浮力对Langmuir环流的影响

Langmuir环流是发生在上层海洋中纵向的螺旋状涡旋运动，其轴向与风向基本一致。它是一常见的重要海洋现象，与海洋研究的许多重要问题，如海－气交换、海洋混合、海洋环境、海洋遥感、海洋生态和海洋灾害等有着十分密切的关系。 本文在同时考虑科氏力与浮力作用下，从Navier-Stokes方程出发，应用摄动理论，导出一个包含科氏力与浮力影响的Langmuir环流控制方程组。所采用的方法类似于Craik and Leibovich（1976）、Leibovich（1977）及Huang（1979）等人研究Langmuir环流时所采用的研究方法。此外，本文还讨论了所导出的方程组在南极绕极流区域的潜在应用。

Estudo do processo de difusão de gases em carvões com base em isotérmicas de Langmuir

Tese de Doutoramento apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Doutror em Ciências da Terra.

Langmuir-Blodgett assembly of colloidal crystals combined with controlled infiltration of conducting metal oxides

Colloidal photonic crystals (PhCs) possess a periodic dielectric structure which gives rise to a photonic band gap (PBG) and offer great potential in the ability to modify or control light at visible wavelengths. Although the refractive index contrast between the void or infill and the matrix material is paramount for photonics applications, integration into real optoelectronics devices will require a range of added functionalities such as conductivity. As such, colloidal PhCs can be used as templates to direct infiltration of other functional materials using a range of deposition strategies. The work in this thesis seeks to address two challenges; first to develop a reproducible strategy based on Langmuir-Blodgett (LB) deposition to assemble high quality colloidal PhCs based on silica with precise film thickness as most other assembly methods suffer from a lack of reproducibility thickness control. The second is to investigate the use of LBdeposited colloidal PhCs as templates for infiltration with conducting metal oxide materials using vapor phase deposition techniques. Part of this work describes the synthesis and assembly of colloidal silica spheres with different surface chemical functionalities at the air-water interface in preparation for LB deposition. Modification of surface funtionality conferred varying levels of hydrophobicity upon the particles. The behaviour of silica monolayer films at the air-water interface was characterised by Brewster Angle Microscopy and surface pressure isotherms with a view to optimising the parameters for LB deposition of multilayer colloidal PhC films. Optical characterisation of LB-fabricated colloidal PhCs indicated high quality photonic behaviour, exhibiting a pseudo PBG with a sharp Bragg diffraction peak in the visible region and reflectance intensities greater than 60%. Finally the atomic layer deposition (ALD) of nominally undoped ZnO and aluminium “doped” ZnO (Al-doped ZnO) inside the pores of a colloidal PhC assembled by the LB technique was carried out. ALD growth in this study was performed using trimethyl aluminium (TMA) and water as precursors for the alumina and diethyl zinc (DEZn) and water for the ZnO. The ZnO:Al films were grown in a laminate mode, where DEZn pulses were substituted for TMA pulses in the sequences with a Zn:Al ratio 19:1. The ALD growth of ZnO and ZnO:Al in colloidal PhCs was shown to be highly conformal, tuneable and reproducible whilst maintaining excellent photonic character. Furthermore, at high levels of infiltration the opal composite films demonstrated significant conductivity.

The Langmuir probe as a diagnostic of the electron component within low temperature laser ablated plasma plumes

A Langmuir probe has been used as a diagnostic of the temporally evolving electron component within a laser ablated Cu plasma expanding into vacuum, for an incident laser power density on target similar to that used for the pulsed laser deposition of thin films. Electron temperature data were obtained from the retarding region of the probe current/voltage (I/V) characteristic, which was also used to calculate an associated electron number density. Additionally, electron number density data were obtained from the saturation electron current region of the probe (I/V) characteristic. Electron number density data, extracted by the two different techniques, were observed to show the same temporal form, with measured absolute values agreeing to within a factor of 2. The Langmuir probe, in the saturation current region, has been shown for the first time to be a convenient diagnostic of the electron component within relatively low temperature laser ablated plasma plumes. (C) 1999 American Institute of Physics. [S0034-6748(99)01503-8].

Langmuir probe measurements of plasma parameters in the late stages of a laser ablated plume

A simple Langmuir probe technique has been used to measure the electron density, electron temperature, and plasma potential in the late stages (>5 mu s) of a laser ablated plasma plume. In the plasma, formed following 248 nm laser irradiation of a copper target, in vacuum at a laser fluence of 2.5 J cm(-2), electron densities of similar to 10(18) m(-3) and temperatures of similar to 0.5 eV were measured. These values are comparable with those reported previously using Faraday cup detectors and optical emission spectroscopy, respectively. (C) 1997 American Institute of Physics.

Nonlinear hydrodynamic Langmuir waves in fully degenerate relativistic plasma

The combined effect of special relativity and electron degeneracy on Langmuir waves is analyzed by utilizing a rigorous fully relativistic hydrodynamic model. Assuming a traveling wave solution form, a set of conservation laws is identified, together with a pseudo-potential function depending on the relativistic parameter p<inf>F</inf>/(m c) (where p<inf>F</inf> is the Fermi momentum, m is the mass of the charge carriers and c the speed of light), as well as on the amplitude of the electrostatic energy perturbation.

A Revised Disrupted Langmuir-Adsorption Model of Photocatalysis

The increasingly popular disrupted Langmuir–adsorption (DLA) kinetic model of photocatalysis does not contain an explicit function for the dependence of rate on the irradiance, ρ, but instead has a term αρθ, where, α is a constant of the system, and θ is also a constant equal to 1 or 0.5 at low or high ρ values, respectively. Several groups have recently replaced the latter term with an explicit function of the form χ1(−1 + (1 + χ2ρ)1/2), where χ1 and χ2, are constants that can be related to a proposed reaction scheme. Here the latter schemes are investigated, and revised to create a more credible form by assuming an additional hole trapping step. The latter may be the oxidation of water or a surface saturated with O2–. Importantly, this revision suggests that it is only applicable for low quantum yield/efficiency processes. The revised disrupted Langmuir–adsorption model is used to provide good fits to the kinetic data reported for a number of different systems including the photocatalytic oxidation of nitric oxide (NO), phenol (PhOH), and formic acid (FA).

Nanopatterning and functionalization of phospholipid-based Langmuir-Blodgett and Langmuir-Schaefer films

Durant les dernières décennies, la technique Langmuir-Blodgett (LB) s’est beaucoup développée dans l’approche « bottom-up » pour la création de couches ultra minces nanostructurées. Des patrons constitués de stries parallèles d’environ 100 à 200 nm de largeur ont été générés avec la technique de déposition LB de monocouches mixtes de 1,2-dilauroyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DLPC) et de 1,2-dipalmitoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DPPC) sur des substrats de silicium et de mica. Afin d’amplifier la fonctionnalité de ces patrons, la 1-palmitoyl-2-(16-(S-methyldithio)hexadécanoyl)-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DSDPPC) et la 1-lauroyl-2-(12-(S-methyldithio)dodédecanoyl)-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (DSDLPC) ont été employées pour la préparation de monocouches chimiquement hétérogènes. Ces analogues de phospholipide possèdent un groupement fonctionnel méthyldisulfide qui est attaché à la fin de l’une des chaînes alkyles. Une étude exhaustive sur la structure de la phase des monocouches Langmuir, Langmuir-Schaefer (LS) et LB de la DSDPPC et de la DSDLPC et leurs différents mélanges avec la DPPC ou la DLPC est présentée dans cette thèse. Tout d’abord, un contrôle limité de la périodicité et de la taille des motifs des stries parallèles de DPPC/DLPC a été obtenu en variant la composition lipidique, la pression de surface et la vitesse de déposition. Dans un mélange binaire de fraction molaire plus grande de lipide condensé que de lipide étendu, une vitesse de déposition plus lente et une plus basse pression de surface ont généré des stries plus continues et larges. L’addition d’un tensioactif, le cholestérol, au mélange binaire équimolaire de la DPPC/DLPC a permis la formation de stries parallèles à de plus hautes pressions de surface. La caractérisation des propriétés physiques des analogues de phospholipides a été nécessaire. La température de transition de phase de la DSDPPC de 44.5 ± 1.5 °C comparativement à 41.5 ± 0.3 °C pour la DPPC. L’isotherme de la DSDPPC est semblable à celui de la DPPC. La monocouche subit une transition de phase liquide-étendue-à-condensée (LE-C) à une pression de surface légèrement supérieure à celle de la DPPC (6 mN m-1 vs. 4 mN m-1) Tout comme la DLPC, la DSDLPC demeure dans la phase LE jusqu’à la rupture de la monocouche. Ces analogues de phospholipide existent dans un état plus étendu tout au long de la compression de la monocouche et montrent des pressions de surface de rupture plus basses que les phospholipides non-modifiés. La morphologie des domaines de monocouches Langmuir de la DPPC et de la DSDPPC à l’interface eau/air a été comparée par la microscopie à angle de Brewster (BAM). La DPPC forme une monocouche homogène à une pression de surface (π) > 10 mN/m, alors que des domaines en forme de fleurs sont formés dans la monocouche de DSDPPC jusqu’à une π ~ 30 mN m-1. La caractérisation de monocouches sur substrat solide a permis de démontrer que le patron de stries parallèles préalablement obtenu avec la DPPC/DLPC était reproduit en utilisant des mélanges de la DSDPPC/DLPC ou de la DPPC/DSDLPC donnant ainsi lieu à des patrons chimiquement hétérogènes. En général, pour obtenir le même état de phase que la DPPC, la monocouche de DSDPPC doit être comprimée à de plus hautes pressions de surface. Le groupement disulfide de ces analogues de phospholipide a été exploité, afin de (i) former des monocouches auto-assemblées sur l’or et de (ii) démontrer la métallisation sélective des terminaisons fonctionnalisées des stries. La spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) a confirmé que la monocouche modifiée réagit avec la vapeur d’or pour former des thiolates d’or. L’adsorption de l’Au, de l’Ag et du Cu thermiquement évaporé démontre une adsorption préférentielle de la vapeur de métal sur la phase fonctionnalisée de disulfide seulement à des recouvrements sub-monocouche.

Study of Langmuir-Blodgett Films of Self-Assembled Diblock Copolymers

L'auto-assemblage des copolymères à bloc (CPBs) attire beaucoup d'intérêt grâce à leur capacité de générer spontanément des matériaux ordonnés avec des propriétés uniques. Les techniques Langmuir-Blodgett (LB) et Langmuir-Schaefer (LS) sont couramment utilisées pour produire des monocouches ou des films ultraminces à l'interface air/eau suivi de transfert aux substrats solides. Les films LB/LS de CPBs amphiphiles s'auto-assemblent dans des morphologies variables dépendamment de la composition du CPB ainsi que d'autres facteurs. Dans notre travail, nous avons étudié les films LB/LS de polystyrène-b-poly(4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) et leurs complexes supramoléculaires avec le naphtol (NOH), l'acide naphtoïque (NCOOH) et le 3-n-pentadécylphenol (PDP). La première partie de ce mémoire est consacré à l'investigation du PS-P4VP complexé avec le NOH et le NCOOH, en comparaison avec le PS-P4VP seul. Il a été démontré qu'un plateau dans l'isotherme de Langmuir, indicatif d'une transition de premier ordre, est absent à des concentrations élevées des solutions d'étalement des complexes. Cela a été corrélé avec l'absence de morphologie en nodules avec un ordre 2D hexagonal à basse pression de surface. L'ordre au-delà de la pression de cette transition, lorsque présente, change à un ordre 2D carré pour tout les systèmes. La deuxième partie du la mémoire considère à nouveau le système PS-P4VP/ PDP, pour lequel on a démontré antérieurement que la transition dans l'isotherme correspond a une transition 2D d'un ordre hexagonal à un ordre carré. Cela est confirmé par microscopie à force atomique, et, ensuite, on a procédé à une étude par ATR-IR des films LB pour mieux comprendre les changements au niveau moléculaire qui accompagnent cette transition. Il a été constaté que, contrairement à une étude antérieure dans la littérature sur un autre système, il n'y a aucun changement dans l'orientation des chaînes alkyles. Au lieu de cela, on a découvert que, aux pressions au-delà de celle de la transition, le groupe pyridine, qui est orienté à basse pression, devient isotrope et qu'il y a une augmentation des liaisons hydrogènes phénol-pyridine. Ces observations sont rationalisées par un collapse partiel à la pression de transition de la monocouche P4VP, qui à basse pression est ordonné au niveau moléculaire. Cette étude a mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui se produisent à l'interface air/eau, ce qui fournit une meilleure base pour la poursuite des applications possibles des films LB/LS dans les domaines de nanotechnologie.

Characterization of radio frequency plasma using Langmuir probe and optical emission spectroscopy

The radio frequency plasma generated during the sputtering of Indium Tin Oxide target using Argon was analyzed by Langmuir probe and optical-emission spectroscopy. The basic plasma parameters such as electron temperature and ion density were evaluated. These studies were carried out by varying the RF power from 20 to 50 W. A linear increase in ion density and an exponential decrease in electron temperature with rf power were observed. The measured plasma parameters were then correlated with the properties of ITO thin films deposited under similar plasma conditions.

Studies on Laser Induced and RF Sputtered Plasma using Optical Emission Spectroscopy and Langmuir Probe

The main objective of the present study is to understand different mechanisms involved in the production and evolution of plasma by the pulsed laser ablation and radio frequency magnetron sputtering. These two methods are of particular interest, as these are well accomplished methods used for surface coatings, nanostructure fabrications and other thin film devices fabrications. Material science researchers all over the world are involved in the development of devices based on transparent conducting oxide (TCO) thin films. Our laboratory has been involved in the development of TCO devices like thin film diodes using zinc oxide (ZnO) and zinc magnesium oxide (ZnMgO), thin film transistors (TFT's) using zinc indium oxide and zinc indium tin oxide, and some electroluminescent (EL) devices by pulsed laser ablation and RF magnetron sputtering.In contrast to the extensive literature relating to pure ZnO and other thin films produced by various deposition techniques, there appears to have been relatively little effort directed towards the characterization of plasmas from which such films are produced. The knowledge of plasma dynamics corresponding to the variations in the input parameters of ablation and sputtering, with the kind of laser/magnetron used for the generation of plasma, is limited. To improve the quality of the deposited films for desired application, a sound understanding of the plume dynamics, physical and chemical properties of the species in the plume is required. Generally, there is a correlation between the plume dynamics and the structural properties of the films deposited. Thus the study of the characteristics of the plume contributes to a better understanding and control of the deposition process itself. The hydrodynamic expansion of the plume, the composition, and SIze distribution of clusters depend not only on initial conditions of plasma production but also on the ambient gas composition and pressure. The growth and deposition of the films are detennined by the thermodynamic parameters of the target material and initial conditions such as electron temperature and density of the plasma.For optimizing the deposition parameters of various films (stoichiometric or otherwise), in-situ or ex-situ monitoring of plasma plume dynamics become necessary for the purpose of repeatability and reliability. With this in mind, the plume dynamics and compositions of laser ablated and RF magnetron sputtered zinc oxide plasmas have been investigated. The plasmas studied were produced at conditions employed typically for the deposition of ZnO films by both methods. Apart from this two component ZnO plasma, a multi-component material (lead zirconium titanate) was ablated and plasma was characterized.

Modificaci??n de la teor??a de Lewis-Langmuir sobre la regla del octete propuesta por S. W. Linnett

Noticia sobre las conclusiones del trabajo de S. W. Linnett, que modifica la hip??tesis de Lewis y Langmuir sobre la teor??a de los octetes en la distribuci??n de los electrones de los ??tomos, estableciendo Linnett, que se trata de un doble cuarteto en lugar de un octeto.