954 resultados para quantum computing, molecular electronics, lab-on-a-chip
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The chemical mechanism of the (1)PN formation was successfully studied by using the CCSD(T)/6-311++G(3df,3pd) level of theory. The (1)NH(3) + (3)PH and (4)P + NH(3) reaction paths are not energetically favorable to form the (1)PN molecule. However, the (3)NH + (3)PH, (4)N + (3)PH(3), (4)N + (3)PH, (4)P + (3)NH, and (4)P + (2)NH(2) reaction paths to form the (1)PN molecule are only energetically favorable by taking place through specific transition states to form the (1)PN molecule. The NH(3) + (3)PH, (4)N + (1)PH(3), NH(3) + (4)P, and (4)N + (2)PH(2) reactions are spin-forbidden and the probability of hopping for these reactions was estimated to be 0 by the Landau-Zener theory. This is the first detailed study on the chemical mechanism for the (1)PN formation. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
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We study the quantum coherent tunneling dynamics of two weakly coupled atomic-molecular Bose-Einstein condensates (AMBEC). A weak link is supposed to be provided by a double-well trap. The regions of parameters where the macroscopic quantum localization of the relative atomic population occurs are revealed. The different dynamical regimes are found depending on the value of nonlinearity, namely, coupled oscillations of population imbalance of atomic and molecular condensate, including irregular oscillations regions, and macroscopic quantum self trapping regimes. Quantum means and quadrature variances are calculated for population of atomic and molecular condensates and the possibility of quadrature squeezing is shown via stochastic simulations within P-positive phase space representation method. Linear tunnel coupling between two AMBEC leads to correlations in quantum statistics.
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There is a remarkable connection between the number of quantum states of conformal theories and the sequence of dimensions of Lie algebras. In this paper, we explore this connection by computing the asymptotic expansion of the elliptic genus and the microscopic entropy of black holes associated with (supersymmetric) sigma models. The new features of these results are the appearance of correct prefactors in the state density expansion and in the coefficient of the logarithmic correction to the entropy.
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In this reply to the comment on 'Quantization rules for bound states in quantum wells' we point out some interesting differences between the supersymmetric Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) quantization rule and a matrix generalization of usual WKB (mWKB) and Bohr-Sommerfeld (mBS) quantization rules suggested by us. There are certain advantages in each of the supersymmetric WKB (SWKB), mWKB and mBS quantization rules. Depending on the quantum well, one of these could be more useful than the other and it is premature to claim unconditional superiority of SWKB over mWKB and mBS quantization rules.
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It is commonly assumed that the equivalence principle can coexist without conflict with quantum mechanics. We shall argue here that, contrary to popular belief, this principle does not hold in quantum mechanics. We illustrate this point by computing the second-order correction for the scattering of a massive scalar boson by a weak gravitational field, treated as an external field. The resulting cross-section turns out to be mass-dependent. A way out of this dilemma would be, perhaps, to consider gravitation without the equivalence principle. At first sight, this seems to be a too much drastic attitude toward general relativity. Fortunately, the teleparallel version of general relativity - a description of the gravitational interaction by a force similar to the Lorentz force of electromagnetism and that, of course, dispenses with the equivalence principle - is equivalent to general relativity, thus providing a consistent theory for gravitation in the absence of the aforementioned principle. © World Scientific Publishing Company.
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No presente trabalho, investigamos o transporte eletrônico molecular em dois compostos orgânicos, o Ponceau SS (PSS) e o Oligo-(para)fenileno-vinileno (PPV) através de cálculos ab initio e função de Green de não equilíbrio (FGNE). Estes métodos demonstraram equivalência para a descrição destes dispositivos moleculares. Fizemos cálculos quânticos para o Hamiltoniano derivado de Hartree-Fock (HF) e obtivemos as propriedades de corrente-voltagem (I-V) para as duas estruturas moleculares. Com o método FGNE conseguimos modelar o transporte através de um sistema de multiníveis eletrônicos obtendo a corrente descrevendo as regiões de ressonância e a assimetria do sistema. Como resposta o PSS demonstrou assimetria para polarizações direta e reversa e a ressonância é alcançada mostrando que o dispositivo opere como um transistor molecular bi-direcional. Para o PPV investigamos também as propriedades geométricas através da conexão entre transporte eletrônico e o grau de quiralidade molecular que foi calculado usando o índice quiral que depende apenas das posições atômicas. Obtivemos que moléculas quirais e propriedades estruturais podem induzir uma assimetria no transporte eletrônico, resultando num processo de retificação. Também obtivemos que a resposta elétrica (I-V) e momento de dipolo elétrico são proporcionais ao grau de quiralidade molecular. Estes resultados sugerem que o transporte eletrônico neste sistema pode ser explorado na avaliação do seu grau de quiralidade.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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In this paper, we present a method to order low temperature (LT) self-assembled ferromagnetic In1-xMnxAs quantum dots (QDs) grown by molecular beam epitaxy (MBE). The ordered In1-xMnxAs QDs were grown on top of a non-magnetic In0.4Ga0.6As/GaAs(100) QDs multi-layered structure. The modulation of the chemical potential, due to the stacking, provides a nucleation center for the LT In1-xMnxAs QDs. For particular conditions, such as surface morphology and growth conditions, the In1-xMnxAs QDs align along lines like chains. This work also reports the characterization of QDs grown on plain GaAs(100) substrates, as well as of the ordered structures, as function of Mn content and growth temperature. The substitutional Mn incorporation in the InAs lattice and the conditions for obtaining coherent and incoherent structures are discussed from comparison between Raman spectroscopy and x-ray analysis. Ferromagnetic behavior was observed for all structures at 2K. We found that the magnetic moment axis changes from [110] in In1-xMnxAs over GaAs to [1-10] for the ordered In1-xMnxAs grown over GaAs template. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4745904]
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Functionalization with surfactants and with active molecules of deoxyribonucleic acid (DNA), thin film processing as well as their nonlinear optical and electrical properties are reviewed and discussed. On the basis of a quantum three level model, we show that the anomalous concentration variation of cubic susceptibility chi((3))(-3 omega; omega, omega, omega) in thin films of DNA-CTMA complexes doped with Disperse Red 1 chromophore can be explained by the concentration variation of two-photon resonance contribution. We show also that the DNA complexes, plasticized with glycerol and adequately doped can be processed into self standing conducting membranes with a high electrical conductivity. The measured ionic conductivity at room temperature, depending on dopant used and its concentration, is in the range of 3.5 x 10(-4)-10(-5) S/cm and increases linearly as a function of temperature, reaching 10(-3) S/cm at 358 K for the most conducting sample, obeying predominantly the Arrhenius law. Practical applications of DNA complexes are also described and discussed. (C) 2012 Academie des sciences. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
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Molecular modeling is growing as a research tool in Chemical Engineering studies, as can be seen by a simple research on the latest publications in the field. Molecular investigations retrieve information on properties often accessible only by expensive and time-consuming experimental techniques, such as those involved in the study of radical-based chain reactions. In this work, different quantum chemical techniques were used to study phenol oxidation by hydroxyl radicals in Advanced Oxidation Processes used for wastewater treatment. The results obtained by applying a DFT-based model showed good agreement with experimental values available, as well as qualitative insights into the mechanism of the overall reaction chain. Solvation models were also tried, but were found to be limited for this reaction system within the considered theoretical level without further parameterization.
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This paper uses Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) techniques to study the molecular relaxations and phase transitions in poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT), which has been extensively studied as the active thin film in organic devices. Besides the identification of the glass transition, beta relaxation and crystal-to-crystal phase transition, we correlate such phenomena with dielectric and transport mechanisms in diodes with F8BT as the active layer. The beta relaxation has been assigned to a transition at about 210 K measured by H-1 and C-13 solid state NMR, and can be attributed to local motions in the side chains. The glass transition has been detected by DSC and H-1 NMR. Dielectric spectroscopy (DS) carried out at low frequencies on diodes made from F8BT show two peaks which are coincident with the above transitions. This allowed us to correlate the electrical changes in the film with the onset of specific molecular motions. In addition, DS indicates a third peak related with a crystal-to-crystal phase transition. Finally, these transitions were correlated with changes in the carrier mobility recorded in thin films and published recently.
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We present effective-mass calculations of the bound-state energy levels of electrons confined inside lens-shaped InxGa1-xAs quantum dots (QDs) embedded in a GaAs matrix, taking into account the strain as well as the In gradient inside the QDs due to the strong In segregation and In-Ga intermixing present in the InxGa1-xAs/GaAs system. In order to perform the calculations, we used a continuum model for the strain, and the QDs and wetting layer were divided into their constituting monolayers, each one with a different In concentration, to be able to produce a specific composition profile. Our results clearly show that the introduction of such effects is very important if one desires to correctly reproduce or predict the optoelectronic properties of these nanostructures.
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Self-assembly of poly(4-vynil-N-alkyl)pyridinium bromide with alkyl side chains of 2, 5, 7, 10, or 16 carbons from ethanolic solutions onto flat silica surfaces was studied by means of ellipsometry, atomic force microscopy (AFM), contact angle measurements, and sum-frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy in the CH3 and CH2 stretch region. Ab initio quantum-chemical calculations on the N-alkylpyridinium side-group with restricted Hartree-Fock (RHF) method and 6-311G (d,p) basis set were C one to estimate the charge distribution along the pyridinium ring and the alkyl side-chain. SFG results showed that longer side chains promote the disorientation of the alkyl groups at the surface, corroborating with the contact angle values. AFM images revealed film homogeneity, regardless the alkyl side group. However, after 24 h contact with water, ringlike structures appeared on the film surfaces, when the polycation alkyl side chain had 7 or less carbons, and as the alkyl chain increased to 10 or 16 carbons, the films dewetted because the hydrophobic interactions prevailed over the electrostatic interactions between the pyridinium charged groups and the negatively charged SiO2 surface. Under acid conditions (HCl 0.1 mol.L-1), the film mean thickness values decreased up to 50% of original values when the alkyl side chains were ethyl or pentyl groups due to ion-pair disruption, but for longer groups they remained unchanged. Quantum-chemical optimization and Mulliken electron population showed that (i) from C2 to C15 the positive charge at the headgroup (HG) decreased 0.025, while the charge at combined HG + alpha-CH2 increased 0.037; and (ii) for C6 or longer, the alkyl side group presents a tilt in the geometry, moving away from the plane. Such effects summed up over the whole polymer chain give support to suggest that when the side chains are longer than 7 carbons, the hydrophobic interaction decreases film stability and increases acid resistance.
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Molecular modeling is growing as a research tool in Chemical Engineering studies, as can be seen by a simple research on the latest publications in the field. Molecular investigations retrieve information on properties often accessible only by expensive and time-consuming experimental techniques, such as those involved in the study of radical-based chain reactions. In this work, different quantum chemical techniques were used to study phenol oxidation by hydroxyl radicals in Advanced Oxidation Processes used for wastewater treatment. The results obtained by applying a DFT-based model showed good agreement with experimental values available, as well as qualitative insights into the mechanism of the overall reaction chain. Solvation models were also tried, but were found to be limited for this reaction system within the considered theoretical level without further parameterization.
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I moderni sistemi embedded sono equipaggiati con risorse hardware che consentono l’esecuzione di applicazioni molto complesse come il decoding audio e video. La progettazione di simili sistemi deve soddisfare due esigenze opposte. Da un lato è necessario fornire un elevato potenziale computazionale, dall’altro bisogna rispettare dei vincoli stringenti riguardo il consumo di energia. Uno dei trend più diffusi per rispondere a queste esigenze opposte è quello di integrare su uno stesso chip un numero elevato di processori caratterizzati da un design semplificato e da bassi consumi. Tuttavia, per sfruttare effettivamente il potenziale computazionale offerto da una batteria di processoriè necessario rivisitare pesantemente le metodologie di sviluppo delle applicazioni. Con l’avvento dei sistemi multi-processore su singolo chip (MPSoC) il parallel programming si è diffuso largamente anche in ambito embedded. Tuttavia, i progressi nel campo della programmazione parallela non hanno mantenuto il passo con la capacità di integrare hardware parallelo su un singolo chip. Oltre all’introduzione di multipli processori, la necessità di ridurre i consumi degli MPSoC comporta altre soluzioni architetturali che hanno l’effetto diretto di complicare lo sviluppo delle applicazioni. Il design del sottosistema di memoria, in particolare, è un problema critico. Integrare sul chip dei banchi di memoria consente dei tempi d’accesso molto brevi e dei consumi molto contenuti. Sfortunatamente, la quantità di memoria on-chip che può essere integrata in un MPSoC è molto limitata. Per questo motivo è necessario aggiungere dei banchi di memoria off-chip, che hanno una capacità molto maggiore, come maggiori sono i consumi e i tempi d’accesso. La maggior parte degli MPSoC attualmente in commercio destina una parte del budget di area all’implementazione di memorie cache e/o scratchpad. Le scratchpad (SPM) sono spesso preferite alle cache nei sistemi MPSoC embedded, per motivi di maggiore predicibilità, minore occupazione d’area e – soprattutto – minori consumi. Per contro, mentre l’uso delle cache è completamente trasparente al programmatore, le SPM devono essere esplicitamente gestite dall’applicazione. Esporre l’organizzazione della gerarchia di memoria ll’applicazione consente di sfruttarne in maniera efficiente i vantaggi (ridotti tempi d’accesso e consumi). Per contro, per ottenere questi benefici è necessario scrivere le applicazioni in maniera tale che i dati vengano partizionati e allocati sulle varie memorie in maniera opportuna. L’onere di questo compito complesso ricade ovviamente sul programmatore. Questo scenario descrive bene l’esigenza di modelli di programmazione e strumenti di supporto che semplifichino lo sviluppo di applicazioni parallele. In questa tesi viene presentato un framework per lo sviluppo di software per MPSoC embedded basato su OpenMP. OpenMP è uno standard di fatto per la programmazione di multiprocessori con memoria shared, caratterizzato da un semplice approccio alla parallelizzazione tramite annotazioni (direttive per il compilatore). La sua interfaccia di programmazione consente di esprimere in maniera naturale e molto efficiente il parallelismo a livello di loop, molto diffuso tra le applicazioni embedded di tipo signal processing e multimedia. OpenMP costituisce un ottimo punto di partenza per la definizione di un modello di programmazione per MPSoC, soprattutto per la sua semplicità d’uso. D’altra parte, per sfruttare in maniera efficiente il potenziale computazionale di un MPSoC è necessario rivisitare profondamente l’implementazione del supporto OpenMP sia nel compilatore che nell’ambiente di supporto a runtime. Tutti i costrutti per gestire il parallelismo, la suddivisione del lavoro e la sincronizzazione inter-processore comportano un costo in termini di overhead che deve essere minimizzato per non comprometterre i vantaggi della parallelizzazione. Questo può essere ottenuto soltanto tramite una accurata analisi delle caratteristiche hardware e l’individuazione dei potenziali colli di bottiglia nell’architettura. Una implementazione del task management, della sincronizzazione a barriera e della condivisione dei dati che sfrutti efficientemente le risorse hardware consente di ottenere elevate performance e scalabilità. La condivisione dei dati, nel modello OpenMP, merita particolare attenzione. In un modello a memoria condivisa le strutture dati (array, matrici) accedute dal programma sono fisicamente allocate su una unica risorsa di memoria raggiungibile da tutti i processori. Al crescere del numero di processori in un sistema, l’accesso concorrente ad una singola risorsa di memoria costituisce un evidente collo di bottiglia. Per alleviare la pressione sulle memorie e sul sistema di connessione vengono da noi studiate e proposte delle tecniche di partizionamento delle strutture dati. Queste tecniche richiedono che una singola entità di tipo array venga trattata nel programma come l’insieme di tanti sotto-array, ciascuno dei quali può essere fisicamente allocato su una risorsa di memoria differente. Dal punto di vista del programma, indirizzare un array partizionato richiede che ad ogni accesso vengano eseguite delle istruzioni per ri-calcolare l’indirizzo fisico di destinazione. Questo è chiaramente un compito lungo, complesso e soggetto ad errori. Per questo motivo, le nostre tecniche di partizionamento sono state integrate nella l’interfaccia di programmazione di OpenMP, che è stata significativamente estesa. Specificamente, delle nuove direttive e clausole consentono al programmatore di annotare i dati di tipo array che si vuole partizionare e allocare in maniera distribuita sulla gerarchia di memoria. Sono stati inoltre sviluppati degli strumenti di supporto che consentono di raccogliere informazioni di profiling sul pattern di accesso agli array. Queste informazioni vengono sfruttate dal nostro compilatore per allocare le partizioni sulle varie risorse di memoria rispettando una relazione di affinità tra il task e i dati. Più precisamente, i passi di allocazione nel nostro compilatore assegnano una determinata partizione alla memoria scratchpad locale al processore che ospita il task che effettua il numero maggiore di accessi alla stessa.