AN INVESTIGATION OF THE ELECTRONIC-STRUCTURE OF THE ANTITUMOR DRUG ELLIPTICINE AND ITS DERIVATIVES .1. GEOMETRICAL AM1 STUDY

Ellipticine and its derivatives are a class of molecules that show antitumor and cytotoxic activity with a multimodal mechanism of action. In this paper we report a preliminary Austin Method One (AM1) study of ellipticine and some molecules derived from it. We have observed a relationship between charge density distribution and biological selectivity. A mechanism that could improve cytotoxic activity is proposed.

Composition and electronic structure of Zn7-xMxSb2O12 (M = Ni and Co) spinel compounds

The relation between the composition and electronic structure of the perfectly inverse spinel compound Zn7-xMxSb2O12 (M = Ni and Co) has been studied by powder X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. Changes in the site occupancy are associated with shifts in the core levels as observed in the core level spectral analyses. The configuration of the density of states in the valence band due to the Co and Ni states can be observed in the valence band spectra. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Electronic structure of Pb1-xLaxTiO3 ferroelectric materials from Ti 2p and O 1s soft x-ray absorption spectroscopy

The electronic structure of Pb1-xLaxTiO3 (PLT) compounds for x ranging from 0 to 30 at. % of La is investigated by means of soft x-ray absorption near edge structure (XANES) at the Ti L-3,L-2 and O K edges. The greatest modification in the structure of the Ti 2p XANES spectra of the PLT compounds is observed in the region of the high energy peak of the L-3 edge (e(g) states), which exhibits a splitting in the undoped sample. As the amount of lanthanum increases, this splitting becomes less pronounced. This modification is interpreted as a decrease in the degree of disorder of titanium atoms, which is correlated to the substitution of Pb by La atoms. The structural changes observed at the low energy peaks of the O K-edge XANES spectra of the PLT compounds may be interpreted in terms of hybridization between O 2p, Ti 3d, and Pb 6p orbitals. A decrease in the degree of hybridization observed as Pb atoms are replaced by La atoms may be related to the differences in the ferroelectric properties observed between x=0.0 and x=0.30 compounds. (c) 2006 American Institute of Physics.

Electronic structure of polyacetylene with bonded oxygen

In this work we have studied the electronic structure of finite polyacetylene chains with structural oxygen-bonding models following data from 13C-NMR experiments. We have used a combination of Austin Method One and Hydrogenic Atoms in Molecules version 3 methods to perform geometric and spectroscopic calculations. Our results show that the electronically-active states are generally unaffected by the incorporation of oxygen. © 1992.

Crystal, Molecular, and Electronic Structure of 1-Acetyl-indoline and Derivatives

The crystal and molecular structures of the following molecules have been determined: 1-acetyl-indoline, 1-acetyl-5-nitro-indoline, 1-acetyl-5-nitro-7-bromo-indoline, 1-acetyl-5-bromo-7-nitro-indoline, and 1-acetyl-5-bromo-7-nitro-indol. Molecular orbital calculations are performed for these compounds and two related species.

Local electronic structure, optical bandgap and photoluminescence (PL) properties of Ba(Zr0.75Ti0.25)O3 powders

Ba(Zr0.75Ti0.25)O3 (BZT-75/25) powders were synthesized by the polymeric precursor method. Samples were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, X-ray absorption near-edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) techniques. Their electronic structures were evaluated by first-principle quantum mechanical calculations based on density functional theory at the B3LYP level. Their optical properties were investigated by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy and photoluminescence (PL) measurements at room temperature. XRD patterns and Rietveld refinement data indicate that the samples have a cubic structure. XANES spectra confirm the presence of pyramidal [TiO5] clusters and octahedral [TiO6] clusters in the disordered BZT-75/25 powders. EXAFS spectra indicate distortion of Ti-O and Ti-O-Ti bonds the first and second coordination shells, respectively. UV-Vis absorption spectra confirm the presence of different optical bandgap values and the band structure indicates an indirect bandgap for this material. The density of states demonstrates that intermediate energy levels occur between the valence band (VB) and the conduction band (CB). These electronic levels are due to the predominance of 4d orbitals of Zr atoms in relation to 3d orbitals of Ti atoms in the CB, while the VB is dominated by 2p orbitals related to O atoms. There was good correlation between the experimental and theoretical optical bandgap values. When excited at 482 nm at room temperature, BZT-75/25 powder treated at 500 C for 2 h exhibited broad and intense PL emission with a maximum at 578 nm in the yellow region. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

First principles investigations on the electronic structure of anchor groups on ZnO nanowires and surfaces

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Molecular and Electronic Structure of the Peptide Subunit of Geobacter sulfurreducens Conductive Phi from First Principles

The respiration of metal oxides by the bacterium Geobacter sulfurreducens requires the assembly of a small peptide (the GS pilin) into conductive filaments termed pili. We gained insights into the contribution of the GS pilin to the pilus conductivity by developing a homology model and performing molecular dynamics simulations of the pilin peptide in vacuo and in solution. The results were consistent with a predominantly helical peptide containing the conserved a-helix region required for pilin assembly but carrying a short carboxy-terminal random-coiled segment rather than the large globular head of other bacterial pilins. The electronic structure of the pain was also explored from first principles and revealed a biphasic charge distribution along the pilin and a low electronic HOMO-LUMO gap, even in a wet environment. The low electronic band gap was the result of strong electrostatic fields generated by the alignment of the peptide bond dipoles in the pilin's alpha-helix and by charges from ions in solution and amino acids in the protein. The electronic structure also revealed some level of orbital delocalization in regions of the pilin containing aromatic amino acids and in spatial regions of high resonance where the HOMO and LUMO states are, which could provide an optimal environment for the hopping of electrons under thermal fluctuations. Hence, the structural and electronic features of the pilin revealed in these studies support the notion of a pilin peptide environment optimized for electron conduction.

Local order and electronic structure of Pb1-xLaxZr0.40Ti0.60O3 materials and its relation with ferroelectric properties

The knowledge of electronic and local structures is a fundamental step towards understanding the properties of ferroelectric ceramics. X-ray absorption near-edge structure (XANES) of Pb1-xLaxZr0.40Ti0.60O3 ferroelectric samples was measured in order to know how the local order and electronic structure are related to their ferroelectric property, which was tailored by the substitution of lead by lanthanum atoms. The analysis of XANES spectra collected at Ti K- and L-edges XANES showed that the substitution of Pb by La leads to a decrement of local distortion around Ti atoms on the TiO6 octahedron. The analysis of O K-edge XANES spectra showed that the hybridization between O 2p and Pb 6sp states is related to the displacement of Ti atoms in the TiO6 octahedra. Based on these results, it is possible to determine that the degree of ferroelectricity in these samples and the manifestation of relaxor behavior are directly related to the weakening of O 2p and Pb 6sp hybridization. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4720472]

Simulación atomística de metales líquidos y aleaciones para reactores de fusión nuclear = Atomistic simulation of liquid metals and alloys for nuclear fusion reactors

La presente tesis comprende un estudio de metales líquidos, Li, Pb y eutéctico Li17Pb en el ámbito de la tecnología de fusión nuclear. Uno de los problemas fundamentales en futuros reactores de fusión es la producción y extracción de tritio en la denominada envoltura regeneradora (blanket en inglés). Dicho blanket tendrá dos propósitos, la extracción del calor generado por las reacciones de fusión para su posterior conversión en energía eléctrica así como la producción de tritio para realimentar el proceso. Dicha producción se realizará mediante el “splitting” del Li con los neutrones provenientes de la fusión. Esta reacción produce tritio y helio por lo que la interacción del T y el He con el metal líquido, con los materiales estructurales así como con el He es un problema fundamental aun no bien entendido y de gran importancia para futuros diseños. Los capítulos 1 2 y 3 presentan una introducción a dichos problemas. El capítulo 1 introduce al lector en la tecnología de fusión nuclear. El segundo capítulo explica en mayor detalle el uso de metales líquidos en reactores de fusión, no solo en blankets sino también como primera pared, divertor etc, lo que se denomina en general “plasma facing materials”. Por último se ofrece una breve introducción a las técnicas de dinámica molecular clásica (CMD) y un breve resumen de los potenciales más usados. El estudio se ha llevado a cabo utilizando simulación atomística mediante potenciales semi-empíricos del tipo átomo embebido (EAM). La Tesis consta de 4 partes bien definidas. En primer lugar se verificó la idoneidad de los potenciales tipo EAM para simular las propiedades de los metales Li y Pb en fase líquida. Dicho estudio se detalla en el Capítulo 4 y en su extensión, el Apéndice 1, en el que se estudia los límites de validez de esta aproximación. Los resultados de dicho estudio han sido publicados y presentados en diversos congresos internacionales. Un resumen de la metodología seguida fue publicado como capítulo de libro en Technofusión 2011. Los resultados se presentaron en diversos congresos internacionales, entre ellos ICENES 2011, (Artículo en ICENES Proceedings) ICOPS-SOFE 2011, en una presentación oral etc. El trabajo ha sido aceptado recientemente en Journal of Nuclear Materiales (Fraile et al 2012). La segunda parte y más importante comprende el desarrollo de un potencial para el estudio de la mezcla de ambos metales. Éste es el trabajo más novedoso e importante dado que no existía en la literatura un potencial semejante. Se estudiaron dos aproximaciones distintas al problema, un potencial tipo EAM/cd y un potencial EAM/alloy. Ambos potenciales dan resultados satisfactorios para la simulación del eutéctico (y concentraciones de Li menores que el 17%). Sin embargo el sistema LiPb en todas las concentraciones es un sistema que se aparta enormemente de una solución ideal y dicho potencial no daba buenos resultados para mezclas PbLi con concentraciones de Li grandes. Este problema fue solventado mediante el desarrollo de un segundo potencial, esta vez tipo EAM/alloy (segunda parte del Capítulo 5). Dicho trabajo será enviado a Physical Review Letters o a Phys. Rev. B, y una extensión junto con un estudio detallado de las propiedades del eutéctico de acuerdo con nuestras simulaciones se enviará a continuación a Phys. Rev. B. En tercer lugar se estudió el problema de la difusividad del H en metales líquidos aprovechando distintos potenciales existentes en la literatura. El problema del H en metales líquidos es importante en metalurgia. En dicho capítulo se estudió la difusividad del H en Pd, Ni y Al con potenciales tipo EAM, y también con un potencial más sofisticado que tiene en cuenta la dependencia angular de las interacciones (ADP por sus siglas en inglés). De este modo disponemos de un estudio detallado del problema con diferentes modelos y diferentes metales. La conclusión apunta a que si se compara con los resultados experimentales (muy escasos) los resultados obtenidos mediante CMD dan valores bajos de la difusividad del H. Las razones de dicho desacuerdo entre simulación y experimentos se detallan en el Capítulo 6. Este trabajo ha sido presentado en una presentación oral en el reciente congreso internacional “Trends on Nanothecnology” TNT 2012 celebrado en Madrid. El trabajo será publicado en un futuro próximo. Por último, como se dijo anteriormente, el estudio del He, la formación de burbujas en metales líquidos, su difusión nucleación y cavitación es otro problema deseable de ser estudiado mediante técnicas atomísticas. Para ello es necesario el desarrollo de diversos potenciales, He-Li, He-Pb y un potencial ternario Pb-Li-He. Para ello se han realizado simulación ab initio de los sistemas Pb+He y Li+He. Dicho estudio pretende calcular las fuerzas entre los átomos del metal (Pb o Li) con intersticiales de He. De este modo aplicaremos el “force matching method” (FMM) para el desarrollo de dichos potenciales. En el Capítulo 7 se detallan los resultados obtenidos referidos a las posiciones más favorables de las impurezas de He dentro de redes cristalinas de Pb y Li así como el efecto de tener en cuenta el acoplo spin-orbita (SOC en inglés). El análisis de los resultados en términos de transferencia de carga y análisis de las densidades electrónicas, así como la creación de los potenciales mencionados está en progreso. En conjunto la tesis presenta un estudio de los diversos problemas relacionados con el uso de metales líquidos en reactores de fusión y representa un primer paso en la determinación de parámetros de gran importancia para el diseño de blankets y sistemas de primera pared. Con la simulación MD de dichos problemas mediante, importante, potenciales realistas, valores de difusión, solubilidad etc de especies ligeras, H (o sus isotopos) y He en metales líquidos podrá ser calculada complementando así la base de datos que presenta enormes incertidumbres.

Electronic structure of gated graphene and graphene ribbons

We study the electronic structure of gated graphene sheets. We consider both infinite graphene and finite width ribbons. The effect of Coulomb interactions between the electrically injected carriers and the coupling to the external gate are computed self-consistently in the Hartree approximation. We compute the average density of extra carriers n2D, the number of occupied subbands, and the density profiles as a function of the gate potential Vg. We discuss quantum corrections to the classical capacitance and we calculate the threshold Vg above which semiconducting armchair ribbons conduct. We find that the ideal conductance of perfectly transmitting wide ribbons is proportional to the square root of the gate voltage.

Practical metallurgy; applied physical metallurgy and the industrial processing of ferrous and nonferrous metals and alloys,

Bibliographical footnotes.

ASTM standards on light metals and alloys; aluminum and aluminum alloys, cast and wrought magnesium and magnesium alloys, cast and wrought methods of testing light metals.

Mode of access: Internet.

Bonding of various metals and alloys by isostatic pressing at elevated temperatures /

Work performed at the Sylvania-Corning Nuclear Corporation under contract AT-30 GEN-366.