Effect of Different Solvent Ratios (Water/Ethylene Glycol) on the Growth Process of CaMoO4 Crystals and Their Optical Properties

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

BaZrO3 Photoluminescence Property: An Ab Initio Analysis of Structural Deformation and Symmetry Changes

This article reports a theoretical study based on experimental results for barium zirconate, BaZrO3 (BZ) thin films, using periodic mechanic quantum calculations to analyze the symmetry change in a structural order-disorder simulation. Four periodic models were simulated using CRYSTAL98 code to represent the ordered and disordered BZ structures. The results were analyzed in terms of the energy level diagrams and atomic orbital distributions to explain and understand the BZ photoluminescence properties (PL) at room temperature for the disordered structure based on structural deformation and symmetry changes. (C) 2009 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem 111: 694-701, 2011

Electronic and structural properties of the (10(1)over-bar0) and (11(2)over-bar0) ZnO surfaces

The structural and electronic properties of ZnO (10 (1) over bar0) and (11 (2) over bar0) surfaces were investigated by means of density functional theory applied to periodic calculations at B3LYP level. The stability and relaxation effects for both surfaces were analyzed. The electronic and energy band properties were discussed on the basis of band structure as well as density of states. There is a significant relaxation in the (10 (1) over bar0) as compared to the (11 (2) over bar0) terminated surfaces. The calculated direct gap is 3.09, 2.85, and 3.09 eV for bulk, (10 (1) over bar0), and (11 (2) over bar0) surfaces, respectively. The band structures for both surfaces are very similar.

Strong violet-blue light photoluminescence emission at room temperature in SrZrO3: Joint experimental and theoretical study

Ultrafine ordered and disordered SrZrO3 powders were prepared by the polymeric precursor method. The structural evolution from structural disorder to order was monitored by X-ray diffraction and X-ray absorption near-edge spectroscopy. Complex cluster vacancies [ZrO5 center dot V-O(Z)] and [SrOII center dot V-O(Z)] (where V-O(Z) = V-O(X), V-O(center dot) and V-O(center dot center dot)) were proposed for disordered powders. The intense violet-blue light photoluminescence emission measured at room temperature in the disordered powders was attributed to complex cluster vacancies. High-level quantum mechanical calculations within the density functional theory framework were used to interpret the experimental results. (C) 2008 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

A joint computational and experimental study of a novel dioxomolybdenum(VI) complex bearing chiral N,N-dimethyllactamide ligand

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

Intense and broad photoluminescence at room temperature in structurally disordered Ba[Zr0.25Ti0.75]O-3 powders: An experimental/theoretical correlation

Intense and broad photoluminescence (PL) emission at room temperature was observed on structurally disordered Ba[Zr0.25Ti0.75]O-3 (BZT) powders synthesized by the polymeric precursor method. BZT powders were annealed at 573 K for different times and at 973 K for 2 h in oxygen atmosphere. The single-phase cubic perovskite structure of the powder annealed at 973 K for 2 It was identified by X-ray diffraction and Fourier transform Raman techniques. PL emission increased with the increase of annealing time, which reached its maximum value in the powder annealed at 573 K for 192 h. First principles quantum mechanical calculations based on density functional theory (B3LYP level) were employed to study the electronic structure of ordered and disordered models. The theoretical calculations and experimental measurements of Ultraviolet-visible absorption spectroscopy indicate that the presence of intermediary energy levels in the band gap is favorable for the intense and broad PL emission at room temperature in disordered BZT powders. The PL behavior is probably due the existence of a charge gradient on the disordered structure, denoted by means of a charge transfer process from [TiO5]-[ZrO6] or [TiO6]-[ZrO5] clusters to [TiO6]-[ZrO6] clusters. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Photocatalytic decomposition of methylene blue via Fenton mechanisms by silicon wafer doped with Au and Cu: a theoretical and experimental study

In this work, we studied the photocatalytic and the structural aspects of silicon wafers doped with Au and Cu submitted to thermal treatment. The materials were obtained by deposition of metals on Si using the sputtering method followed by fast heating method. The photocatalyst materials were characterized by synchrotron-grazing incidence X-ray fluorescence, ultraviolet-visible spectroscopy, X-ray diffraction, and assays of H(2)O(2) degradation. The doping process decreases the optical band gap of materials and the doping with Au causes structural changes. The best photocatalytic activity was found for thermally treated material doped with Au. Theoretical calculations at density functional theory level are in agreement with the experimental data.

Hydrogen oxidation on ordered intermetallic phases of platinum and tin - A combined experimental and theoretical study

Hydrogen oxidation on the surfaces of the intermetallic compounds Pt 3Sn, PtSn and PtSn2 has been studied by the rotating disc electrode technique. Pt3Sn and PtSn were found to be good catalysts, about as good as Pt, while PtSn2 was inactive over the investigated range of potentials. Underpotential deposition of hydrogen is observed only on Pt3Sn. These results are explained by theoretical calculations based on a theory developed within our own group, and by density functional theory. © 2012 Elsevier B.V.

A combined theoretical and experimental study of electronic structure and optical properties of β-ZnMoO4 microcrystals

In this paper, a combined theoretical and experimental study on the electronic structure and photoluminescence (PL) properties of beta zinc molybdate (β-ZnMoO4) microcrystals synthesized by the hydrothermal method has been employed. These crystals were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, Fourier transform Raman (FT-Raman) and Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopies. Their optical properties were investigated by ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy and PL measurements. First-principles quantum mechanical calculations based on the density functional theory at the B3LYP level have been carried out. XRD patterns, Rietveld refinement, FT-Raman and FT-IR spectra showed that these crystals have a wolframite-type monoclinic structure. The Raman and IR frequencies experimental results are in reasonable agreement with theoretically calculated results. UV-Vis absorption measurements shows an optical band gap value of 3.17 eV, while the calculated band structure has a value of 3.22 eV. The density of states indicate that the main orbitals involved in the electronic structure of β-ZnMoO4 crystals are (O 2p-valence band and Mo 4d-conduction band). Finally, PL properties of β-ZnMoO4 crystals are explained by means of distortions effects in octahedral [ZnO6] and [MoO6] clusters and inhomogeneous electronic distribution into the lattice with the electron density map. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Towards an insight on photodamage in hair fibre by UV-light: An experimental and theoretical study

Synopsis: Objectives: In this research, an experimental and theoretical study was conducted to design a photodegradation mechanism of the amino acid tryptophan (Trp) in hair fibres. Methods: For the experimental research, Caucasian hair fibres were exposed to several different solar radiation simulation periods. Then, Trp and its photoproducts (N-formylkynurenine and kynurenine) were assayed by excitation and emission spectroscopic analysis. Results: For the theoretical study, reactions involved in the photodegradation of Trp were evaluated by high-level quantum mechanical calculations in a density functional theory (DFT) framework which indicate a probable Trp degradation mechanism with a minimum expended energy pathway. Conclusion: The biochemistry concerning these reactions is essentially important for a biological system where the degradation of Trp occurs. © 2013 John Wiley & Sons Ltd.

Fabricação e caracterização de filmes finos de perileno: arquitetura molecular e aplicações sensoriais

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

Métodos periódicos aplicados à determinação e análise de propriedades eletrônicas e elásticas em peroviskitas do tipo BaZrO.3 e BaTiO.3

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

A teoria do funcional da densidade na caracterização de fases intermetálicas ordenadas

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

Estudo de solvatocromismo em líquidos moleculares orgânicos via método seqüencial Monte Carlo/Mecânica Quântica

Utilizou-se o método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica para obterem-se os desvios de solvatocromismo e os momentos de dipolo dos sistemas de moléculas orgânicas: Uracil em meio aquoso, -Caroteno em Ácido Oléico, Ácido Ricinoléico em metanol e em Etanol e Ácido Oléico em metanol e em Etanol. As otimizações das geometrias e as distribuições de cargas foram obtidas através da Teoria do Funcional Densidade com o funcional B3LYP e os conjuntos de funções de base 6-31G(d) para todas as moléculas exceto para a água e Uracil, as quais, foram utilizadas o conjunto de funções de base 6-311++G(d,p). No tratamento clássico, Monte Carlo, aplicou-se o algoritmo Metropólis através do programa DICE. A separação de configurações estatisticamente relevantes para os cálculos das propriedades médias foi implementada com a utilização da função de auto-correlação calculada para cada sistema. A função de distribuição radial dos líquidos moleculares foi utilizada para a separação da primeira camada de solvatação, a qual, estabelece a principal interação entre soluto-solvente. As configurações relevantes da primeira camada de solvatação de cada sistema foram submetidas a cálculos quânticos a nível semi-empírico com o método ZINDO/S-CI. Os espectros de absorção foram obtidos para os solutos em fase gasosa e para os sistemas de líquidos moleculares comentados. Os momentos de dipolo elétrico dos mesmos também foram obtidos. Todas as bandas dos espectros de absorção dos sistemas tiveram um desvio para o azul, exceto a segunda banda do sistema de Beta-Caroteno em Ácido Oléico que apresentou um desvio para o vermelho. Os resultados encontrados apresentam-se em excelente concordância com os valores experimentais encontrados na literatura. Todos os sistemas tiveram aumento no momento de dipolo elétrico devido às moléculas dos solventes serem moléculas polares. Os sistemas de ácidos graxos em álcoois apresentaram resultados muito semelhantes, ou seja, os ácidos graxos mencionados possuem comportamentos espectroscópicos semelhantes submetidos aos mesmos solventes. As simulações através do método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica estudadas demonstraram que a metodologia é eficaz para a obtenção das propriedades espectroscópicas dos líquidos moleculares analisados.

Investigação da dinâmica sequêncial Monte Carlo/Mecânica Quântica para sitemas moleculares orgânicos

O principal objetivo deste trabalho é investigar teóricamente as propriedades eletrônicas e óticas de compostos orgânicos em ambiente líquido. A compreensão das interações em sistemas líquidos é muito importante para a descrição de fenômenos em muitas partes da ciência, como Física, Química, Biologia e Materiais, bem como no desenvolvimento de materiais óticos. As flutuações térmicas fazem que inumaram das configurações para os líquidos possam ser gerados. Esta é a razão do comportamento estatístico observado em sistemas líquidos. Considerando estas dificuldades, o tratamento sequencial Monte Carlo / Mecânica Quântica (SMC/QM) é usado neste trabalho. Neste procedimento, a estrutura líquida é gerada primeiramente por simulações clássicas de MC e mais tarde, somente a parte mais importante do sistema é tratada com mecânica quântica. Usando o procedimento acima, os propriedades do quantum o pirazine dimethyl do thiene Methyl da laranja (MO) e do O 2,3-dimetil tieno[3,4-b] pirazina (DTP) foram investigados. O MO é um conhecido indicador de pH e pode ser encontrado sob circunstâncias básicas e acidas. Suas geometrias de mínima energia foram obtidas mediante a Teoria do Funcional da Densidade pelo funcional B3LYP, sendo o sistema descrito pelas bases de Pople com uma função de polarização (6-31G*). Para obter as propriedades médias dos observaveis, cálculos de química quântica foram executados dentro da aproximação semi-empírica de INDO/S-CI. Com respeito ao espectro de absorção, os dados experimentais existentes na literatura científica reportam a existência de uma larga banda localizada na região de baixas energias, mais precisamente entre 400 e 600 nm. Nossos resultados teóricos para a forma alcalina mostram uma transição intensa transição π → π* aproximadamente à 432.4 ± 0.03 nm e, sob condições ácidas, esta transição aparece aproximadamente à 507.4 ± 0.12, 496.4 ± 0.28 ou 545.3 ± 0.10 nm, dependendo da estrutura, mostrando bom acordo com resultados experimentais. O DTP é um sistema particular usado na produção de polímeros de baixo gap. Suas propriedades elétricas e óticas foram obtidas através de um novo procedimento conhecido por Configuração Eletrostática Média do Solvent (ASEC). O procedimento ASEC inclui moléculas do solvente como cargas pontuais e permite o obtenção das quantidades quânticas executando somente poucos cálculos de mecânica quântica. Para o DTP, usando a teoria das perturbações de segunda ordem Mφller-Plesset (MP2) e o conjunto de bases aug-cc-pVDZ, a convergência do momento de dipolo foi alcançada com apenas quatro cálculos de mecânica quântica à 1.16 D, apresentando um aumento de 42% quando comparado ao dipolo isolado. O polarizabilidade corresponde à outra característica elétrica que pôde ser medida. Considerando o mesmo nível empregado ao cálculo do dipolo, o valor médio 132.7 a30 foi observado. A região de mais baixas da energias do espectro de absorption foi investigada também atravé de procedimento de ASEC usando ambos as aproximações, semi-empírico e DFT. Esta região de absorção é motivo de conclusões contraditórias com relação à natureza das transições n → π* e π → π*. Nossos resultados mostram que realmente que essas excitações são realmente observadas simultanemente podendo sobrepôr-se. Como exemplo, nossos resultados para DFT, encontrados usando o funcional B3LYP nos mostra que estas transições aparecem aproximadamente à 360.6 e 351.1 nm.