Characteristics of pyridine adsorption on Au(111) and Au(210) by EIS parameters fitting procedure

Some aspects of the application of electrochemical impedance spectroscopy to studies of solid electrode / solution interface, in the absence of faradaic processes, are analysed. In order to perform this analysis, gold electrodes with (111) and (210) crystallographic orientations in an aqueous solution containing 10 mmol dm-3 KF, as supporting electrolyte, and a pyridine concentration varying from 0.01 to 4.6 mmol dm-3, were used. The experimental data was analysed by using EQUIVCRT software, which utilises non-linear least squares routines, attributing to the solid electrode / solution interface behaviour described by an equivalent circuit with a resistance in series with a constant phase element. The results of this fitting procedure were analysed by the dependence on the electrode potential on two parameters: the pre-exponential factor, Y0, and the exponent n f, related with the phase angle shift. By this analysis it was possible to observe that the pyridine adsorption is strongly affected by the crystallographic orientation of the electrode surface and that the extent of deviation from ideal capacitive behaviour is mainly of interfacial origin.

Carbon Nanotubes as Material for Supercapacitor Electrodes

Electrochemical double-layer supercapacitors have an intermediate position between rechargeable batteries, which can store high amounts of energy, and dielectric capacitors, which have high output power. Supercapacitors are widely suggested to be used in automobiles (recuperation during braking, facilitate engine starting, electric stabilization of the system), industry (forklifts, elevators), hybrid off-road machinery and also in consumer electronics. Supercapacitor electrodes require highly porous material. Typically, activated carbon is used. Specific surface area of activated carbon is approximately 1000 m2 per gram. Carbon nanotubes represent one of prospective materials. According to numerous studies this material allows to improve the properties of supercapacitors. The task of this Master‘s Thesis was to test multiwalled carbon nanotubes and become confident with the testing methods.

Identification and in vitro production of Lactobacillus antagonists from women with or without bacterial vaginosis

Lactobacilli isolated from the vaginal tract of women with and without bacterial vaginosis (BV) were identified and characterized for the production of antagonists. Bacterial samples were isolated from healthy women (N = 16), from patients with clinical complaints but without BV (N = 30), and from patients with BV (N = 32). Identification was performed using amplified ribosomal DNA restriction analysis. Production of antagonistic compounds was evaluated by the double-layer diffusion technique using Gram-positive (N = 9) and Gram-negative bacteria (N = 6) as well as yeast (N = 5) as indicator strains. Of a total of 147 isolates, 133 were identified as pertaining to the genus Lactobacillus. Lactobacillus crispatus was the species most frequently recovered, followed by L. johnsonii and L. jensenii. Statistical analysis showed that L. crispatus was more frequent in individuals without BV (P < 0.05). A higher production of antagonists was noted in L. crispatus isolates from healthy women (P < 0.05). More acidic local pH and higher H2O2 production by isolated lactobacilli from healthy women suggest these mechanisms as the possible cause of this antagonism. In conclusion, a significant correlation was detected between the presence and antagonistic properties of certain species of Lactobacillus and the clinical status of the patients.

Collective behavior of laser-produced plasma from a multicomponent YBa2Cu3O7 target in air

The dynamics of diffusion of electrons and ions from the laser-produced plasma from a multielement superconducting material, namely YBa2Cu3O7, using a Q-switched Nd:YAG laser is investigated by time-resolved emission-spectroscopic techniques at various laser irradiances. It is observed that beyond a laser irradiance of 2.6 \xC3\x97 1011 W cm-2, the ejected plume collectively drifts away from the target with a sharp increase in velocity to 1.25 \xC3\x97 106 cm s-1, which is twice its velocity observed at lower laser irradiances. This sudden drift apparently occurs as a result of the formation of a charged double layer at the external plume boundary. This diffusion is collective, that is, the electrons and ions inside the plume diffuse together simultaneously and hence it is similar to the ambipolar diffusion of charged particles in a discharge plasma

Photothermal deflection studies of GaAs epitaxial layers

Photothermal beam deflection studies were carried out with GaAs epitaxial double layers grown on semi-insulating GaAs substrates. The impurity densities in thin epitaxial layers were found to influence the effective thermal diffusivity of the entire structure.

Spontane Strukturbildung in Mehrschichtsystemen unter Verwendung Molekularer Gläser

Den Schwerpunkt dieser Dissertation bildet zum einen die Entwicklung eines theoretischen Modells zur Beschreibung des Strukturbildungsprozesses in organisch/anorganischen Doppelschichtsystemen und zum anderen die Untersuchung der Übertragbarkeit dieser theoretisch gewonnenen Ergebnisse auf reale Systeme. Hierzu dienen systematische experimentelle Untersuchungen dieses Phänomens an einem Testsystem. Der Bereich der selbstorganisierenden Systeme ist von hohem wissenschaftlichen Interesse, erlaubt er doch die Realisierung von Strukturen, die nicht den Begrenzungen heutiger Techniken unterliegen, wie etwa der Beugung bei lithographischen Verfahren. Darüber hinaus liefert ein vertieftes Verständnis des Strukturbildungsprozesses auch eine Möglichkeit, im Falle entsprechender technischer Anwendungen Instabilitäten innerhalb der Schichtsysteme zu verhindern und somit einer Degradation der Bauteile entgegenzuwirken. Im theoretischen Teil der Arbeit konnte ein Modell im Rahmen der klassischen Elastizitätstheorie entwickelt werden, mit dessen Hilfe sich die Entstehung der Strukturen in Doppelschichtsystemen verstehen läßt. Der hier gefundene funktionale Zusammenhang zwischen der Periode der Strukturen und dem Verhältnis der Schichtdicken von organischer und anorganischer Schicht, wird durch die experimentellen Ergebnisse sehr gut bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, daß es technologisch möglich ist, über die Vorgabe der Schichtdicke in einem Materialsystem die Periodizität der entstehenden Strukturen vorzugeben. Darüber hinaus liefert das vorgestellte Modell eine Stabilitätsbedingung für die Schichtsysteme, die es ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt die dominierende Mode zu identifizieren. Ein Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen dieser Arbeit liegt auf der Strukturbildung innerhalb der Schichtsysteme. Das Testsystem wurde durch Aufbringen einer organischen Schicht - eines sog. Molekularen Glases - auf ein Glassubstrat realisiert, als Deckschicht diente eine Siliziumnitrid-Schicht. Es wurden Proben mit variierenden Schichtdicken kontrolliert erwärmt. Sobald die Temperatur des Schichtsystems in der Größenordnung der Glasübergangstemperatur des jeweiligen organischen Materials lag, fand spontan eine Strukturbildung auf Grund einer Spannungsrelaxation statt. Es ließen sich durch die Wahl einer entsprechenden Heizquelle unterschiedliche Strukturen realisieren. Bei Verwendung eines gepulsten Lasers, also einer kreisförmigen Wärmequelle, ordneten sich die Strukturen konzentrisch an, wohingegen sich ihre Ausrichtung bei Verwendung einer flächenhaften Heizplatte statistisch verteilte. Auffällig bei allen Strukturen war eine starke Modulation der Oberfläche. Ferner konnte in der Arbeit gezeigt werden, daß sich durch eine gezielte Veränderung der Spannungsverteilung innerhalb der Schichtsysteme die Ausrichtung der Strukturen (gezielt) manipulieren ließen. Unabhängig davon erlaubte die Variation der Schichtdicken die Realisierung von Strukturen mit einer Periodizität im Bereich von einigen µm bis hinunter zu etwa 200 nm. Die Kontrolle über die Ausrichtung und die Periodizität ist Grundvoraussetzung für eine zukünftige technologische Nutzung des Effektes zur kontrollierten Herstellung von Mikro- bzw. Nanostrukturen. Darüber hinaus konnte ein zunächst von der Strukturbildung unabhängiges Konzept eines aktiven Sensors für die optische Raster-Nahfeld-Mikroskopie vorgestellt werden, das das oben beschriebene System, bestehend aus einem fluoreszierenden Molekularen Glas und einer Siliziumnitrid-Deckschicht, verwendet. Erste theoretische und experimentelle Ergebnisse zeigen das technologische Potential dieses Sensortyps.

Magnetische Kopplungen in magneto-optischen Speicherschichten

Im Rahmen dieser Arbeit wurden magneto-optische Speicherschichten und ihre Kopplungen untereinander untersucht. Hierzu wurden zum Einen die für die magneto-optische Speichertechnologie "klassischen" Schichten aus RE/TM-Legierungen verwendet, zum Anderen aber auch erfolgreich Granate integriert, die bisher nicht in diesem Anwendungsgebiet verwendet wurden. Einleitend werden die magneto-optischen Verfahren, die resultierenden Anforderungen an die dünnen Schichten und die entsprechenden physikalischen Grundlagen diskutiert. Außerdem wird auf das Hochfrequenz-Sputtern von RE/TM-Legierungen eingegangen und die verwendeten magneto-optischen Messverfahren werden erläutert [Kap. 2 & 3]. Die Untersuchungen an RE/TM-Schichten bestätigen die aus der Literatur bekannten Eigenschaften. Sie lassen sich effektiv, und für magneto-optische Anwendungen geeignet, über RF-Sputtern herstellen. Die unmittelbaren Schicht-Parameter, wie Schichtdicke und Terbium-Konzentration, lassen sich über einfache Zusammenhänge einstellen. Da die Terbium-Konzentration eine Änderung der Kompensationstemperatur bewirkt, lässt sich diese mit Messungen am Kerr-Magnetometer überprüfen. Die für die Anwendung interessante senkrechte magnetische Anisotropie konnte ebenfalls mit den Herstellungsbedingungen verknüpft werden. Bei der Herstellung der Schichten auf einer glatten Glas-Oberfläche (Floatglas) zeigt die RE/TM-Schicht bereits in den ersten Lagen ein Wachstumsverhalten, das eine senkrechte Anisotropie bewirkt. Auf einer Quarzglas- oder Keramik-Oberfläche wachsen die ersten Lagen in einer durch das Substrat induzierten Struktur auf, danach ändert sich das Wachstumsverhalten stetig, bis eine senkrechte Anisotropie erreicht wird. Dieses Verhalten kann auch durch verschiedene Pufferschichten (Aluminium und Siliziumnitrid) nur unwesentlich beeinflusst werden [Kap. 5 & Kap. 6]. Bei der direkten Aufbringung von Doppelschichten, bestehend aus einer Auslese-Schicht (GdFeCo) auf einer Speicherschicht (TbFeCo), wurde die Austausch-Kopplung demonstriert. Die Ausleseschicht zeigt unterhalb der Kompensationstemperatur keine Kopplung an die Speicherschicht, während oberhalb der Kompensationstemperatur eine direkte Kopplung der Untergitter stattfindet. Daraus ergibt sich das für den MSR-Effekt erwünschte Maskierungsverhalten. Die vorher aus den Einzelschichten gewonnen Ergebnisse zu Kompensationstemperatur und Wachstumsverhalten konnten in den Doppelschichten wiedergefunden werden. Als Idealfall erweist sich hier die einfachste Struktur. Man bringt die Speicherschicht auf Floatglas auf und bedeckt diese direkt mit der Ausleseschicht [Kap. 7]. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, den Faraday-Effekt einer Granatschicht als verstärkendes Element zu nutzen. Im anwendungstauglichen, integrierten Schichtsystem konnten die kostengünstig, mit dem Sol-Gel-Verfahren produzierten, Granate die strukturellen Anforderungen nicht erfüllen, da sich während der Herstellung Risse und Löcher gebildet haben. Bei der experimentellen Realisierung mit einer einkristallinen Granatschicht und einer RE/TM-Schicht konnte die prinzipielle Eignung des Schichtsystems demonstriert werden [Kap. 8].

Preparation and applications of periodical gold nanoparticle arrays

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Anwendungen von periodischen Goldnanopartikel-Arrays (PPAs), die mit Hilfe von Nanosphären-Lithografie hergestellt wurden. In Abhängigkeit der verwendeten Nanosphären-Größe wurden dabei entweder kleine dreieckige Nanopartikel (NP) (bei Verwendung von Nanosphären mit einem Durchmesser von 330 nm) oder große dreieckige NPD sowie leicht gestreckte NP (bei Verwendung von Nanosphären mit einem Durchmesser von 1390 nm) hergestellt. Die Charakterisierung der PPAs erfolgte mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und optischer Spektroskopie. Die kleinen NP besitzen ein Achsverhältnis (AV) von 2,47 (Kantenlänge des NPs: (74+/-6) nm, Höhe: (30+/-4) nm. Die großen dreieckigen NP haben ein AV von 3 (Kantenlänge des NPs:(465+/-27) nm, Höhe: (1530+/-10) nm) und die leicht gestreckten NP (die aufgrund der Ausbildung von Doppelschichten ebenfalls auf der gleichen Probe erzeugt wurden) haben eine Länge von (364+/-16)nm, eine Breite von (150+/-20) nm und eine Höhe von (150+/-10)nm. Die optischen Eigenschaften dieser NP werden durch lokalisierte Oberflächenplasmon-Polariton Resonanzen (LPPRs) dominiert, d.h. von einem eingestrahlten elektromagnetischen Feld angeregte kollektive Schwingungen der Leitungsbandelektronen. In dieser Arbeit wurden drei signifikante Herausforderungen für Plasmonik-Anwendungen bearbeitet, welche die einzigartigen optischen Eigenschaften dieser NP ausnutzen. Erstens wurden Ergebnisse der selektiven und präzisen Größenmanipulation und damit einer Kontrolle der interpartikulären Abstände von den dreieckigen Goldnanopartikel mit Hilfe von ns-gepulstem Laserlicht präsentiert. Die verwendete Methode basiert hierbei auf der Größen- und Formabhängigkeit der LPPRs der NP. Zweitens wurde die sensorischen Fähigkeiten von Gold-NP ausgenutzt, um die Bildung von molekularen Drähten auf den PPAs durch schrittweise Zugabe von unterschiedlichen molekularen Spezies zu untersuchen. Hierbei wurde die Verschiebung der LSPPR in den optischen Spektren dazu ausgenutzt, die Bildung der Nanodrähte zu überwachen. Drittens wurden Experimente vorgestellt, die sich die lokale Feldverstärkung von NP zu nutze machen, um eine hochgeordnete Nanostrukturierung von Oberflächen mittels fs-gepulstem Laserlicht zu bewerkstelligen. Dabei zeigt sich, dass neben der verwendeten Fluenz die Polarisationsrichtung des eingestrahlten Laserlichts in Bezug zu der NP-Orientierung sowie die Größe der NP äußerst wichtige Parameter für die Nanostrukturierung darstellen. So konnten z.B. Nanolöcher erzeugt werden, die bei höheren Fluenzen zu Nanogräben und Nanokanälen zusammen wuchsen. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die in dieser Arbeit gewonnen Ergebnisse von enormer Wichtigkeit für weitere Anwendungen sind.

Seguimiento de áreas cruentas cubiertas con queratinocitos autólogos cultivados en suero autólogo: Estudio multicéntrico en Bogotá

En 2009 se presento la estandarización de cultivos de queratinocitos autólogos cultivados en suero autólogo. En este estudio los autores describen la efectividad de estos parches de regeneración de piel, para la cobertura de áreas cruentas con indicación de injerto de piel parcial. El porcentaje de epitelización del área cruenta fue el punto principal. Métodos: 47 pacientes fueron incluidos consecutivamente, equivalentes a 78 áreas cruentas. Las áreas fueron estratificadas según la profundidad: grupo 1:IIA (n=8) grupo 2: IIB (n=39); grupo 3,III (n=24) y grupo 4, etiología diferente: Otras (n=7). Todas las áreas fueron tratadas con injertos de queratinocitos autólogos cultivados en suero autólogo y se realizo registro fotográfico y del porcentaje de epitelización al día 5, 7, 15 y 30. Resultados: La efectividad de los injertos de queratinocitos autólogos es de 53.16% ± 46.46%. El porcentaje de epitelización es mayor para el grupo 1 (100%) y grupo 2 (62.79%) que para el grupo 3 (27.57%) y el grupo 4 (33.86%). Se encontró relación entre la interacción de las medianas del porcentaje de epitelización entre área corporal y grado de quemadura (p<0.001 KW) siendo mayor para el grupo 1 en todas las áreas, grupo 2 en cara, grupo 3 en tronco y grupo 4 en cara; y el menor porcentaje de epitelización en el grupo 3 y grupo 4 de las áreas ubicadas tronco. Conclusión: Los injertos de queratinocitos autólogos cultivados en suero autólogo son un método de cobertura eficaz para áreas cruentas producidas por quemaduras IIA y IIB independientemente del tamaño y la localización , y para las áreas cruentas pequeñas (<9cm2) de etiología diferente o grado III de profundidad. Palabras Clave: Cultivo queratinocitos, cobertura áreas cruentas, efectividad.

Condition number estimates for combined potential boundary integral operators in acoustic scattering

We study the classical combined field integral equation formulations for time-harmonic acoustic scattering by a sound soft bounded obstacle, namely the indirect formulation due to Brakhage-Werner/Leis/Panic, and the direct formulation associated with the names of Burton and Miller. We obtain lower and upper bounds on the condition numbers for these formulations, emphasising dependence on the frequency, the geometry of the scatterer, and the coupling parameter. Of independent interest we also obtain upper and lower bounds on the norms of two oscillatory integral operators, namely the classical acoustic single- and double-layer potential operators.

A well-posed integral equation formulation for three-dimensional rough surface scattering

We consider the problem of scattering of time-harmonic acoustic waves by an unbounded sound-soft rough surface. Recently, a Brakhage Werner type integral equation formulation of this problem has been proposed, based on an ansatz as a combined single- and double-layer potential, but replacing the usual fundamental solution of the Helmholtz equation with an appropriate half-space Green's function. Moreover, it has been shown in the three-dimensional case that this integral equation is uniquely solvable in the space L-2 (Gamma) when the scattering surface G does not differ too much from a plane. In this paper, we show that this integral equation is uniquely solvable with no restriction on the surface elevation or slope. Moreover, we construct explicit bounds on the inverse of the associated boundary integral operator, as a function of the wave number, the parameter coupling the single- and double-layer potentials, and the maximum surface slope. These bounds show that the norm of the inverse operator is bounded uniformly in the wave number, kappa, for kappa > 0, if the coupling parameter h is chosen proportional to the wave number. In the case when G is a plane, we show that the choice eta = kappa/2 is nearly optimal in terms of minimizing the condition number.

Acoustic scattering by mildly rough unbounded surfaces in three dimensions

For a nonlocally perturbed half- space we consider the scattering of time-harmonic acoustic waves. A second kind boundary integral equation formulation is proposed for the sound-soft case, based on a standard ansatz as a combined single-and double-layer potential but replacing the usual fundamental solution of the Helmholtz equation with an appropriate half- space Green's function. Due to the unboundedness of the surface, the integral operators are noncompact. In contrast to the two-dimensional case, the integral operators are also strongly singular, due to the slow decay at infinity of the fundamental solution of the three-dimensional Helmholtz equation. In the case when the surface is sufficiently smooth ( Lyapunov) we show that the integral operators are nevertheless bounded as operators on L-2(Gamma) and on L-2(Gamma G) boolean AND BC(Gamma) and that the operators depend continuously in norm on the wave number and on G. We further show that for mild roughness, i.e., a surface G which does not differ too much from a plane, the boundary integral equation is uniquely solvable in the space L-2(Gamma) boolean AND BC(Gamma) and the scattering problem has a unique solution which satisfies a limiting absorption principle in the case of real wave number.

Condition number estimates for combined potential integral operators in acoustics and their boundary element discretisation

We consider the classical coupled, combined-field integral equation formulations for time-harmonic acoustic scattering by a sound soft bounded obstacle. In recent work, we have proved lower and upper bounds on the $L^2$ condition numbers for these formulations, and also on the norms of the classical acoustic single- and double-layer potential operators. These bounds to some extent make explicit the dependence of condition numbers on the wave number $k$, the geometry of the scatterer, and the coupling parameter. For example, with the usual choice of coupling parameter they show that, while the condition number grows like $k^{1/3}$ as $k\to\infty$, when the scatterer is a circle or sphere, it can grow as fast as $k^{7/5}$ for a class of `trapping' obstacles. In this paper we prove further bounds, sharpening and extending our previous results. In particular we show that there exist trapping obstacles for which the condition numbers grow as fast as $\exp(\gamma k)$, for some $\gamma>0$, as $k\to\infty$ through some sequence. This result depends on exponential localisation bounds on Laplace eigenfunctions in an ellipse that we prove in the appendix. We also clarify the correct choice of coupling parameter in 2D for low $k$. In the second part of the paper we focus on the boundary element discretisation of these operators. We discuss the extent to which the bounds on the continuous operators are also satisfied by their discrete counterparts and, via numerical experiments, we provide supporting evidence for some of the theoretical results, both quantitative and asymptotic, indicating further which of the upper and lower bounds may be sharper.

TEM, XRD and AFM study of poly(o-ethoxyaniline) films: new evidence for the formation of conducting islands

The existence of conducting islands in polyaniline films has long been proposed in the literature, which would be consistent with conducting mechanisms based on hopping. Obtaining direct evidence of conducting islands, however, is not straightforward. In this paper, conducting islands were visualized in poly(o-ethoxyaniline) (POEA) films prepared at low pH, using Transmission Electron Microscopy (TEM) and atomic force spectroscopy (AFS). The size of the islands varied between 67 and 470 angstrom for a pH=3.0, with a larger average being obtained with AFS, probably due to the finite size effect of the atomic force microscopy tip. In AFS, the conducting islands were denoted by regions with repulsive forces due to the double-layer forces. On the basis of X-ray diffraction (XRD) patterns for POEA in the powder form, we infer that the conducting islands are crystalline, and therefore a POEA film is believed to consist of conducting islands dispersed in an insulating, amorphous matrix. From conductivity measurements we inferred the charge transport to be governed by a typical quasi-one dimensional variable range hopping (VRH) mechanism.

Novel electroluminescent devices containing Eu(3+)-(2-acyl-1,3-indandionate) complexes with TPPO ligand

Fabrication and electroluminescent properties of devices containing europium complexes of general formula [Eu(ACIND)(3)(TPPO)(2)], where ACIND, 2-acyl-1,3-indandionate ligands: and TPPO, triphenylphosphine oxide. as emitter layers are discussed. The double-layer devices based on these complexes present the following configurations: device 1: ITO/TPD/[Eu(AlND)(3)(TPPO)(2)]/Al: device 2: ITO/TPD/[Eu(ISOV-IND)(3)(TPPO)(2)]/Al and device 3: ITO/TPD/[Eu(BIND)(3)(TPPO)(2)]/Al, where AlND, 2-acetyl-1,3-indandionate; ISOVIND, 2-isovaleryl-1,3-indandionate; and BIND, 2-benzoyl-1,3-indandionate, respectively. These devices exhibited photo and electroluminescent emissions. An important characteristic presented by devices is that their electroluminescent (EL) spectra, in the region of (5)D(0) -> (7)F(J) (J = 0, 1, 2, 3 and 4) transitions of Eu(3+) ion, show profiles that are different from photoluminescent (PL) ones. In addition to narrow bands arising from intraconfigurational-4f(6) transitions, devices 1 and 2 also exhibited a broad band with maximum at around 500 nm which is assigned to electrophosphorescence from the indandionate ligands. On the other hand, EL spectra of device 3 present only narrow bands from (5)D(0) -> (7)F(J) transitions. [Eu(ACIND)(3)(TPPO)(2)] complexes are promising candidates to prepare efficient organic light-emitting devices (OLEDs) when compared with those containing Eu(3+)-complexes of aliphatic beta-diketonate anions. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.