distributions have been directly observed in Ba1–xKxFe2As2, BaFe2–xCoxAs2, LiFeAs, KxFe2–ySe2, and FeTe1–xSex, the signatures of a nodal superconducting gap have been reported in LaOFeP, LiFeP, FeSe, KFe2As2, BaFe2–xRuxAs2, and BaFe2(As1–xPx)2. Due to the multiplicity of the Fermi surface in these compounds s± and d pairing states can be both nodeless and nodal. A nontrivial orbital structure of the order parameter, in particular the presence of the gap nodes, leads to effects in which the disorder is much richer in dx2–y2-wave superconductors than in conventional materials. In contrast to the s-wave case, the Anderson theorem does not work, and nonmagnetic impurities exhibit a strong pair-breaking influence. In addition, a finite concentration of disorder produces a nonzero density of quasiparticle states at zero energy, which results in a considerable modification of the thermodynamic and transport properties at low temperatures. The influence of order parameter symmetry on the vortex core structure in iron-based pnictide and chalcogenide superconductors has been investigated in the framework of quasiclassical Eilenberger equations. The main results of the thesis are as follows. The vortex core characteristics, such as, cutoff parameter, ξh, and core size, ξ2, determined as the distance at which density of the vortex supercurrent reaches its maximum, are calculated in wide temperature, impurity scattering rate, and magnetic field ranges. The cutoff parameter, ξh(B; T; Г), determines the form factor of the flux-line lattice, which can be obtained in _SR, NMR, and SANS experiments. A comparison among the applied pairing symmetries is done. In contrast to s-wave systems, in dx2–y2-wave superconductors, ξh/ξc2 always increases with the scattering rate Г. Field dependence of the cutoff parameter affects strongly on the second moment of the magnetic field distributions, resulting in a significant difference with nonlocal London theory. It is found that normalized ξ2/ξc2(B/Bc2) dependence is increasing with pair-breaking impurity scattering (interband scattering for s±-wave and intraband impurity scattering for d-wave superconductors). Here, ξc2 is the Ginzburg-Landau coherence length determined from the upper critical field Bc2 = Φ0/2πξ2 c2, where Φ0 is a flux quantum. Two types of ξ2/ξc2 magnetic field dependences are obtained for s± superconductors. It has a minimum at low temperatures and small impurity scattering transforming in monotonously decreasing function at strong scattering and high temperatures. The second kind of this dependence has been also found for d-wave superconductors at intermediate and high temperatures. In contrast, impurity scattering results in decreasing of ξ2/ξc2(B/Bc2) dependence in s++ superconductors. A reasonable agreement between calculated ξh/ξc2 values and those obtained experimentally in nonstoichiometric BaFe2–xCoxAs2 (μSR) and stoichiometric LiFeAs (SANS) was found. The values of ξh/ξc2 are much less than one in case of the first compound and much more than one for the other compound. This is explained by different influence of two factors: the value of impurity scattering rate and pairing symmetry.

Spin Polarization and Normal Reflection at Nanoscale Point Contacts

This thesis presents point-contact measurements between superconductors (Nb, Ta, Sn,Al, Zn) and ferromagnets (Co, Fe, Ni) as well as non-magnetic metals (Ag, Au, Cu, Pt).The point contacts were fabricated using the shear method. The differential resistanceof the contacts was measured either in liquid He at 4.2 K or in vacuum in a dilutionrefrigerator at varying temperature down to 0.1 K. The contact properties were investigatedas function of size and temperature. The measured Andreev-reflection spectrawere analysed in the framework of the BTK model – a three parameter model that describescurrent transport across a superconductor - normal conductor interface. Theoriginal BTK model was modified to include the effects of spin polarization or finitelifetime of the Cooper pairs. Our polarization values for the ferromagnets at 4.2 K agree with the literature data, but the analysis was ambiguous because the experimental spectra both with ferromagnets and non-magnets could be described equally well either with spin polarization or finite lifetime effects in the BTK model. With the polarization model the Z parametervaries from almost 0 to 0.8 while the lifetime model produces Z values close to 0.5. Measurements at lower temperatures partly lift this ambiguity because the magnitude of thermal broadening is small enough to separate lifetime broadening from the polarization. The reduced magnitude of the superconducting anomalies for Zn-Fe contacts required an additional modification of the BTK model which was implemented as a scaling factor. Adding this parameter led to reduced polarization values. However, reliable data is difficult to obtain because different parameter sets produce almost identical spectra.

Spin-electromagnetic waves spectra in multiferroic heterostructures

This work devotes to the theoretical investigations of spin-electromagnetic waves (SEW) propagating in a thin-film multiferroic structures that were composed of a slot-line and structures with several ferrite films. In contrast to earlier works, the spin-electromagnetic waves in the investigated structures are originated from two different electrodynamics coupling. The first one is coupling of the electromagnetic wave localized mainly in the slot-line with the spin wave excited mostly in the ferrite film. The second one is coupling of two spin waves in the different ferrite films separated by a thin ferroelectric film. For theoretical analysis of SEWs propagation in such kind of structures theories of their eigen-wave spectra were developed. Spectra of SEW in the investigated structures were calculated and analyzed. The range of electric and magnetic tunability of dispersion characteristic were investigated. Spectra of SEW in the investigated multiferroic structures are used for investigation of transfer function of periodic structures.

Accuracy of dose planning for prostate radiotherapy in the presence of metallic implants evaluated by electron spin resonance dosimetry

Radiotherapy is one of the main approaches to cure prostate cancer, and its success depends on the accuracy of dose planning. A complicating factor is the presence of a metallic prosthesis in the femur and pelvis, which is becoming more common in elderly populations. The goal of this work was to perform dose measurements to check the accuracy of radiotherapy treatment planning under these complicated conditions. To accomplish this, a scale phantom of an adult pelvic region was used with alanine dosimeters inserted in the prostate region. This phantom was irradiated according to the planned treatment under the following three conditions: with two metallic prostheses in the region of the femur head, with only one prosthesis, and without any prostheses. The combined relative standard uncertainty of dose measurement by electron spin resonance (ESR)/alanine was 5.05%, whereas the combined relative standard uncertainty of the applied dose was 3.35%, resulting in a combined relative standard uncertainty of the whole process of 6.06%. The ESR dosimetry indicated that there was no difference (P>0.05, ANOVA) in dosage between the planned dose and treatments. The results are in the range of the planned dose, within the combined relative uncertainty, demonstrating that the treatment-planning system compensates for the effects caused by the presence of femur and hip metal prostheses.

Yritysvalmennuksen onnistumiset ja kehittämiskohteet Case: Start-up & Spin-off Factory -projekti

Tässä työssä tarkastellaan Start-up & Spin-off Factory -projektissa, pääsääntöisesti Kymenlaaksossa toimiville, yrittäjille suunnattua ja toteutettua yritysvalmennusohjelmaa. Työssä selvitetään ja käsitellään Start-up & Spin-off -projektin yritysvalmennuksen onnistumisia ja kehittämiskohteita sähköisen kyselyn sekä teemahaastatteluiden pohjalta. Start-up & Spin-off Factory -projektissa tuettiin innovatiivisten yritysten (21 yritystä) kasvua kiihdytysohjelmalla, jossa kokeneet sarjayrittäjät valmensivat uutta yritystä perustavia tai jo yritystoiminnan aloittaneita yrittäjiä, joiden tuotteille/palveluille haluttiin saada kasvua. Projektin tavoitteena oli edistää erityisesti kiihdytettävien yritysten nopeaa kansainvälistymistä auttamalla yrittäjiä pilottien, asiakkaiden, partnerien ja rahoituksen hankinnassa. Valmennettavat kokivat saaneensa lisäarvoa valmennuksesta omaksumalla uusia näkökulmia. He kokivat koulutuksen tuoneen yrityksen toimintaan lisää nöyrää asennetta ja lujaa uskoa tulevaisuuteen. Vertaistuen osuutta sekä verkostojen lisääntymisen mukana tullutta uusien kontaktien määrää pidettiin myönteisenä asiana. Vastausten perusteella valmennus selkeytti valmennettavien ymmärrystä liiketoiminnan kehittämisestä. Hissipuheen teko ja harjoittelu koettiin tärkeäksi ja jännittäväksi. Valmennus vahvisti luottamusta omaan tuotteeseen ja palveluun. Valmennuksen painottuminen ICT-alan firmoihin merkitsi valmennuksessa sitä, että teoriat ja esimerkit tulivat useasti tältä alalta. Toimialojen eroavaisuus tulisi huomioida valmennuksessa opetussisältöjen ja esimerkkien osalta. Kyselyn ja haastatteluiden mukaan valmentajien asiantuntemukseen oltiin tyytyväisiä. Lisäksi onnistuneena osa-alueena koettiin valmennuksen käytännön järjestelyjä. Kehitettävää puolestaan oli opetusmateriaalien, opetusmenetelmien ja koulutuksen keston suhteen. Kysyttäessä valmennuksen hyvistä ja huonoista puolista olivat vastaajat sitä mieltä, että valmennuksessa oli hyvä ilmapiiri ja valmennus oli käytännönläheistä. Pienryhmävalmennusta pidettiin hyvänä asiana, samoin kuin henkilökohtaistamista.

Sodaliittien Na8(AlSiO4)6(Cl,S)2 tenebresenssin ja luminesenssin tutkiminen NMR ja EPR spektroskopioita apuna käyttäen

Sodaliitit ovat mineraaleja, joiden ominaisuuksia ovat tenebresenssi, luminesenssi ja kestoluminesenssi. Sodaliitteja voidaan löytää luonnosta, mutta niitä pystytään valmistamaan myös laboratoriossa kiinteän olomuodon menetelmällä. Yksi sodaliittien erityistapauksista on hackmaniitti. Hackamiittiin tutustumalla voidaan helposti tutustua yleisesti sodaliitteihin. Hackamniitin rakenne perustuu rakennekaavaan Na8[AlSiO4]6[Cl,S]2. Rakenteeseen voidaan kuitenkin tehdä hienovaraisia muutoksia, joilla saadaan aikaan ominaisuuksien muutoksia syntyvissä tuotteissa. Työssä valmistettiin synteettisiä sodaliitteja, joiden kloori- ja rikkiatomien suhdetta ja vakanssien määrää muutettiin. Syntyneiden tuotteiden kiderakenne vastasi luonnollisen sodaliitin kiderakennetta. Kiderakenteen sisällä olevat muutokset vaikuttivat kuitenkin sodaliittien luminesenssin intensiteettiin ja tenebresenssissä syntyvän värin tummuuteen ja värin kestoon. Koska rakenne selkeästi vaikuttaa sodaliitin ominaisuuksiin, pyrittiin työssä löytämään parhaat menetelmät, joilla rakennetta voidaan tutkia. Perinteisten rakennetutkimusmenetelmien, (kuten XPD:n) lisäksi tutkittiin magneettiseen värähtelyyn perustuvien tekniikoiden (NMR ja EPR) käyttöä sodaliittien tutkimisessa. Sodaliitteja on tutkittu toistaiseksi kovin vähän. Tulevaisuudessa sodaliitit ovat kuitenkin mielenkiintoinen tutkimuskohde, sillä niissä saadaan aikaan useita optisia ominaisuuksia eri viritysaallonpituuksilla. Työssä esitettyjen tutkimusmenetelmien avulla sodaliitteja voidaan jatkossa tutkia entistä paremmin ja niiden rakenteesta

Suomalaisten yliopistojen life science-alan spin-off-yritysten rahoitustilanne, -lähteet ja –riskit

Life science-ala on rahoituksellisesti erittäin haastava, koska tuotekehitysputket ovat 10-15 vuoden pituisia ja voivat vaatia suuria etupainotteisia investointeja. Monet life science-alan yritykset ovat niin Suomessa kuin kansainvälisestikin syntyneet suoraan yliopistosta niin sanottuina spin-off-yrityksinä. Yrityksen perustaminen tutkimustiedon pohjalle on yksi akateemisen yrittäjyyden muodoista. Tässä tutkimuksessa tutkitaan akateemista yrittäjyyttä life science-alalla Suomessa. Suomessa life science-alan osaaminen on kansainvälistä huippua ja alalle on syntynyt useita spin-off-yrityksiä viime vuosina. Aiemmat tutkimukset ovat keskittyneet erityisesti agentti-päämiesongelmiin akateemisessa yrittäjyydessä ja life science alaa puolestaan on käsitelty usein pelkästään yhtenä alana. Tutkimuksessa pyritään analysoimaan life science-alan eri painopiste-alueita tarkemmin rahoitusstrategisesta näkökulmasta, koska ala ei ole homogeeninen. Akateemisen yrittäjyyden agenttiongelmaa pyritään tarkoittamaan Suomen yliopistomaailmassa life science-alalta käsin. Tutkimus toteutetaan kvalitatiivisena haastattelututkimuksena ja sitä tukevana tilinpäätöstietojen analysointina. Tutkimuksen tulokset vahvistavat agentti-päämiesongelmien olemassaolon suomalaisessa yliopistomaailmassa. Ongelmien osapuolina ovat niin akateemikot, yliopiston innovaatiopalvelut kuin TEKES:kin. Yrittäjät kaipaavat kokonaisvaltaisempaa apua, koska kokevat alalla liiketoimintaosaamisen puuttuvan monin paikoin. Alan vaatimien runsaiden tuotekehityspanostusten vuoksi alan yritykset ovat pitkään raskaasti tappiollisia. Yritysten valitsemat rahoitusratkaisut vaihtelevat suuresti. Kaikki tutkitut yritykset pyrkivät kasvamaan nykyisten ydintuotteidensa mukana ja ovat jo jossain määrin hankkineet rahoitusta kasvustrategiaansa varten. Alan pääomaintensiivisyydestä johtuen ovat monet yritykset kuitenkin suunnittelemassa tai jo päätyneet tekemään yhteistyötä integroituen alalla joko vertikaalisesti tai horisontaalisesti. Tutkimuksen tulokset vahvistavat aiemman käsityksen, jonka mukaan life science-alan yrityksiä on vaikea arvioida ulkopuolelta pelkästään tilinpäätöstietojen pohjalta, koska alkuvaiheessa rahoituskierrokset ja tappiolliset vuoden seuraavat toisiaan ja toisaalta yrityksen arvo sitoutuu pitkiin tuotekehitysputkiin, jotka eivät välttämättä näy tilinpäätöksessä. Tulokset tuovat esille merkittäviä yritysten kokemia ongelmia rahoituksen saannissa life science-alalla Suomessa sekä akateemisen yrittäjyyden epäkohtia yritystoiminnan näkökulmasta. Näiden tekijöiden huomioonottaminen ja laajempi kansainvälinen vertailu voivat auttaa suomalaisia yrityksiä tällä vahvalla osaamisalalla eteenpäin.

Paramé mondain : Echo des plages de Paramé et de Rothéneuf, programme hebdomadaire du casino de Paramé, "puis sous-titre variables"

1912/06/16 (A1,N3).