Processamento e propriedades magnéticas de manganitas multiferróicas = Mise en forme et propriétés magnétiques de manganites multiferróïques

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Hydroxyamidinates et polymères de coordination : suspicions et valences mixtes

Dans un contexte où l’énergie représente un enjeu majeur pour les pays et organisations à économies émergentes et développées, la recherche de nouvelles sources renouvelables et la démocratisation des vecteurs énergétiques permettant l’approvisionnement mondial de façon durable constitue un devoir pour la communauté scientifique internationale. D’ailleurs, il serait essentiel que les nombreuses disciplines de la chimie concertent leurs efforts. Plus particulièrement, la croissance de la recherche en chimie de coordination orientée vers la photosynthèse artificielle ainsi que le développement de matériaux fonctionnels démontre l’importance indéniable de ce champ de recherche. Ce travail présente dans un premier temps l’étude des différentes voies de synthèse d’hydroxyamidines, un ligand chélatant aux propriétés de coordination prometteuses ne recevant que très peu d’attention de la part de la communauté scientifique. Dans un deuxième temps, nous présenterons le développement d’une stratégie d’assemblage de leurs complexes supramoléculaires impliquant des métaux de transition abondants et peu dispendieux de la première rangée. Dans un troisième temps, il sera question de l’investigation de leurs propriétés photophysiques et électrochimiques à des fins d’applications au sein de matériaux fonctionnels. Pour ce faire, les différentes voies de synthèse des hydroxyamidines et de leurs amidines correspondantes qui ont précédemment été étudiées par les membres du groupe seront tout d’abord perfectionnées, puis investiguées afin de déterminer leur versatilité. Ensuite, les propriétés de complexation des amox résultantes comportant des motifs sélectionnés seront déterminées pour enfin étudier les propriétés photophysiques et électrochimiques d’une série de complexes de métaux de transition de la première rangée. En somme, plusieurs designs qu’offrent les amox et bis-amox sont étudiés et les propriétés des architectures résultantes de leur auto-assemblage sont déterminées.

Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Hydroxyamidinates et polymères de coordination : suspicions et valences mixtes

Dans un contexte où l’énergie représente un enjeu majeur pour les pays et organisations à économies émergentes et développées, la recherche de nouvelles sources renouvelables et la démocratisation des vecteurs énergétiques permettant l’approvisionnement mondial de façon durable constitue un devoir pour la communauté scientifique internationale. D’ailleurs, il serait essentiel que les nombreuses disciplines de la chimie concertent leurs efforts. Plus particulièrement, la croissance de la recherche en chimie de coordination orientée vers la photosynthèse artificielle ainsi que le développement de matériaux fonctionnels démontre l’importance indéniable de ce champ de recherche. Ce travail présente dans un premier temps l’étude des différentes voies de synthèse d’hydroxyamidines, un ligand chélatant aux propriétés de coordination prometteuses ne recevant que très peu d’attention de la part de la communauté scientifique. Dans un deuxième temps, nous présenterons le développement d’une stratégie d’assemblage de leurs complexes supramoléculaires impliquant des métaux de transition abondants et peu dispendieux de la première rangée. Dans un troisième temps, il sera question de l’investigation de leurs propriétés photophysiques et électrochimiques à des fins d’applications au sein de matériaux fonctionnels. Pour ce faire, les différentes voies de synthèse des hydroxyamidines et de leurs amidines correspondantes qui ont précédemment été étudiées par les membres du groupe seront tout d’abord perfectionnées, puis investiguées afin de déterminer leur versatilité. Ensuite, les propriétés de complexation des amox résultantes comportant des motifs sélectionnés seront déterminées pour enfin étudier les propriétés photophysiques et électrochimiques d’une série de complexes de métaux de transition de la première rangée. En somme, plusieurs designs qu’offrent les amox et bis-amox sont étudiés et les propriétés des architectures résultantes de leur auto-assemblage sont déterminées.

Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Core-valence Correlation Effects On Ir Calculations: The Bf3 And Bcl3 Cases.

The first theoretical results of core-valence correlation effects are presented for the infrared wavenumbers and intensities of the BF3 and BCl3 molecules, using (double- and triple-zeta) Dunning core-valence basis sets at the CCSD(T) level. The results are compared with those calculated in the frozen core approximation with standard Dunning basis sets at the same correlation level and with the experimental values. The general conclusion is that the effect of core-valence correlation is, for infrared wavenumbers and intensities, smaller than the effect of adding augmented diffuse functions to the basis set, e.g., cc-pVTZ to aug-cc-pVTZ. Moreover, the trends observed in the data are mainly related to the augmented functions rather than the core-valence functions added to the basis set. The results obtained here confirm previous studies pointing out the large descrepancy between the theoretical and experimental intensities of the stretching mode for BCl3.

Anisotropic Confinement, Electronic Coupling and Strain Induced Effects Detected by Valence-Band Anisotropy in Self-Assembled Quantum Dots

A method to determine the effects of the geometry and lateral ordering on the electronic properties of an array of one-dimensional self-assembled quantum dots is discussed. A model that takes into account the valence-band anisotropic effective masses and strain effects must be used to describe the behavior of the photoluminescence emission, proposed as a clean tool for the characterization of dot anisotropy and/or inter-dot coupling. Under special growth conditions, such as substrate temperature and Arsenic background, 1D chains of In(0.4)Ga(0.6) As quantum dots were grown by molecular beam epitaxy. Grazing-incidence X-ray diffraction measurements directly evidence the strong strain anisotropy due to the formation of quantum dot chains, probed by polarization-resolved low-temperature photoluminescence. The results are in fair good agreement with the proposed model.

Half-Filled Layered Organic Superconductors and the Resonating-Valence-Bond Theory of the Hubbard-Heisenberg Model

We present a resonating-valence-bond theory of superconductivity for the Hubbard-Heisenberg model on an anisotropic triangular lattice. Our calculations are consistent with the observed phase diagram of the half-filled layered organic superconductors, such as the beta, beta('), kappa, and lambda phases of (BEDT-TTF)(2)X [bis(ethylenedithio)tetrathiafulvalene] and (BETS)(2)X [bis(ethylenedithio)tetraselenafulvalene]. We find a first order transition from a Mott insulator to a d(x)(2)-y(2) superconductor with a small superfluid stiffness and a pseudogap with d(x)(2)-y(2) symmetry.

Time flies with music whatever its emotional valence

The present study used a temporal bisection task to investigate whether music affects time estimation differently from a matched auditory neutral stimulus, and whether the emotional valence of the musical stimuli (i.e., sad vs. happy music) modulates this effect. The results showed that, compared to sine wave control music, music presented in a major (happy) or a minor (sad) key shifted the bisection function toward the right, thus increasing the bisection point value (point of subjective equality). This indicates that the duration of a melody is judged shorter than that of a non-melodic control stimulus, thus confirming that ""time flies"" when we listen to music. Nevertheless, sensitivity to time was similar for all the auditory stimuli. Furthermore, the temporal bisection functions did not differ as a function of musical mode. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

A potential role for the analytical ultracentrifuge in the experimental measurement of protein valence

A method is described whereby sedimentation velocity is combined with equilibrium dialysis to determine the net charge (valence) of a protein by using chromate as an indicator ion for assessing the extent of the Donnan redistribution of small ions. The procedure has been used in experiments on bovine serum albumin under slightly alkaline conditions (pH 8.0, I 0.05) to illustrate its application to a system in which the indicator ion and protein both bear net negative charge and on lysozyme under slightly acidic conditions (pH 5.0, I 0.10) to illustrate the situation where chromate is a counterion. (C) 2001 Elsevier Science.

The influence of cis/trans isomerism on the physical properties of a cyano-bridged dinuclear mixed valence complex

The cyano-bridged complexes cis-[L14CoIIINCFeII(CN)5]– and cis-[L14CoIIINCFeIII(CN)5] (L14= 6-methyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecan-6-amine) are prepared and characterised spectroscopically, electrochemically and structurally: Na{cis-[L14CoIIINCFeII(CN)5]}·9H2O, monoclinic space group P21/c, a= 14.758(3), b= 10.496(1), c= 19.359(3) , = 92.00(2)°, Z= 4; cis-[L14CoIIINCFeIII(CN)5]·4H2O, orthorhombic space group P212121, a= 9.492(1), b= 14.709(2), c= 18.760(3) , Z= 4. In both complexes, the pendant amine is cis to the bridging cyanide ligand. An analysis of the metal-to-metal charge transfer (MMCT) transition in these systems with Hush theory has been carried out. This has revealed that the change in the configuration of the macrocycle both decreases the redox isomer energy difference (E1/2) and increases the reorganisational energy () of the cis-[L14CoIIINCFeII(CN)5]– complex with respect to the trans-[L14CoIIINCFeII(CN)5]– complex, the result being that both isomers display an MMCT transition of similar energy. The variation in redox isomer energy differences of the configurational isomers has been related to strain energy differences by molecular mechanics analysis of the [CoL14Cl]2+/+ precursor complexes.

Discrete cyanide-bridged mixed-valence Co/Fe complexes: Outer-sphere redox behaviour

The outer-sphere redox behaviour of a series of [LnCoIII-NCFeII(CN)(5)](-) (L-n = n-membered pentadentate aza-macrocycle) complexes have been studied as a function of pH and oxidising agent. All the dinuclear complexes show a double protonation process at pH approximate to 2 that produces a shift in their UV/Vis spectra. Oxidation of the different non-protonated and diprotonated complexes has been carried out with peroxodisulfate, and of the non-protonated complexes also with trisoxalatocobaltate(III). The results are in agreement with predictions from the Marcus theory. The oxidation of [Fe(phen)(3)](3+) and [IrCl6](2-) is too fast to be measured, although for the latter the transient observation of the process has been achieved at pH = 0. The study of the kinetics of the outer-sphere redox process, with the S2O82- and [Co(ox)(3)](3-) oxidants, has been carried out as a function of pH, temperature, and pressure. As a whole, the values found for the activation volumes, entropies, and enthalpies are in the following margins, for the diprotonated and non-protonated dinuclear complexes, respectively: DeltaV(not equal) from 11 to 13 and 15 to 20 cm(3) mol(-1); DeltaS(not equal) from 110 to 30 and -60 to -90 J K-1 mol(-1); DeltaH(not equal) from 115 to 80 and 50 to 65 kJ.mol(-1). The thermal activation parameters are clearly dominated by the electrostriction occurring on outer-sphere precursor formation, while the trends found for the values of the volume of activation indicate an important degree of tuning due to the charge distribution during the electron transfer process. The special arrangement on the amine ligands in the isomer trans[(L14CoNCFeII)-N-III(CN)(5)](-) accounts for important differences in solvent-assisted hydrogen bonding occurring within the outer-sphere redox process, as has been established in redox reactions of similar compounds. ((C) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2003).

Re-entrant phase behaviour of network fluids: A patchy particle model with temperature-dependent valence

We study a model consisting of particles with dissimilar bonding sites ("patches"), which exhibits self-assembly into chains connected by Y-junctions, and investigate its phase behaviour by both simulations and theory. We show that, as the energy cost epsilon(j) of forming Y-junctions increases, the extent of the liquid-vapour coexistence region at lower temperatures and densities is reduced. The phase diagram thus acquires a characteristic "pinched" shape in which the liquid branch density decreases as the temperature is lowered. To our knowledge, this is the first model in which the predicted topological phase transition between a fluid composed of short chains and a fluid rich in Y-junctions is actually observed. Above a certain threshold for epsilon(j), condensation ceases to exist because the entropy gain of forming Y-junctions can no longer offset their energy cost. We also show that the properties of these phase diagrams can be understood in terms of a temperature-dependent effective valence of the patchy particles. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3605703]

A Hexanuclear Mixed-Valence Oxovanadium(IV,V) Complex as a Highly Efficient Alkane Oxidation Catalyst

The new hexanuclear mixed-valence vanadium complex [V3O3(OEt)(ashz)(2)(mu-OEt)](2) (1) with an N,O-donor ligand is reported. It acts as a highly efficient catalyst toward alkane oxidations by aqueous H2O2. Remarkably, high turnover numbers up to 25000 with product yields of up to 27% (based on alkane) stand for one of the most active systems for such reactions.

Effects of emotional valence and three-dimensionality of visual stimuli on brain activation: an fMRI study

BACKGROUND: Examining changes in brain activation linked with emotion-inducing stimuli is essential to the study of emotions. Due to the ecological potential of techniques such as virtual reality (VR), inspection of whether brain activation in response to emotional stimuli can be modulated by the three-dimensional (3D) properties of the images is important. OBJECTIVE: The current study sought to test whether the activation of brain areas involved in the emotional processing of scenarios of different valences can be modulated by 3D. Therefore, the focus was made on the interaction effect between emotion-inducing stimuli of different emotional valences (pleasant, unpleasant and neutral valences) and visualization types (2D, 3D). However, main effects were also analyzed.METHODS: The effect of emotional valence and visualization types and their interaction were analyzed through a 3x2 repeated measures ANOVA. Post-hoc t-tests were performed under a ROI-analysis approach. RESULTS: The results show increased brain activation for the 3D affective-inducing stimuli in comparison with the same stimuli in 2D scenarios, mostly in cortical and subcortical regions that are related to emotional processing, in addition to visual processing regions. CONCLUSIONS: This study has the potential of clarify brain mechanisms involved in the processing of emotional stimuli (scenarios’ valence) and their interaction with three-dimensionality.