Convergent variational calculation of positronium-hydrogen-atom scattering lengths

We present a convergent variational basis-set calculational scheme for elastic scattering of the positronium atom by the hydrogen atom in S wave. Highly correlated trial functions with appropriate symmetry are needed to achieve convergence. We report convergent results for scattering lengths in atomic units for both singlet (= 3.49 +/-0.20) and triplet (= 2.46 +/-0.10) states.

Nonadiabatic calculations of the oscillator strengths for the helium atom in the hyperspherical adiabatic approach

Energies and wavefunctions are calculated for the bound states of the helium atom in the hyperspherical adiabatic approach by the full inclusion of nonadiabatic couplings. We show that the use of appropriate asymptotic radial boundary conditions not only allows the efficient calculation of energies accurate up to a few ppm for the ground state but also gives increasingly precise results for high-lying excited states with a unique set of equations. The accuracy of the wavefunctions is demonstrated by the calculation of oscillator strengths in the length form for transitions between stares ii S-1(e) and (n + 1) P-1(0) up to n = 29, in agreement with variational calculations.

Variational calculation of positronium-helium-atom scattering length

A basis-set calculation scheme for S-waves Ps-He elastic scattering below the lowest inelastic threshold was formulated using a variational expression for the transition matrix. The scheme was illustrated numerically by calculating the scattering length in the electronic doublet state: a=1.0±0.1 a.u.

Crystal and molecular structure of dinuclear palladium(II) complex containing nitrogen and phosphorus donor ligands, [Pd2(N3)4(PPh3)2(μ-ted)]

The dinuclear azido-palladium(II) complex [Pd2(N3)4(PPh3)2(μ-ted)], where PPh3 = triphenylphosphine and ted = triethylenediamine, was synthesized and characterized by single-crystal X-ray diffraction. The title compound was crystallized in a triclinic system, space group P1 with a = 11.5875(2)Å, b = 13.0817(3)Å, c = 15.2618(3)Å, α = 93.306(2)°, β =110.040(1)°, γ = 98.486(1)°, V = 2134.95(8)Å3, Z = 2. Each Pd(II) center displays a distorted squareplanar coordination environment formed by two N atoms from two trans terminally coordinated azido groups, one P atom from the phosphine and one N atom from the bridging ted ligand. 2008 © The Japan Society for Analytical Chemistry.

Prediction of dopant atom distribution on nanocrystals using thermodynamic arguments

A theoretical approach aiming at the prediction of segregation of dopant atoms on nanocrystalline systems is discussed here. It considers the free energy minimization argument in order to provide the most likely dopant distribution as a function of the total doping level. For this, it requires as input (i) a fixed polyhedral geometry with defined facets, and (ii) a set of functions that describe the surface energy as a function of dopant content for different crystallographic planes. Two Sb-doped SnO2 nanocrystalline systems with different morphology and dopant content were selected as a case study, and the calculation of the dopant distributions expected for them is presented in detail. The obtained results were compared to previously reported characterization of this system by a combination of HRTEM and surface energy calculations, and both methods are shown to be equivalent. Considering its application pre-requisites, the present theoretical approach can provide a first estimation of doping atom distribution for a wide range of nanocrystalline systems. We expect that its use will support the reduction of experimental effort for the characterization of doped nanocrystals, and also provide a solution to the characterization of systems where even state-of-art analytical techniques are limited.

Optical spectrum of bottom-up graphene nanoribbons: towards efficient atom-thick excitonic solar cells

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

Finite-difference calculation of donor energy levels in a spherical quantum dot subject to a magnetic field

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

An infinite level atom coupled to a heat bath

Wir untersuchen die Mathematik endlicher, an ein Wärmebad gekoppelter Teilchensysteme. Das Standard-Modell der Quantenelektrodynamik für Temperatur Null liefert einen Hamilton-Operator H, der die Energie von Teilchen beschreibt, welche mit Photonen wechselwirken. Im Heisenbergbild ist die Zeitevolution des physikalischen Systems durch die Wirkung einer Ein-Parameter-Gruppe auf eine Menge von Observablen A gegeben: Diese steht im Zusammenhang mit der Lösung der Schrödinger-Gleichung für H. Um Zustände von A, welche das physikalische System in der Nähe des thermischen Gleichgewichts zur Temperatur T darstellen, zu beschreiben, folgen wir dem Ansatz von Jaksic und Pillet, eine Darstellung von A zu konstruieren. Die Vektoren in dieser Darstellung definieren die Zustände, die Zeitentwicklung wird mit Hilfe des Standard Liouville-Operators L beschrieben. In dieser Doktorarbeit werden folgende Resultate bewiesen bzw. hergeleitet: - die Konstuktion einer Darstellung - die Selbstadjungiertheit des Standard Liouville-Operators - die Existenz eines Gleichgewichtszustandes in dieser Darstellung - der Limes des physikalischen Systems für große Zeiten.

Modellkomplexe oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden und Spin-Crossover-Verbindungen als Chemosensoren

Der erste Teil der hier vorgestellten Arbeit verfolgt die Synthese potentieller Modellverbindungen oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden. Dazu wurden zwei Ligandensysteme mit unterschiedlich raumerfüllenden Alkyl-Substituenten modifiziert und auf ihre koordinativen Eigenschaften hin untersucht. Für das Ligandensystem auf Basis des Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ols konnten fünf Derivate (H3L1, H3L2A,H3L2B, H3L3, H3L4), für das zweite verwendete Ligandensystem auf Basis des 1H-3,5-Bis-(salicylidenaminomethyl)-pyrazols konnten zwei weitere Derivate (H3L5A, H3L5B) dargestellt und zu Koordinationsverbindungen umgesetzt werden.rnFür den hier verwendeten Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ol Liganden H3L1, welcher die geringsten sterischen Anforderungen stellt, konnten mono-, tri- und tetranukleare Koordinationsverbindungen synthetisiert werden. Dabei gelingt es dem Liganden, sich sowohl in planarer als auch in unterschiedlich stark gewinkelter Konformation um ein oder mehrere Metallzentren anzuordnen, wobei der Ligand ein N2O2- seines N2O3-Donorsets zur Koordination nutzt. Die Verbindung {[Ni7(HL1)2(L1)2(OBz)4(OMe)(H2O)]}n zeigt, dass eine Verkettung der so gestalteten dreikernigen Einheiten über das freie Propanol-Sauerstoffatomdes Ligandenrückgrats möglich ist. Mit zunehmendem sterischen Anspruch der angefügten Alkylsubstituenten nimmt die geometrische Flexibilität und somit das Potential des Liganden zur Ausbildung höhernuklearer Strukturen ab. So ist für Liganden mit mittlerem sterischen Anspruch neben mononuklearen Komplexen noch die Gestaltung dinuklearer Systeme möglich. Erhöht man den sterischen Anspruch des Liganden weiter, findet nur noch eine Reaktion zu mononuklearen Verbindungen statt.rnMit den Pyrazol-basierten Ligandensystemen H3L5A und H3L5B konnten dinukleare Kupfer- und Nickelverbindungen synthetisiert werden.rnDer zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Gestaltung von Spin-Crossover Systemen (SCO). Dazu soll ein Spinübergang innerhalb des gestalteten schaltbaren Systems an die Anwesenheit eines Signalstoffs gekoppelt werden, so dass diese SCO-Verbindung als Sensor für den Signalstoff eingesetzt werden kann. Dazu wurden zwei unterschiedliche Ansätze entwickelt und untersucht.rnDie erste Methode beruht auf der Kombination eines zum Spin-Crossover befähigten Metallzentrums, eines Capping-Liganden, eines zur Signalstofferkennung funktionalisierten Co-Liganden sowie eines entsprechenden Signalstoffs. Als Capping-Liganden wurden tetra- und pentadentateLigandensysteme eingesetzt und mit unterschiedlich Picolyl-substituierten Monoaza-[12]-krone-4-Derivaten umgesetzt, wobei die Monoazakrone zur Komplexierung des Signalstoffs,hier in Form eines Alkalimetallions, zur Verfügung steht. Nach dieser ersten Methode konnten im Zeitraum dieser Arbeit noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden.rnEine vielversprechende zweite Möglichkeit beruht auf der Verwendung eines mehrzähnigen, etablierten Spin-Crossover Liganden,welcher in seiner Peripherie mit einer Bindungstasche zur Aufnahme des Signalstoffmodifiziert wird.Mit Hilfe des so gestalteten Liganden 4'-(4'''-Benzo-[15]-krone-5)-methyloxy-2,2':6',2''-terpyridin ([b15c5]-tpy) gelang die Umsetzung zu entsprechenden Eisen(II)- und Kobalt(II)komplexen der Zusammensetzung [M([b15c5]-tpy)2]2+. Alle synthetisierten Eisen(II)-Komplexe liegen aufgrund der hohen Ligandenfeldstärke des Terpyridins über einen Temperaturbereich von 300 – 400 K in ihrer diamagnetischen Low Spin Form vor. Die entsprechenden Kobalt(II)-Komplexe zeigen über einen Temperaturbereich von 2 – 350 K ein kontinuierliches, aber unvollständiges Spin-Crossover Verhalten.rnDer Einfluss von Signalstoffen auf das Spin-Crossover Verhalten der Kobalt(II)-Systeme wurde in einem ersten Versuch unter der Verwendung von Natriumionen als Signalstoff untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass Natriumionen für dieses System zwar nicht als Auslöser eines SCO verwendet werden können, sie aber dennoch eine starke Auswirkung auf den Verlauf des Spin-Crossovers haben.

Energetic neutral atom imaging of the lunar surface

Since the Moon is not shielded by a global magnetic field or by an atmosphere, solar wind plasma impinges onto the lunar surface almost unhindered. Until recently, it was assumed that almost all of the impinging solar wind ions are absorbed by the surface. However, recent Interstellar Boundary Explorer, Chandrayaan-1, and Kaguya observations showed that the interaction process between the solar wind ions and the lunar surface is more complex than previously assumed. In contrast to previous assumptions, a large fraction of the impinging solar wind ions is backscattered as energetic neutral atoms. Using the complete Chandrayaan-1 Energetic Neutral Analyzer data set, we compute a global solar wind reflection ratio of 0.16 ± 0.05 from the lunar surface. Since these backscattered neutral particles are not affected by any electric or magnetic fields, each particle's point of origin on the lunar surface can be determined in a straight-forward manner allowing us to create energetic neutral atom maps of the lunar surface. The energetic neutral atom measurements recorded by the Chandrayaan-1 Energetic Neutral Analyzer cover ˜89% of the lunar surface, whereby the lunar farside is almost completely covered. We analyzed all available energetic neutral atom measurements recorded by the Chandrayaan-1 Energetic Neutral Analyzer to create the first global energetic neutral hydrogen maps of the lunar surface.

Synthetic, EPR spectroscopic, magnetic and X-ray crystallographic structural studies on copper(II) complexes of the tridentate N2S donor ligand formed from 6-methyl-2-formylpyridine and S-methyldithiocarbazate (Hmpsme)

New copper(II) complexes of general empirical formula, Cu(mpsme)X center dot xCH(3)COCH(3) (mpsme = anionic form of the 6-methyl-2-formylpyridine Schiff base of S-methyldithiocarbazate; X = Cl, N-3, NCS, NO3; x = 0, 0.5) have been synthesized and characterized by IR, electronic, EPR and susceptibility measurements. Room temperature mu(eff) values for the complexes are in the range 1.75-2.1 mu(beta) typical of uncoupled or weakly coupled Cu(II) centres. The EPR spectra of the [Cu(mpsme)X] (X = Cl, N-3, NO3, NCS) complexes reveal a tetragonally distorted coordination sphere around the mononuclear Cu(II) centre. We have exploited second derivative EPR spectra in conjunction with Fourier filtering (sine bell and Hamming functions) to extract all of the nitrogen hyperfine coupling matrices. While the X-ray crystallography of [Cu(mpsme)NCS] reveals a linear polymer in which the thiocyanate anion bridges the two copper(II) ions, the EPR spectra in solution are typical of a magnetically isolated monomeric Cu(II) centres indicating dissociation of the polymeric chain in solution. The structures of the free ligand, Hmpsme and the {[Cu(mpsme)NO3] center dot 0.5CH(3)COCH(3)}(2) and [Cu(mpsme)NCS](n) complexes have been determined by X-ray diffraction. The {[Cu(mpsme)NO3]0.5CH(3)COCH(3)}(2) complex is a centrosymmetric dimer in which each copper atom adopts a five-coordinate distorted square-pyramidal geometry with an N2OS2 coordination environment, the Schiff base coordinating as a uninegatively charged tridentate ligand chelating through the pyridine and azomethine nitrogen atoms and the thiolate, an oxygen atom of a unidentate nitrato ligand and a bridging sulfur atom from the second ligand completing the coordination sphere. The [Cu(mpsme)(NCS)](n) complex has a novel staircase-like one dimensional polymeric structure in which the NCS- ligands bridge two adjacent copper(II) ions asymmetrically in an end-to-end fashion providing its nitrogen atom to one copper and the sulfur atom to the other. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nickel(II) complexes of whole set of the simple ethylenediaminetetracarboxylate ligands:DFT study of complexes invoking molecular orbital and configurational analysis

The whole set of the nickel(II) complexes with no derivatized edta-type hexadentate ligands has been investigated from their structural and electronic properties. Two more complexes have been prepared in order to complete the whole set: trans(O5)-[Ni(ED3AP)]2- and trans(O5O6)-[Ni(EDA3P)]2- complexes. trans(O5) geometry has been verified crystallographically and trans(O5O6) geometry of the second complex has been predicted by the DFT theory and spectral analysis. Mutual dependance has been established between: the number of the five-membered carboxylate rings, octahedral/tetrahedral deviation of metal-ligand/nitrogen-neighbour-atom angles and charge-transfer energies (CTE) calculated by the Morokuma’s energetic decomposition analysis; energy of the absorption bands and HOMO–LUMO gap.