Characteristics and optical spectra of V : YAG crystal grown in reducing atmosphere

A V:YAG single crystal was grown by the temperature gradient technique (TGT) with graphite-heating elements. The as-grown crystal has different colorations of light green and yellow brown in different parts. Distribution of vanadium in three samples with different colorations was determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry. From the absorption spectrum of the yellow-brown part with peaks at 370, 820 and 1320nm, we can deduce that the reducing atmosphere of carbon diffused from the heating elements can increase the concentration of tetrahedral V3+ ions and induce F color centers. All three samples exhibited light-green color after annealing in vacuum or H-2 atmospheres. In the vacuum annealing process, the V3+ ions in tetrahedral positions were enhanced through two methods: one method is the exchanging of octahedral V3+ and tetrahedral Al3+ ions in neighboring sites under thermal excitation, the other is that F color centers were thoroughly eliminated and the escaped free electrons could be captured by V ions with higher valance states to further improve the concentration of tetrahedral V3+ ions. Besides the two mechanisms, the H-2 annealing process greatly improved the V-tetra(3+) ions through the reduction effect of H-2. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo do efeito magnetocalórico nos compostos da série Gd1-xDyxAl2

Nesta dissertação, foram investigadas as propriedades magnéticas e magnetocalóricas nos compostos intermetálicos de terras-raras Gd1-xDyxAl2 (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 e 1.00) usando abordagens teórica e experimental. Do ponto de vista teórico, a série Gd1-xDyxAl2 foi descrita através de um modelo para o hamiltoniano magnético, incluindo o efeito Zeeman, interação de troca e a anisotropia de campo elétrico cristalino. As entropias da rede e eletrônica foram consideradas nas aproximações de Debye e de gás de elétrons livres, respectivamente. A parte experimental inclui a preparação do material, sua caracterização e medidas das quantidades magnéticas e magnetocalóricas. Os resultados experimentais e os cálculos teóricos da variação adiabática da temperatura (ΔTad) e da variação isotérmica da entropia (ΔS T), sob variações de campo magnético ao longo da direção de fácil magnetização, estão de bom acordo. O efeito da aplicação do campo magnético ao longo de uma direção de difícil magnetização foi estudado e as componentes da magnetização em função da temperatura foram investigadas. Também foi observado que a temperatura de reorientação de spin, TR, diminui quando a intensidade do campo magnético aumenta. Além disso, as concentrações molares ótimas de um material híbrido formado pelos compostos Gd1-xDyxAl2 (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 e 1.00) foram simuladas usando um método numérico de matriz proposto por Smaili e Chahine. O compósito apresenta um bom intervalo de temperatura para um refrigerador magnético de 60 até 170 K.

Precipitation of Ge nanoparticles from GeO2 glasses in transmission electron microscope

We show, using spatially resolved energy loss spectroscopy in a transmission electron microscopy (TEM), that GeO2 and GeO2-SiO2 glasses are extremely sensitive to high energy electrons. Ge nanoparticles can be precipitated in GeO2 glasses efficiently by the high-energy electron beam of a TEM. This is relevant to TEM characterization of luminescent Ge nanoparticles in silicate glasses, which may produce artificial results. (C) 2005 American Institute of Physics.

飞秒激光脉冲照射诱导含芴结构树脂共聚物结构变化及机理的研究

在室温下用聚焦的飞秒激光照射高折射率、低双折射的透明含芴结构树脂-对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共聚物，探索飞秒激光制备高分子光学功能微结构的可能性。通过紫外-可见吸收光谱、红外光谱、电子自旋共振谱、光学显微镜、扫描电镜及透射电镜等分析手段，对该材料在飞秒激光照射后的结构变化及机理进行研究。结果发现：含芴结构树脂共聚物在飞秒激光照射后产生化学键断裂，生成未成对电子，并形成无定形碳；照射区在可见光区域的吸收增强；随激光能量密度的减少在激光会聚点附近诱导结构由慧尾状向单一细丝转变。演示了三维着色内雕。

红外飞秒激光诱导Ce^3＋掺杂闪烁晶体的上转换发光研究

本文研究了红外飞秒激光照射下Ce^3＋ 掺杂的YAP和LSO两种闪烁晶体的上转换发光现象.实验发现在飞秒激光泵浦下,这两种晶体的荧光均来自于Ce^3＋离子的5d-4f跃迁.荧光强度与泵浦光功率之间的依赖关系揭示了Ce^3＋：YAP和Ce^3＋：LSO晶体的上转换过程皆由三光子吸收过程所主导.分析表明,Ce^3＋：YAP和Ce^3＋：LSO晶体中的三光子吸收是三光子同时吸收.

Influence of buffer layer thickness on the structure and optical properties of ZnO thin films

A series of ZnO thin films were deposited on ZnO buffer layers by DC reactive magnetron sputtering. The buffer layer thickness determination of microstructure and optical properties of ZnO films was investigated by X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL), optical transmittance and absorption measurements. XRD results revealed that the stress of ZnO thin films varied with the buffer layer thickness. With the increase of buffer layer thickness, the band gap edge shifted toward longer wavelength. The near-band-edge (NBE) emission intensity of ZnO films deposited on ZnO buffer layer also varied with the increase of thickness due to the spatial confinement increasing the Coulomb interaction between electrons and holes. The PL measurement showed that the optimum thickness of the ZnO buffer layer was around 12 nm. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

激光作用下薄膜中的电子-声子散射速率

激光功率密度达到太瓦级时，光学激光薄膜破坏中雪崩机制占主导地位．研究雪崩破坏机理，必然涉及到电子吸收激光能量的速率和电子损耗能量的速率，这些都与电子和声子的散射有密切的联系．所以，电子受到的散射速率是研究雪崩机制的前提和基础．本文分析了截断散射声子波矢对散射速率的影响，得到散射速率与电子能量的依赖关系，与其他理论及实验结果一致．同时还对耦合参数进行了修正，得到了依赖声子波矢的耦合参数，修正结果表明在不改变散射速率与高能电子能量依赖关系的基础上，散射速率整体降低了．

von Neumann spin measurements with Rashba fields

We show that dynamics in the spin-orbit coupling field simulate the von Neumann measurement of a particle spin. We demonstrate how the measurement influences the spin and coordinate evolution of a particle by comparing two examples of such a procedure. The first example is a simultaneous measurement of spin components, sigma(x) and sigma(y), corresponding to non-commuting operators, which cannot be accurately obtained together at a given time instant due to the Heisenberg uncertainty ratio. By mapping spin dynamics onto a spatial walk, such a procedure determines measurement-time averages of sigma(x) and sigma(y), which can already be precisely evaluated in a single short-time measurement. The other, qualitatively different, example is the spin of a one-dimensional particle in a magnetic field. Here, the measurement outcome depends on the angle between the spin-orbit coupling and magnetic fields. These results can be applied to studies of spin-orbit coupled cold atoms and electrons in solids.

单脉冲飞秒脉冲激光对单层和高反光学薄膜的损伤

用电子柬蒸发的方法在BK7玻璃上制备了ZrO2单层膜和ZrO2／SiO2高反膜，利用掺Ti：sapphire飞秒激光系统输出的中心波长为800nm，脉宽为50fs的激光脉冲对这两种样品进行了激光损伤阈值测试．实验结果表明，ZrO2单层膜的阂值比ZrO2／SiO2高反膜的高；这与传统的纳秒脉冲激光的损伤情况相反．利用光离化和碰撞离化激发电子到导带，形成电子等离子体基本模型并对此现象进行了解释．同时，用显微镜对样品的损伤形貌进行了观测，对损伤的特点进行了表征．

Fe−TPP Coordination Network with Metalloporphyrinic Neutral Radicals and Face-to-Face and Edge-to-Face π−π Stacking

Artículo científico Inorg. Chem. 2013, 52, 8074−8081

Avaliação de alterações morfológicas da pele após lesão radioinduzida em ratos Wistar

A radioterapia é uma das modalidades terapêuticas mais utilizadas no tratamento do câncer, visando à destruição das células neoplásicas, a partir da utilização de radiação ionizante. Um dos fatores limitantes da radioterapia é o dano em tecidos sadios vizinhos ao tumor. A irradiação da pele, acidental ou para fins terapêuticos, pode desencadear uma série de lesões culminando na fibrose, o que implica na alteração funcional deste órgão. A avaliação dos efeitos morfológicos associados à irradiação da pele torna-se fundamental para estabelecer estratégias de irradiação mais eficazes e diminuição da morbidade; e em caso de acidentes, adequado manuseio da vítima. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações dérmicas radioinduzidas, utilizando um modelo em ratos. Ratos Wistar, machos, com três meses de idade, tiveram sua pele irradiada, em um campo de 3cm2, com doses únicas de 10, 40 e 60 Gy de elétrons com energia nominal de 4MeV. Após a irradiação, os animais permaneceram sob avaliação constante, sendo as lesões registradas fotograficamente. Os animais foram divididos em grupos e eutanasiados: no dia da irradiação, 5, 10, 15, 25 e 100 dias após a irradiação. Parte da pele foi fixada em formaldeído, incluída em parafina e submetida à microtomia. Os cortes foram corados com hematoxilina-eosina, picrosirius red e imunomarcados com anticorpo anti-TGF-beta1. Outra parte do tecido foi fixada em glutaraldeido e processada para microscopia eletrônica de varredura. Foi observado macroscopicamente o surgimento de lesões cutâneas semelhantes a queimaduras em toda área irradiada. Ao microscópio óptico foi verificado o inicio de desenvolvimento de lesão 5 dias após irradiação. Decorridos 10 dias da irradiação observou-se indícios de cicatrização epidérmica abaixo da crosta formada pela lesão. Aos 15 dias após a irradiação o tecido abaixo da lesão apresentava epiderme reconstruída e características de cicatrização tecidual. Foi visualizado também um infiltrado de polimorfonucleares significativo. Após 25 dias nas doses mais elevadas as lesões persistiam, o que não ocorreu na menor dose, na qual a área irradiada dos animais já se encontrava completamente cicatrizada. Após 100 dias da irradiação na dose de 40 Gy ocorreu a cicatrização da ferida. Na dose de 60 Gy em alguns animais a lesão persistia. Nos animais em que ocorreu a cicatrização houve uma hipertrofia da epiderme (acantose). Foi visualizado um tecido com aspecto morfológico totalmente descaracterizado, e necrosado. Os resultados encontrados na analise através de microscopia eletrônica de varredura corroboram os dados encontrados na microscopia de luz, onde observou-se a descaracterização das fibras de colágeno nas doses mais elevadas. Os resultados indicam que as doses utilizadas induziram um processo inflamatório importante na pele, ativando o sistema imunológico. Este fato promoveu um aumento na expressão do TGFbeta1, um dos responsáveis pelo aumento da produção da matriz extracelular por vários tipos celulares, principalmente por fibroblastos em tecidos lesionados. Alem do aumento de expressão da MEC, o TGFbeta1 também promove a inibição dos processos de degradação da mesma. A intensa expressão desta citocina na pele irradiada pode desencadear o processo de fibrose e, conseqüentemente, afetar a homeostase deste órgão devido ao acúmulo da MEC.

Investigação do efeito magnetocalórico convencional e anisotrópico no sistema Er(1-y)Ho(y)N

O efeito magnetocalórico, base da refrigeração magnética, é caracterizado por duas quantidades: a variação isotérmica da entropia (ΔST) e a variação adiabática da temperatura (ΔTad) as quais podem ser obtidas sob variações na intensidade de um campo magnético aplicado. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética, pode‐se definir o efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é calculado através da variação na direção de aplicação de um campo magnético cuja intensidade se mantém fixa. Nos materiais de nosso interesse, o efeito magnetocalórico é estudado teoricamente partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta a rede magnética (que pode ser composta por diversas sub-redes magnéticas acopladas), rede cristalina e a dinâmica dos elétrons de condução. No hamiltoniano magnético são consideradas as interações de troca, Zeeman e campo cristalino (esta ultima responsável pela anisotropia magnética). Recentemente, estudamos o efeito magnetocalórico convencional e o efeito magnetocalórico anisotrópico nos compostos mononitretos com terras-raras, a saber: Ho(y)Er(1-y)N para as concentrações y= 0,1,0.5 e 0.75. Comparações entre nossos resultados teóricos e os dados experimentais para o EMC foram bastante satisfatórias [3,9]. Além disso, diversas predições teóricas como a existência de uma fase ferrimagnética no sistema Ho(y)Er(1-y)N (para a concentração y=0.5) e reorientações de spin nas sub-redes do Ho e Er foram feitas [25].

New generation of two-dimensional spintronic systems realized by coupling of Rashba and Dirac fermions

Intriguing phenomena and novel physics predicted for two-dimensional (2D) systems formed by electrons in Dirac or Rashba states motivate an active search for new materials or combinations of the already revealed ones. Being very promising ingredients in themselves, interplaying Dirac and Rashba systems can provide a base for next generation of spintronics devices, to a considerable extent, by mixing their striking properties or by improving technically significant characteristics of each other. Here, we demonstrate that in BiTeI@PbSb2Te4 composed of a BiTeI trilayer on top of the topological insulator (TI) PbSb2Te4 weakly- and strongly-coupled Dirac-Rashba hybrid systems are realized. The coupling strength depends on both interface hexagonal stacking and trilayer-stacking order. The weakly-coupled system can serve as a prototype to examine, e.g., plasmonic excitations, frictional drag, spin-polarized transport, and charge-spin separation effect in multilayer helical metals. In the strongly-coupled regime, within similar to 100 meV energy interval of the bulk TI projected bandgap a helical state substituting for the TI surface state appears. This new state is characterized by a larger momentum, similar velocity, and strong localization within BiTeI. We anticipate that our findings pave the way for designing a new type of spintronics devices based on Rashba-Dirac coupled systems.

Double proximity effect in lateral S-NF-S junctions

We investigate planar Josephson junctions where the intermediate spacer between the two superconductors is an hybrid structure made by a normal metal and a ferromagnet. The different behaviors of the S-N-S junctions with thicknesses of 50 nm in both Cu and Nb layers, and S-N/F-S junctions with 10 nm of Co, 50 nm of Cu and 50 nm of Nb are studied. In this way, we analyze the influence of the ferromagnetic exchange interaction on the proximity effect. A dramatic supression of the josephson critical current of the Nb-(Cu/Co)-Nb junctions is observed. We believe that the reason for this is due to the length scale of the superconducting correlations of the electrons and holes of the weak link is larger than the thickness of Cu/Co bilayer.

Calculation of the electronic structure of carbon films using electron energy loss spectroscopy.

The detailed understanding of the electronic properties of carbon-based materials requires the determination of their electronic structure and more precisely the calculation of their joint density of states (JDOS) and dielectric constant. Low electron energy loss spectroscopy (EELS) provides a continuous spectrum which represents all the excitations of the electrons within the material with energies ranging between zero and about 100 eV. Therefore, EELS is potentially more powerful than conventional optical spectroscopy which has an intrinsic upper information limit of about 6 eV due to absorption of light from the optical components of the system or the ambient. However, when analysing EELS data, the extraction of the single scattered data needed for Kramers Kronig calculations is subject to the deconvolution of the zero loss peak from the raw data. This procedure is particularly critical when attempting to study the near-bandgap region of materials with a bandgap below 1.5 eV. In this paper, we have calculated the electronic properties of three widely studied carbon materials; namely amorphous carbon (a-C), tetrahedral amorphous carbon (ta-C) and C60 fullerite crystal. The JDOS curve starts from zero for energy values below the bandgap and then starts to rise with a rate depending on whether the material has a direct or an indirect bandgap. Extrapolating a fit to the data immediately above the bandgap in the stronger energy loss region was used to get an accurate value for the bandgap energy and to determine whether the bandgap is direct or indirect in character. Particular problems relating to the extraction of the single scattered data for these materials are also addressed. The ta-C and C60 fullerite materials are found to be direct bandgap-like semiconductors having a bandgaps of 2.63 and 1.59eV, respectively. On the other hand, the electronic structure of a-C was unobtainable because it had such a small bandgap that most of the information is contained in the first 1.2 eV of the spectrum, which is a region removed during the zero loss deconvolution.