965 resultados para spin-dependent short-range interaction
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Diese Arbeit stellt eine ausführliche Studie fundamentaler Eigenschaften der Kalzit CaCO3(10.4) und verwandter Mineraloberflächen dar, welche nicht nur durch die Verwendung von Nichtkontakt Rasterkraftmikroskopie, sondern hauptsächlich durch die Messung von Kraftfeldern ermöglicht wurde. Die absolute Oberflächenorientierung sowie der hierfür zugrundeliegende Prozess auf atomarer Skala konnten erfolgreich für die Kalzit (10.4) Oberfläche identifiziert werden.rnDie Adsorption chiraler Moleküle auf Kalzit ist relevant im Bereich der Biomineralisation, was ein Verständnis der Oberflächensymmetrie unumgänglich macht. Die Messung des Oberflächenkraftfeldes auf atomarer Ebene ist hierfür ein zentraler Aspekt. Eine solche Kraftkarte beleuchtet nicht nur die für die Biomineralisation wichtige Wechselwirkung der Oberfläche mit Molekülen, sondern enthält auch die Möglichkeit, Prozesse auf atomarer Skala und damit Oberflächeneigenschaften zu identifizieren.rnDie Einführung eines höchst flexiblen Messprotokolls gewährleistet die zuverlässige und kommerziell nicht erhältliche Messung des Oberflächenkraftfeldes. Die Konversion der rohen ∆f Daten in die vertikale Kraft Fz ist jedoch kein trivialer Vorgang, insbesondere wenn Glätten der Daten in Frage kommt. Diese Arbeit beschreibt detailreich, wie Fz korrekt für die experimentellen Bedingungen dieser Arbeit berechnet werden können. Weiterhin ist beschrieben, wie Lateralkräfte Fy und Dissipation Γ erhalten wurden, um das volle Potential dieser Messmethode auszureizen.rnUm Prozesse auf atomarer Skala auf Oberflächen zu verstehen sind die kurzreichweitigen, chemischen Kräfte Fz,SR von größter Wichtigkeit. Langreichweitige Beiträge müssen hierzu an Fz angefittet und davon abgezogen werden. Dies ist jedoch eine fehleranfällige Aufgabe, die in dieser Arbeit dadurch gemeistert werden konnte, dass drei unabhängige Kriterien gefunden wurden, die den Beginn zcut von Fz,SR bestimmen, was für diese Aufgabe von zentraler Bedeutung ist. Eine ausführliche Fehleranalyse zeigt, dass als Kriterium die Abweichung der lateralen Kräfte voneinander vertrauenswürdige Fz,SR liefert. Dies ist das erste Mal, dass in einer Studie ein Kriterium für die Bestimmung von zcut gegeben werden konnte, vervollständigt mit einer detailreichen Fehleranalyse.rnMit der Kenntniss von Fz,SR und Fy war es möglich, eine der fundamentalen Eigenschaften der CaCO3(10.4) Oberfläche zu identifizieren: die absolute Oberflächenorientierung. Eine starke Verkippung der abgebildeten Objekte
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Major histocompatibility complex (MHC) II proteins bind peptide fragments derived from pathogen antigens and present them at the cell surface for recognition by T cells. MHC proteins are divided into Class I and Class II. Human MHC Class II alleles are grouped into three loci: HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. They are involved in many autoimmune diseases. In contrast to HLA-DR and HLA-DQ proteins, the X-ray structure of the HLA-DP2 protein has been solved quite recently. In this study, we have used structure-based molecular dynamics simulation to derive a tool for rapid and accurate virtual screening for the prediction of HLA-DP2-peptide binding. A combinatorial library of 247 peptides was built using the "single amino acid substitution" approach and docked into the HLA-DP2 binding site. The complexes were simulated for 1 ns and the short range interaction energies (Lennard-Jones and Coulumb) were used as binding scores after normalization. The normalized values were collected into quantitative matrices (QMs) and their predictive abilities were validated on a large external test set. The validation shows that the best performing QM consisted of Lennard-Jones energies normalized over all positions for anchor residues only plus cross terms between anchor-residues.
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We demonstrate that the short-range spin correlator < S(i)center dot S(j)>, a fundamental measure of the interaction between adjacent spins, can be directly measured in certain insulating magnets. We present magnetostriction data for the insulating organic compound NiCl(2)-4SC(NH(2))(2), and show that the magnetostriction as a function of field is proportional to the dominant short-range spin correlator. Furthermore, the constant of proportionality between the magnetostriction and the spin correlator gives information about the spin-lattice interaction. Combining these results with the measured Young's modulus, we are able to extract dJ/dz, the dependence of the superexchange constant J on the Ni interionic distance z.
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We investigate the phase transition in a strongly disordered short-range three-spin interaction model characterized by the absence of time-reversal symmetry in the Hamiltonian. In the mean-field limit the model is well described by the Adam-Gibbs-DiMarzio scenario for the glass transition; however, in the short-range case this picture turns out to be modified. The model presents a finite temperature continuous phase transition characterized by a divergent spin-glass susceptibility and a negative specific-heat exponent. We expect the nature of the transition in this three-spin model to be the same as the transition in the Edwards-Anderson model in a magnetic field, with the advantage that the strong crossover effects present in the latter case are absent.
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We consider random generalizations of a quantum model of infinite range introduced by Emch and Radin. The generalizations allow a neat extension from the class l (1) of absolutely summable lattice potentials to the optimal class l (2) of square summable potentials first considered by Khanin and Sinai and generalised by van Enter and van Hemmen. The approach to equilibrium in the case of a Gaussian distribution is proved to be faster than for a Bernoulli distribution for both short-range and long-range lattice potentials. While exponential decay to equilibrium is excluded in the nonrandom l (1) case, it is proved to occur for both short and long range potentials for Gaussian distributions, and for potentials of class l (2) in the Bernoulli case. Open problems are discussed.
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In der vorliegenden Dissertation dient ein einfaches Konzept zur Systematisierung der Suche nach neuen Materialien mit hoher Spinpolarisation. Dieses Konzept basiert auf zwei semi-empirischen Modellen. Zum einen kann die Slater-Pauling Regel zur Abschätzung magnetischer Momente verwendet werden. Dieses Modell wird dabei durch Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Das zweites Modell kann insbesondere für die Co2YZ Heusler Verbindungen beim Vergleich ihrer magnetischen Eigenschaften gefunden werden. Für diese Verbindungen ergibt sich eine scheinbare lineare Abhängigkeit der Curie-Temperatur beim Auftragen als Funktion des magnetischen Momentes. Angeregt durch diese Modelle wurde die Heusler Verbindung Co2FeSi nochmals detailliert im Hinblick auf ihre geometrische und magnetische Struktur hin untersucht. Als Methoden dienten dabei die Pulver-Röntgenbeugung, die EXAFS Spektroskopie, Röntgen Absorptions- and Mößbauer Spektroskopie sowie Hoch- und Tieftemperatur Magnetometrie, XMCD and DSC. Die Messungen zeigten, dass es sich bei Co2FeSi um das Material mit dem höchsten magnetischen Moment (6 B) und der höchsten Curie Temperatur (1100 K) sowohl in der Klasse der Heusler Verbindungen als auch in der Klasse der halbmetallischen Ferromagnete handelt. Zusätzlich werden alle experimentellen Ergebnisse durch detaillierte Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Die gleichen Konzepte wurden verwendet, um die Eigenschaften der Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl vorherzusagen. Die elektronische Struktur und die spektroskopischen Eigenschaften wurden mit der voll-relativistischen Korringa-Kohn-Rostocker Methode berechnet, unter Verwendung kohärenter Potentialnäherungen um der zufälligen Verteilung von Cr und Fe Atomen sowie zufälliger Unordnung Rechnung zu tragen. Magnetische Effekte wurden durch die Verwendung Spin-abhängiger Potentiale im Rahmen der lokalen Spin-Dichte-Näherung mit eingeschlossen. Die strukturellen und chemischen Eigenschaften der quaternären Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl wurden an Pulver und Bulkproben gemessen. Die Fernordnung wurde mit der Pulver Röntgenbeugung und Neutronenbeugung untersucht, während die Nahordnung mit der EXAFS Spektroskopie aufgeklärt wurde. Die magnetische Struktur von Pulver und Bulkproben wurde mitttels 57Fe-Mößbauer Spektroskopie gemessen. Die chemische Zusammensetzung wurde durch XPS analysiert. Die Ergebnisse dieser Methoden wurden verglichen, um eine Einsicht in die Unterschiede zwischen Oberflächen und Volumeneigenschaften zu erlangen sowie in das Auftreten von Fehlordnung in solchen Verbindungen. Zusätzlich wurde XMCD an den L3,2 Kanten von Co, Fe, and Cr gemessen, um die elementspezifischen magnetischen Momente zu bestimmen. Rechnungen und Messungen zeigen dabei eine Zunahme des magnetischen Momentes bei steigendem Fe-Anteil. Resonante Photoemission mit weicher Röntgenstrahlung sowie Hochenergie Photoemission mit harter Röntgenstrahlung wurden verwendet, um die Zustandsdichte der besetzten Zustände in Co2Cr0.6Fe0.4Al zu untersuchen. Diese Arbeit stellt außerdem eine weitere, neue Verbindung aus der Klasse der Heusler Verbindungen vor. Co2CrIn ist L21 geordnet, wie Messungen mittels Pulver Röntgenbeugung zeigen. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit magnetometrisch bestimmt. Co2CrIn ist weichmagnetisch mit einer Sättigungsmagnetisierung von 1.2B bei 5 K. Im Gegensatz zu den bereits oben erwähnten Co2YZ Heusler Verbindungen ist Co2CrIn kein halbmetallischer Ferromagnet. Im Rahmen dieser Arbeit wird weiterhin eine Regel zur Vorhersage von halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagneten in der Klasse der Heusler Verbindungen vorgestellt. Dieses Konzept resultiert aus der Kombination der Slater-Pauling Regel mit der Kübler-Regel. Die Kübler Regel besagt, dass Mn auf der Y Position zu einem hoch lokalisierten magnetischen Moment tendiert. Unter Verwendung dieses neuen Konzeptes werden für einige Kandidaten in der Klasse der Heusler Verbindungen die Eigenschaft des halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagnetismus vorhergesagt. Die Anwendung dieses Konzeptes wird anhand von Rechnungen zur elektronischen Struktur bestätigt.
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Precise quasielastic and alpha-transfer excitation functions, at theta(lab) = 161 degrees, have been measured at energies near the Coulomb barrier for the (16)O + (63)Cu system. This is the first time reported quasielastic barrier distribution for a medium odd-A nucleus target deduced from the data. Additional elastic scattering angular distributions data available in the literature for this system were also used in the investigation of the role of several individual channels in the reaction dynamics, by comparing the data with free-parameter coupled-channels calculations. In order to do so, the nucleus-nucleus bare potential has a double-folding potential as the real component and only a very short-range imaginary potential. The quasielastic barrier distribution has been shown to be a powerful tool in this analysis at the barrier region. A high collectivity of the (63)Cu was observed, mainly due to the strong influence of its 5/2-and 7/2-states on all reaction channels investigated. A striking influence of the reorientation of the ground-state target-spin on the elastic cross sections, taken at backward angles, was also observed.
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This is the first in a series of three articles which aimed to derive the matrix elements of the U(2n) generators in a multishell spin-orbit basis. This is a basis appropriate to many-electron systems which have a natural partitioning of the orbital space and where also spin-dependent terms are included in the Hamiltonian. The method is based on a new spin-dependent unitary group approach to the many-electron correlation problem due to Gould and Paldus [M. D. Gould and J. Paldus, J. Chem. Phys. 92, 7394, (1990)]. In this approach, the matrix elements of the U(2n) generators in the U(n) x U(2)-adapted electronic Gelfand basis are determined by the matrix elements of a single Ll(n) adjoint tensor operator called the del-operator, denoted by Delta(j)(i) (1 less than or equal to i, j less than or equal to n). Delta or del is a polynomial of degree two in the U(n) matrix E = [E-j(i)]. The approach of Gould and Paldus is based on the transformation properties of the U(2n) generators as an adjoint tensor operator of U(n) x U(2) and application of the Wigner-Eckart theorem. Hence, to generalize this approach, we need to obtain formulas for the complete set of adjoint coupling coefficients for the two-shell composite Gelfand-Paldus basis. The nonzero shift coefficients are uniquely determined and may he evaluated by the methods of Gould et al. [see the above reference]. In this article, we define zero-shift adjoint coupling coefficients for the two-shell composite Gelfand-Paldus basis which are appropriate to the many-electron problem. By definition, these are proportional to the corresponding two-shell del-operator matrix elements, and it is shown that the Racah factorization lemma applies. Formulas for these coefficients are then obtained by application of the Racah factorization lemma. The zero-shift adjoint reduced Wigner coefficients required for this procedure are evaluated first. All these coefficients are needed later for the multishell case, which leads directly to the two-shell del-operator matrix elements. Finally, we discuss an application to charge and spin densities in a two-shell molecular system. (C) 1998 John Wiley & Sons.
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This is the second in a series of articles whose ultimate goal is the evaluation of the matrix elements (MEs) of the U(2n) generators in a multishell spin-orbit basis. This extends the existing unitary group approach to spin-dependent configuration interaction (CI) and many-body perturbation theory calculations on molecules to systems where there is a natural partitioning of the electronic orbital space. As a necessary preliminary to obtaining the U(2n) generator MEs in a multishell spin-orbit basis, we must obtain a complete set of adjoint coupling coefficients for the two-shell composite Gelfand-Paldus basis. The zero-shift coefficients were obtained in the first article of the series. in this article, we evaluate the nonzero shift adjoint coupling coefficients for the two-shell composite Gelfand-Paldus basis. We then demonstrate that the one-shell versions of these coefficients may be obtained by taking the Gelfand-Tsetlin limit of the two-shell formulas. These coefficients,together with the zero-shift types, then enable us to write down formulas for the U(2n) generator matrix elements in a two-shell spin-orbit basis. Ultimately, the results of the series may be used to determine the many-electron density matrices for a partitioned system. (C) 1998 John Wiley & Sons, Inc.
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We introduce a conceptual model for the in-plane physics of an earthquake fault. The model employs cellular automaton techniques to simulate tectonic loading, earthquake rupture, and strain redistribution. The impact of a hypothetical crustal elastodynamic Green's function is approximated by a long-range strain redistribution law with a r(-p) dependance. We investigate the influence of the effective elastodynamic interaction range upon the dynamical behaviour of the model by conducting experiments with different values of the exponent (p). The results indicate that this model has two distinct, stable modes of behaviour. The first mode produces a characteristic earthquake distribution with moderate to large events preceeded by an interval of time in which the rate of energy release accelerates. A correlation function analysis reveals that accelerating sequences are associated with a systematic, global evolution of strain energy correlations within the system. The second stable mode produces Gutenberg-Richter statistics, with near-linear energy release and no significant global correlation evolution. A model with effectively short-range interactions preferentially displays Gutenberg-Richter behaviour. However, models with long-range interactions appear to switch between the characteristic and GR modes. As the range of elastodynamic interactions is increased, characteristic behaviour begins to dominate GR behaviour. These models demonstrate that evolution of strain energy correlations may occur within systems with a fixed elastodynamic interaction range. Supposing that similar mode-switching dynamical behaviour occurs within earthquake faults then intermediate-term forecasting of large earthquakes may be feasible for some earthquakes but not for others, in alignment with certain empirical seismological observations. Further numerical investigation of dynamical models of this type may lead to advances in earthquake forecasting research and theoretical seismology.
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We use a simple model of associating fluids which consists of spherical particles having a hard-core repulsion, complemented by three short-ranged attractive sites on the surface (sticky spots). Two of the spots are of type A and one is of type B; the bonding interactions between each pair of spots have strengths epsilon(AA), epsilon(BB), and epsilon(AB). The theory is applied over the whole range of bonding strengths and the results are interpreted in terms of the equilibrium cluster structures of the phases. In addition to our numerical results, we derive asymptotic expansions for the free energy in the limits for which there is no liquid-vapor critical point: linear chains (epsilon(AA)not equal 0, epsilon(AB)=epsilon(BB)=0), hyperbranched polymers (epsilon(AB)not equal 0, epsilon(AA)=epsilon(BB)=0), and dimers (epsilon(BB)not equal 0, epsilon(AA)=epsilon(AB)=0). These expansions also allow us to calculate the structure of the critical fluid by perturbing around the above limits, yielding three different types of condensation: of linear chains (AA clusters connected by a few AB or BB bonds); of hyperbranched polymers (AB clusters connected by AA bonds); or of dimers (BB clusters connected by AA bonds). Interestingly, there is no critical point when epsilon(AA) vanishes despite the fact that AA bonds alone cannot drive condensation.
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Crystallographic data about T-Cell Receptor - peptide - major histocompatibility complex class I (TCRpMHC) interaction have revealed extremely diverse TCR binding modes triggering antigen recognition. Understanding the molecular basis that governs TCR orientation over pMHC is still a considerable challenge. We present a simplified rigid approach applied on all non-redundant TCRpMHC crystal structures available. The CHARMM force field in combination with the FACTS implicit solvation model is used to study the role of long-distance interactions between the TCR and pMHC. We demonstrate that the sum of the coulomb interactions and the electrostatic solvation energies is sufficient to identify two orientations corresponding to energetic minima at 0° and 180° from the native orientation. Interestingly, these results are shown to be robust upon small structural variations of the TCR such as changes induced by Molecular Dynamics simulations, suggesting that shape complementarity is not required to obtain a reliable signal. Accurate energy minima are also identified by confronting unbound TCR crystal structures to pMHC. Furthermore, we decompose the electrostatic energy into residue contributions to estimate their role in the overall orientation. Results show that most of the driving force leading to the formation of the complex is defined by CDR1,2/MHC interactions. This long-distance contribution appears to be independent from the binding process itself, since it is reliably identified without considering neither short-range energy terms nor CDR induced fit upon binding. Ultimately, we present an attempt to predict the TCR/pMHC binding mode for a TCR structure obtained by homology modeling. The simplicity of the approach and the absence of any fitted parameters make it also easily applicable to other types of macromolecular protein complexes.
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We propose a definition of classical differential cross sections for particles with essentially nonplanar orbits, such as spinning ones. We give also a method for its computation. The calculations are carried out explicitly for electromagnetic, gravitational, and short-range scalar interactions up to the linear terms in the slow-motion approximation. The contribution of the spin-spin terms is found to be at best 10-6 times the post-Newtonian ones for the gravitational interaction.