951 resultados para ELECTRON-ION DYNAMICS
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Spin coherence generation in an ensemble of negatively charged (In,Ga)As/GaAs quantum dots was investigated by picosecond time-resolved pump-probe spectroscopy measuring ellipticity. Robust coherence of the ground-state electron spins is generated by pumping excited charged exciton (trion) states. The phase of the coherent state, as evidenced by the spin ensemble precession about an external magnetic field, varies relative to spin coherence generation resonant with the ground state. The phase variation depends on the pump photon energy. It is determined by (a) pumping dominantly either singlet or triplet excited states, leading to a phase inversion, and (b) the subsequent carrier relaxation into the ground states. From the dependence of the precession phase and the measured g factors, information about the quantum dot shell splitting and the exchange energy splitting between triplet and singlet states can be extracted in the ensemble.
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ABSTRACT This works aim was to test whether LTP-like features can also be measured in cell culture and by methods that allow to analyse a alrger number of cells. A suitable method for this purpose is calcium imaging. The rationale for this approach lies in the fact that LTP/LTD are dependent on changes in intracellular calcium concentrations. Calcium levels have been measured using the calcium sensitive dye fura-2, whose fluorescence spectrum changes upon formation of the [fura-2-Ca2+] complex. Our LTP-inducing protocol comprised of two glutamate stimuli of identical size and duration (50 mM, 30 s) which were separated by 35 min. We could demonstrate that such a stimulation pattern gives rise to approx. 25% larger calcium influx at the second stimulus. It has been shown than such a stimulation pattern gives rise to an average of 25% augmentation (potentiation) of the second response, with 69% of potentiated cells. This experimental paradigm shows the pharmacological properties of LTP, established by previous electrophysiological studies:- blocking of NMDARs and mGluRs eliminates LTP induction;- blocking of AMPARs and L-type VGCCs does not eliminate LTP induction. Having obtained a system for induction and following of LTP-like changes, a preliminary application example was performed. Its purpose was to investigate possible influence of nicotine and galanthamine on our potentiation effect. Nicotine (100 mM) was shown both to increase and to eliminate glutamate-induced potentiation. Galanthamine coapplication (0.5 mM) with nicotine and glutamate exerted no effect on nicotinic modulation. However, galanthamine coapplied with glutamate alone seems to augment glutamate-induced potentiation. An LTP model system presented here could be additionally refined, by variation of glutamate application times, and testing for dependence on various forms of protein kinases. Galanthamine effect would probably be better addressed by cell-to-cell measurements instead of statistical approach, with subsequent identification of the cell type. Alternatively, combined calcium imaging â electrophysiological experiments could be performed. Spatial and temporal properties of intracellular ion dynamics could be utilised as diagnostic tools of the physiological state of the cells, thereby finding its application in functional proteomics.
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Die Erzeugung von Elektronenstrahlen hoher Intensität (I$geq$2,mA) und hoher Spinpolarisation (P$geq$85%) ist für die Experimente an den geplanten glqq Linac Ringgrqq Electron--Ion--Collidern (z.B. eRHIC am Brookhaven National Laboratory) unabdingbar, stellt aber zugleich eine enorme Herausforderung dar. Die Photoemission aus ce{GaAs}--basierten Halbleitern wie z.B. den in dieser Arbeit untersuchten GaAlAs/InGaAlAs Quanten--Übergittern zeichnet sich zwar durch eine hohe Brillanz aus, die geringe Quantenausbeute von nur ca. 1% im Bereich maximaler Polarisation erfordert jedoch hohe Laserintensitäten von mehreren Watt pro $text{cm}^{2}$, was erhebliche thermische Probleme verursacht. rnrnIn dieser Arbeit konnte zunächst gezeigt werden, dass die Lebensdauer einer Photokathode mit steigender Laserleistung bzw. Temperatur exponentiell abnimmt. Durch Einbringen eines DBR--Spiegels zwischen die aktive Zone der Photokathode und ihr Substrat wird ein Großteil des ungenutzten Laserlichts wieder aus dem Kristall herausreflektiert und trägt somit nicht zur Erwärmung bei. Gleichzeitig bildet der Spiegel zusammen mit der Grenzfläche zum Vakuum eine Resonator--Struktur aus, die die aktive Zone umschließt. Dadurch kommt es für bestimmte Wellenlängen zu konstruktiver Interferenz und die Absorption in der aktiven Zone erhöht sich. Beide Effekte konnten durch vergleichenden Messungen an Kathoden mit und ohne DBR--Spiegel nachgewiesen werden. Dabei ergibt sich eine gute Übereinstimmung mit der Vorhersage eines Modells, das auf der dielektrischen Funktion der einzelnen Halbleiterstrukturen beruht. Von besonderer praktischer Bedeutung ist, dass die DBR--Kathode für einen gegebenen Photoemissions-strom eine um einen Faktor $geq$,3{,}5 kleinere Erwärmung aufweist. Dies gilt über den gesamten Wellenlängenbereich in dem die Kathode eine hohe Strahlpolarisation (P$>$80%) produzieren kann, auch im Bereich der Resonanz.rnAus zeitaufgelösten Messungen der Ladungsverteilung und Polarisation lassen sich sowohl Rückschlüsse über die Transportmechanismen im Inneren einer Kathode als auch über die Beschaffenheit ihrer Oberfläche ziehen. Im Rahmen dieser Dissertation konnte die Messgeschwindigkeit der verwendeten Apparatur durch den Einbau eines schnelleren Detektors und durch eine Automatisierung der Messprozedur entscheidend vergrößert und die resultierende Zeitauflösung mit jetzt 1{,}2 Pikosekunden annähernd verdoppelt werden.rnrnDie mit diesen Verbesserungen erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass sich der Transport der Elektronen in Superlattice--Strukturen stark vom Transport in den bisher untersuchten Bulk--Kristallen unterscheidet. Der Charakter der Bewegung folgt nicht dem Diffusionsmodell, sondern gibt Hinweise auf lokalisierte Zustände, die nahe der Leitungsbandunterkante liegen und Elektronen für kurze Zeit einfangen können. Dadurch hat die Impulsantwort einer Kathode neben einem schnellen Abfall des Signals auch eine größere Zeitkonstante, die selbst nach 30,ps noch ein Signal in der Größenordnung von ca. 5textperthousand der Maximalintensität erzeugt.
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The response of liquid xenon to low-energy electronic recoils is relevant in the search for dark-matter candidates which interact predominantly with atomic electrons in the medium, such as axions or axionlike particles, as opposed to weakly interacting massive particles which are predicted to scatter with atomic nuclei. Recently, liquid-xenon scintillation light has been observed from electronic recoils down to 2.1 keV, but without applied electric fields that are used in most xenon dark-matter searches. Applied electric fields can reduce the scintillation yield by hindering the electron-ion recombination process that produces most of the scintillation photons. We present new results of liquid xenon's scintillation emission in response to electronic recoils as low as 1.5 keV, with and without an applied electric field. At zero field, a reduced scintillation output per unit deposited energy is observed below 10 keV, dropping to nearly 40% of its value at higher energies. With an applied electric field of 450 V/cm, we observe a reduction of the scintillation output to about 75% relative to the value at zero field. We see no significant energy dependence of this value between 1.5 and 7.8 keV. With these results, we estimate the electronic-recoil energy thresholds of ZEPLIN-III, XENON10, XENON100, and XMASS to be 2.8, 2.5, 2.3, and 1.1 keV, respectively, validating their excellent sensitivity to low-energy electronic recoils.
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Es ist ein lang gehegter Traum in der Chemie, den Ablauf einer chemischen Reaktion zu kontrollieren und das Aufbrechen und Bilden chemischer Bindungen zu steuern. Diesem Ziel verschreibt sich auch das Forschungsgebiet der Femtochemie. Hier werden Femtosekunden Laserpulse eingesetzt um auf dem Quantenlevel molekulare Dynamiken auf ihren intrinsischen Zeitskalen zu kontrollieren und das System selektiv und effizient von einem Anfangs- in einen Zielzustand zu überführen. Der Wunsch, mit geformten Femtosekunden Laserpulsen Kontrolle über transiente Dynamiken und finale Populationen auszuüben, zu beobachten und zu verstehen, bildet auch die Motivation für diese Arbeit. Hierzu wurden mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie Untersuchungen zur Wechselwirkung atomarer und molekularer Prototypsysteme mit intensiven, geformten Femtosekunden Laserpulsen durchgeführt. Die Verwendung von Modelsystemen ermöglicht es, grundlegende Mechanismen der kohärenten Kontrolle in intensiven Laserfeldern zu analysieren, ohne dass sie durch komplexe Wechselwirkungen verschleiert werden. Zunächst wurde die Wechselwirkung von Kaliumatomen mit gechirpten Femtosekunden Laserpulsen untersucht. In den Experimenten wurden sowohl transiente Dynamiken als auch die Endbesetzungen der elektronischen Zustände abgebildet. In den folgenden Experimenten wurde das Quantenkontrollszenario SPODS auf die gekoppelte Elektronen-Kern-Dynamik in Molekülen übertragen. Die Kontrolle basiert auf der Erzeugung und Manipulation von Ladungsoszillationen durch Pulssequenzen. Der letzte Teil widmet sich der Entwicklung adiabatischer Kontrollmechanismen in Molekülen. Bei den Experimenten wurden gechirpte Airypulse eingesetzt um robuste Starkfeldanregung in molekularen Systemen zu induzieren. In Zukunft wird die Erforschung immer komplexerer Moleküle im Rahmen der transienten Kontrolle im Fokus stehen. Dabei werden nicht nur die effiziente Besetzung gebundener Zustände von Interesse sein, sondern auch die gezielte Dissoziation in spezifische Fragmente, photoinduzierte Isomerisierungsreaktionen oder die Kontrolle über transiente Dynamiken, die Einfluss auf andere molekulare Eigenschaften haben. Vor dem Hintergrund dieses übergeordneten Wunsches, photochemische Reaktionen immer komplexerer Moleküle, bis hin zu großen, biologisch relevanten Molekülen, zu kontrollieren, ist es umso wichtiger, die zugrundeliegenden Anregungsmechanismen in einfachen Systemen nachzuvollziehen. In den hier präsentierten Experimenten wurde gezeigt, wie die simultane Beobachtung der bekleideten und der stationären Zustände in atomaren Systemen zu einem umfassenden Bild der lichtinduzierte Dynamiken führen kann. Die gewonnenen Erkenntnisse können auf die Steuerung gekoppelter Dynamiken übertragen werden, durch die Kontrolle auch in molekularen Systemen möglich wird.
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A technique is described whereby measurements of ions extracted from an electron beam ion trap can be used to deduce their temperature dynamics. The measured temperature dynamics shows the expected trend as a function of charge and also gives evidence for Landau-Spitzer heating, ionization heating and evaporative cooling.
Efficient ion acceleration by collective laser-driven electron dynamics with ultra-thin foil targets
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Electron transfer reactions between donor-acceptor pairs in solution and in organized media exhibit diverse behaviour. Recent experiments have indicated an interesting breakdown of the Marcus parabolic energy gap dependence in the normal regime for back electron transfer from contact ion pairs. A novel explanation of this breakdown has recently been proposed (M. Tachiya and S. Murata, J. Am. Chem. Sec., 116(1994) 2434) which attributes the breakdown to the interplay between the relaxation in the reactant well and the reaction. A particularly interesting aspect of the model is that it envisages the electron transfer in the normal regime to take place from a completely non-equilibrium condition. In this article a time dependent solution of the model is presented for the first time, after generalizing it to include a realistic initial population distribution. The decay of the contact ion pair population is completely non-exponential. This can be used to check the validity of the Tachiya-Murata model. The dynamics of electron transfer from the solvent separated ion pair, which seem to obey the Marcus relation, is exponential.
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The principle and technique details of recoil ion momentum imaging are discussed and summarized. The recoil ion momentum spectroscopy built at the Institute of Modern Physics (Lanzhou) is presented. The first results obtained at the setup are analyzed. For 30 keV He2+ on He collision, it is found that the capture of single electron occurs dominantly into the first excited states, and the related scattering angle results show that the ground state capture occurs at large impact parameters, while the capture into excited states occurs at small impact parameters. The results manifest the collision dynamics for the sub-femto-second process can be studied through the techniques uniquely. Finally, the future possibilities of applications of the recoil ion momentum spectroscopy in other fields are outlined.
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Results are presented for simulations of electron-positron pair production in relativistic heavy-ion collisions leading to electron capture and positron ejection. We apply a two-center relativistic continuum distorted-wave model to represent the electron or positron dynamics during the collision process. The results are compared with experimental cross-section data for La57+ and Au79+ impact on gold, silver, and copper targets. The theory is in good agreement with experiment for La57+ impact, verifying the result that the process increases in importance with both collision energy and target atomic number, and improves upon previous simulations of this process.
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The nonlinear dynamics of a rotating magnetoplasma consisting of electrons, positrons and stationary positive ions is considered. The basic set of hydrodynamic and Poisson equations are reduced to a Zakharov-Kuznetsov (ZK) equation for the electric potential. The ZK equation is solved by applying an improved modified extended tanh-function method (2008 Phys. Lett. A 372 5691) and its characteristics are investigated. A set of new solutions are derived, including localized solitary waves, periodic nonlinear waveforms and divergent (explosive) pulses. The characteristics of these nonlinear excitations are investigated in detail.
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The study of non-Maxwellian plasmas is crucial to the understanding of space and astrophysical plasma dynamics. In this paper, we investigate the existence of arbitrary amplitude ion-acoustic solitary waves in an unmagnetized plasma consisting of ions and excess superthermal electrons (modelled by a kappa-type distribution), which is penetrated by an electron beam. A kappa (kappa-) type distribution is assumed for the background electrons. A (Sagdeev-type) pseudopotential formalism is employed to derive an energy-balance like equation. The range of allowed values of the soliton speed (Mach number), wherein solitary waves may exist, is determined. The Mach number range (allowed soliton speed values) becomes narrower under the combined effect of the electron beam and of the superthermal electrons, and may even be reduced to nil (predicting no solitary wave existence) for high enough beam density and low enough kappa (significant superthermality). For fixed values of all other parameters (Mach number, electron beam-to-ion density ratio and electron beam velocity), both soliton amplitude and (electric potential perturbation) profile steepness increase as kappa decreases. The combined occurrence of small-amplitude negative potential structures and larger amplitude positive ones is pointed out, while the dependence of either type on the plasma parameters is investigated.
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The spatiotemporal pulse dynamics of a high-power relativistic laser pulse interacting with an electron-positron-ion plasmas is investigated theoretically and numerically. The occurrence of pulse compression is studied. The dependence of the mechanism on the concentration of the background ions in electron positron plasma is emphasized.
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The occurrence of amplitude-modulated electrostatic and electromagnetic
wavepackets in pair plasmas is investigated. A static additional charged background species is considered, accounting for dust defects or for heavy ion
presence in the background. Relying on a two-fluid description, a nonlinear
Schrodinger type evolution equation is obtained and analyzed, in terms of the
slow dynamics of the wave amplitude. Exact envelope excitations are obtained,
modelling envelope pulses or holes, and their characteristics are discussed.
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Breakout afterburner (BOA) laser-ion acceleration has been demonstrated for the first time in the laboratory. In the BOA, an initially solid-density target undergoes relativistically induced transparency, initiating a period of enhanced ion acceleration. First-ever kinetic simulations of the BOA in three dimensions show that the ion beam forms lobes in the direction orthogonal to laser polarization and propagation. Analytic theory presented for the electron dynamics in the laser ponderomotive field explains how azimuthal symmetry breaks even for a symmetric laser intensity profile; these results are consistent with recent experiments at the Trident laser facility. © 2011 American Physical Society.