To see the other types of publications on this topic, follow the link: Research Subject Categories – NATURAL SCIENCES – Physics.
Dissertations / Theses on the topic 'Research Subject Categories – NATURAL SCIENCES – Physics'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Research Subject Categories – NATURAL SCIENCES – Physics.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
Neri, Lorenzo. "Time Resolved Single Photon Imaging Device with Single Photon Avalanche Diode." Thesis, Università degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/183.
Full textAbstract:
We have studied a new optical sensor characterized by performances that will extend the capabilities of several new physical investigation techniques. Our imaging device is based on a two-dimensional array of Single Photon Avalanche Diode (SPAD), sensitive to the single photon with a subnanosecond timing precision. It is able to perform a continuous photon acquisition without the necessity to break to perform the readout process. Moreover it is not damageable by intense light sources. The proposed solution constitutes a step forward for all Time Correlated Single Photon Counting analysis, as Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, Dynamic Light Scattering, 3D Camera, Particle Imaging Velocimetry and Adaptive Optics. An electric characterization of the single SPAD has been carried out to perform multiple readout strategies, and an electric model has been used to perform the simulation of different two-dimensional electric array configurations. We have also deeply studied the source of the counting distortion of the single passive quenched SPAD and have been able to extend the dynamic range of four order of magnitude and to use the dead time saturation as a compression feature for data produced by our imaging sensor. The dead time compensation laws established in Literature have been extended over the steady state analysis to include the time dependent source and any type of dead time. The acquisition electronics, the sensor calibration and the imaging reconstruction algorithm have been performed on a working prototype. The device has been tested with many experimental setups, developed to evaluate the features and the limits of our technological solutions.Abbiamo studiato un nuovo sensore ottico caratterizzato da prestazioni che estenderanno le funzionalita' di molte nuove tecniche di indagine fisica. Il nostro dispositivo si basa su una matrice bidimensionale di Single Photon Avalanche Diode (SPAD), in grado di fornire il tempo di arrivo di ogni singolo fotone con una precisione del decimo di nanosecondo. Il nostro apparato e' in grado di acquisire là ¢ arrivo dei fotoni con continuita', senza interruzioni dovute al processo di lettura, ed e' inoltre resistente a fonti di luce eccessiva che costituiscono una limitazione per i normali dispositivi a singolo fotone. La soluzione proposta costituisce un passo in avanti per tutte le analisi basate sulla correlazione temporale a singolo fotone, come la Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, Dynamic Light Scattering, 3D Camera, Particle Imaging Velocimetry e Adaptive Optics. Grazie allo studio delle caratteristiche elettriche del singolo SPAD e' stato possibile individuare varie strategie di lettura. Il modello elettrico sviluppato e' stato inoltre utilizzato per simulare diverse configurazioni elettriche della matrici bidimensionali di sensori. Abbiamo studiato le caratteristiche funzionali del singolo SPAD ponendo l'attenzione sui fenomeni che alterano la linearita' di ri-sposta, siamo stati cosi' in grado di estendere di quattro ordini di grandezza il suo intervallo di utilizzo, e di utilizzare la saturazione come una funzione di compressione dei dati prodotti dal sensore. Le equazioni presentate estendono la correzione degli effetti del tempo morto, gia' presenti in letteratura, dallà ¢ analisi del caso stazionario a quello delle sorgenti variabili nel tempo, e sono inoltre estendibili a qualunque configurazione di tempo morto. La produzione di un prototipo funzionante ha compreso inoltre la realizzazione dell'elettronica di acquisizione, dell'algoritmo di calibrazione del sensore e di ricostruzione delle immagini. Il dispositivo e' stato testato realizzando diversi esperimenti, che hanno permesso di valutare le caratteristiche e i limiti delle soluzioni tecnologiche adottate.
2
Miracoli, Rosalba. "Characterization of microwave discharge ion source for high protom beam production in cw and pulsed mode." Thesis, Università degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/182.
Full textAbstract:
This thesis consist of an introduction to the plasma physics of Microwave Discharge Ion Source (MDIS) and a review of the result obtained including discussion of related work. This thesis begin with a theoretical discussion dealing with plasma physics relevant for the production of intense proton beam in MDIS. This is followed by an historical overview on the production of high current beams by the 2.45 GHz microwave ion sources. The experimental part of the work consist of the studies related to MDIS plasma physics.
For each source the most important parameters are the maximum beam current and the intensity of the single ion species. So the total beam current and the proton beam was studied as a function of different experimental set-up. In order to make a meaningful analysis, further measurements are required, regarding the quality of the ion beam. The quality of the ion beam extracted from an ion source is characterized by the beam emittance; for high quality ion beams the emittance should be as small as possible. Emittance measurements were carried out for two source: the VIS source operating in cw mode and the SHILI source operating in pulsed mode.
The main limitation of MDIS, in fact, consists of the so called electromagnetic cutoff, which naturally fixes the upper boundary of the plasma density which can be reached at a given frequency. Passive and active techniques can be used on the purpose to overcome this limit. Finally, another active mechanism was tested on a device very similar to the VIS source: we tried to employ an innovative mechanisms of plasma ignition based on electrostatic waves (ESW).
3
Deretzis, Ioannis. "Quantum transport in confined graphene: role of defects, substrate and contacts." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/89.
Full textAbstract:
This PhD study investigates at an atomistic level the role of non-ideality on the electronic structure and quantum transport properties of systems based on graphene, with a specific focus on confined structures that could serve for a plausible device operation. An atomic reconstruction takes place for the encapsulation of localized or extended modifications of the structural and electronic symmetry that go beyond phenomenological approaches. Three different types of atomic/structural and electronic perturbations are considered: a) perturbations induced by defects in the atomic lattice, b) perturbations induced by the interaction with the substrate, and c) perturbations induced by the coupling with the metallic contacts. Numerical codes are implemented based on state-of-the-art Schroedinger/Poisson methodologies for the calculation of the quantum transport.
4
Eriksson, Gustav Jens Peter. "Transport properties at 3C-SiC interfaces." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/90.
Full textAbstract:
For years cubic (3C) silicon carbide (SiC) has been believed to be a very promising wide bandgap semiconductor for high frequency and high power electronics. However, 3C-SiC is fraught with large concentrations of various defects, which have so far hindered the achievement of the predicted properties at a macroscopic level. These defects have properties that are inherently nanoscale and that will have a strong influence on the electrical behavior of the material, particularly at interfaces commonly found in electronic devices. The aim of this thesis is then to understand and overcome some of the challenges faced for fabrication of electronic devices in this material, by studying the nanoscale transport properties at 3C-SiC interfaces. In this way, the non-ideal macroscopic behavior of fabricated devices can be better understood and ultimately improved. To this end, characterization approaches that are able to distinguish morphological, electrical and structural features at the nanoscale are essential. Most attention is given to scanning probe microscopy based methodologies, able to physically probe the sample and image tip-sample interactions of morphological and electrical nature at the nanoscale. The topics of investigation include the major concerns related to the electronic transport at metal/SiC interfaces and the non ideal behavior in metal/oxide/SiC systems.
5
Харченко, А. Ю. "Протолітичні рівноваги хромофорних реагентів у водних розчинах поліелектролітів у порівнянні з іншими колоїдними системами." Thesis, ХНУ імені В.Н. Каразіна, 2018. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/14183.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена встановленню особливостей впливу полііонів аніонних та катіонних поліелектролітів на протолітичні рівноваги хромофорних реагентів у водних розчинах. Досліджувалися також відмінності впливу поліаніонів, міцел аніонних ПАР і колоїдних частинок гідрофобних дисперсій фулеренів та фулеренолів на кислотну силу катіонних індикаторних барвників.
Показано, що визначення показників уявних констант іонізації барвників у середовищі розчинів поліелектролітів необхідно проводити в напіврозведеному концентраційному режимі, що дозволяє уникнути проявів метахромазії. Дослідження семи катіонних індикаторних барвників різних зарядних типів дозволило встановити, що диференціювання їх кислотної сили у середовищі розчину полі (4-стиренсульфонату натрію) є подібним до того, що спостерігається у міцелярному середовищі додецилсульфату натрію (NaДС). Сильне диференціювання кислотно-основних властивостей аніонних барвників характерне також для гідрофільних дисперсій на основі катіонних рН-залежних поліелектролітів полі (гексаметиленгуанідин-гідрохлориду) та полі (диетиленамінгуанідин-гідрохлориду) при рН < 7.
В роботі розвинуто підхід до оцінки поверхневої густини заряду змішаних міцел на основі NaДС з добавками бутанолу-1 та пентанолу-1 індикаторним методом, що дозволило цілеспрямовано застосувати цей метод до дослідження полііонів у водних розчинах.
Встановлено, що кислотна сила індикаторних барвників суттєво залежить від концентрації гідрофобних дисперсій фулеренів та фулеренолів, поверхня колоїдних частинок яких має негативний потенціал, як і у випадку полііонів чи міцел. Недостатня концентрація С60 в розчині зумовлює агрегацію псевдоізоціаніну на поверхні колоїдних частинок.
6
Коновалова, І. С. "Особливості молекулярної та кристалічної будови діамінопохідних ароматичних та гетероароматичних сполук." Thesis, ХНУ імені В.Н. Каразіна, 2018. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/14184.
Full textAbstract:
Експериментальними та квантово-хімічними методами проведено систематичне вивчення геометричних характеристик аміногруп, що є замісниками в ароматичному циклі, та факторів, що на них впливають.
Прецизійні рентгеноструктурні дослідження 3,4-діаміно-1,2,4-триазолу і його 5-метилильної похідної та аналіз розподілу електронної густини за даними квантової хімії показали, що геометричні характеристики аміногруп залежать від природи атома, з яким аміногрупа зв'язана, від ступеня спряження неподіленої електронної пари Нітрогену з π-системою ароматичного циклу, та від впливу полярного середовища, що підсилює спряження. Посилення спряження аміногрупи з ароматичною системою приводить до ослаблення її акцепторних властивостей у водневому зв'язуванні.
При детальному аналізі характеристик водневих зв'язків в модельній системі піридин-вода було охарактеризовано новий вид водневого зв'язку змішаного типу X-H...N'/X-H...π', в якому одночасно і неподілена електронна пара Нітрогену і π-система циклу є акцептором протонів.
Для модельних молекул моно- та діамінобензенів було виявлено, що роль водневих зв'язків N-H…N' у формуванні кристалічної структури залежить від кількості і взаємного розташування аміногруп в циклі (орто, мета або пара). Найбільшу роль водневий зв'язок N-H…N' має в кристалі орто-діамінобензена, утворюючи будівельний блок кристалічної упаковки і базовий структурний мотив. В кристалах мета-діамінобензена вплив N-H…N' водневого зв'язку на формування упаковки порівняний з впливом водневого зв'язку N-H…π'. Наявність тільки однієї аміногрупи або двох аміногруп в максимально віддалених положеннях обумовлює дуже незначну роль водневих зв'язків N-H…N' в організації кристалів.
В кристалах нітрозаміщених похідних діамінобензенів було виявлено, що пара- або орто-положення аміногрупи відносно нітрогрупи зумовлює значне зменшення акцепторних властивостей аміногрупи внаслідок пуш-пульного ефекту або внутрішньомолекулярного водневого зв'язування. При цьому роль водневих зв'язків N-H…N' в організації кристалів стає зовсім незначною.
Аналіз міжмолекулярних взаємодій показав, що саме слабкі водневі зв'язки X-H...N', за участю аміногрупи як акцептора протонів, впливають на утворення поліморфних модифікацій діамінотриазолу, аніліну та орто-діамінобензолу.
7
Фарафонов, В. С. "Локалізація та гідратація органічних барвників в міцелах поверхнево-активних речовин за даними молекулярно-динамічного моделювання." Thesis, ХНУ імені В.Н. Каразіна, 2018. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/14291.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена встановленню методами обчислювальної хімії особливостей впливу природи поверхнево-активної речовини (ПАР) на локалізацію, орієнтацію та гідратацію молекул органічних барвників, що адсорбовані міцелами ПАР, у нейтральній та іонізованій формах. Крім того, досліджені властивості міцел ПАР без барвників та проведена робота по створенню повноатомних потенціальних моделей згідно з методологією загальновживаних силових полів.
На прикладі додецилсульфату натрію (ДСН) показано, що поведінка мономерів ПАР в моделюванні може визначатися не тільки параметрами потенціальної моделі для атомів головної групи ПАР, протиіона та води, але й для параметрами зв’язків у вуглеводневому радикалі. Для останніх рекомендоване використання параметрів, що отримані спеціально для вищих алканів та жирів.
Для ряду іонних ПАР визначено, що об’ємна частка води в поверхневих шарах їх міцел є дуже близькою, що свідчить про малий вплив на неї знаку заряду і природи головної групи та розміру міцели.
Розвинений підхід до обчислення мікроскопічних характеристик молекул органічних барвників, що адсорбовані міцелами ПАР (локалізації, орієнтації та складу мікрооточення). Цей підхід був застосований до ряду сольватохромних та кислотно-основних індикаторних барвників у міцелах загальновживаних катіонних, аніонних та цвітер-іонних ПАР. Визначено, що локалізація молекули стандартного сольватохромного барвника Райхардта в аніонних міцелах ДСН і катіонних міцелах цетилтриметиламоній броміду (ЦТАБ) є близькою, а різниця в параметрах полярності розчинів цих ПАР є наслідком взаємодії молекули з головними групами.
Оцінена придатність ряду кислотно-основних барвників для використання в індикаторному методі визначення поверхневого електростатичного потенціалу міцел. Показано, що різниця в локалізації та складі мікрооточення молекул двох протолітичних форм у міцелах ДСН є найменшою у 4-н-додецил-2,6-динітрофенолу (ДДФ) і 4 н гептадецил-7-амінокумарину, а в міцелах ЦТАБ — у ДДФ і стандартного барвника Райхардта.
8
Шапошник, А. М. "Закономірності процесів утворення та структурні особливості оксалатів MC2O4•nH2O (M=Mn,Co,Ni,Cd), форміатів M(HCO2)n (М=Ag,Ni) та продуктів їх термолізу." Thesis, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 2019. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/14634.
Full textAbstract:
Дисертація присвячена дослідженню як нових структур так і структурних особливостей уже відомих з літератури гідратів і безводних оксалатів та форміатів перехідних металів за допомогою сучасних методів рентгеноструктурного аналізу з використанням даних растрової електронної мікроскопії та термогравіметричного аналізу.
Отримано структурні дані для трьох поліморфних модифікацій дигідрату оксалату марганцю(II) α′, α″ та β-модифікація, що утворюються одночасно при самочинному розпаді кристалів тригідрату оксалату марганцю(II).
Дослідженням порошкових зразків дигідратів оксалатів марганцю(II), кобальту(II) та нікелю(II) встановлено, що їх структура є розупорядкованою. Запропоновано модель розупорядкування для розрахунків, яку можна використовувати і для схожих сполук, оскільки існуюча модель OD-структур неприйнятна для використання в методі Рітвельда.
За даними порошкових рентгенограм знайдено нову поліморфну модифікацію безводних оксалатів марганцю(II) та кадмію(II) (γ-MnC2O4 та γ-CdC2O4), яка утворюється при термолізі гідратів, є метастабільною, не щільновпакованою та має нижче значення густини порівняно з відомими модифікаціями.
Для безводних оксалатів нікелю(II) та кобальту(II) визначено структуру beta-модифікації, яка є продуктом термолізу відповідних гідратів. Показано, що розупорядкованість структури зберігається при термолізі, і тому beta-модифікація може бути розупорядкованою, всупереч існуючим літературним даним.
Визначено структуру форміату срібла(I), особливістю якої є утворення кластерів Ag–Ag=2,919 Å, що спостерігаються і в інших сполуках даного металу. Аналізом структури цієї нестабільної сполуки показано, що її спонтанний розпад за кімнатної температури призводить до утворення пластівчастих наночастинок металічного срібла.
9
Лагута, А. М. "Кінетика реакцій трифенілметанових барвників з нуклеофілами в організованих розчинах." Thesis, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 2019. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/14884.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена встановленню закономірностей впливу організованих розчинів на основі колоїдних ПАР на константу швидкості реакцій трифенілметанових барвників з нуклеофільними реагентами, а також впливу інертних електролітів на кінетичний міцелярний ефект. У рамках роботи досліджено нітрофеноловий фіолетовий, запропоновано його використання при дослідженні кінетичних міцелярних ефектів.
На основі впливу водно-органічних систем на значення константи швидкості встановлено, що вплив полярності на швидкість реакцій трифенілметанових барвників з іоном НО– підпорядковується правилам Х’юза–Інгольда.
Дослідження семи реакцій за участю катіонних та аніонних барвників, та двох нуклеофільних реагентів (НО– та Н2О) дозволило розширити та обґрунтувати уявлення про закономірності впливу міцел різного типу ПАР на швидкість реакцій нуклеофільного приєднання. Кількісна оцінка кінетичних міцелярних ефектів проведена за моделями Пішкевича, Березіна та псевдофазною іонообмінною Бантона та Ромстеда. Вперше виявлено зменшення локальної концентрації реакційно-здатних зв’язаних іонів НО– катіонними міцелами; як можливе пояснення запропоновано уявлення про «відволікаючий ефект» за рахунок їх
електростатичної асоціації з катіонними головними групами.
Досліджено іонний обмін між іоном НО– та F–, Ac–, Cl–, Br–, Bnz–, NO3–, N3–, Sal– у шарі Штерна міцел; одержано значення констант іонного обміну. Показано, що аніони Br–, Bnz–, N3– та Sal– зменшують ступінь зв’язування аніонних барвників.
10
Дикун, О. М. "Будова і фізико-хімічні властивості основ Шиффа і гідразонів госиполу." Thesis, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 2019. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/14885.
Full textAbstract:
Дисертація присвячена дослідженню будови і антирадикальних властивостей основ Шиффа і гідразонів госиполу.
Синтезовано дев’ять імінопохідних госиполу (три з яких отримані вперше): сім основ Шиффа і два гідразона. Методами молекулярної спектроскопії (ІЧ, УФ, ЯМР) і квантової хімії досліджено будову і таутомерію цих сполук. Повне віднесення всіх сигналів (13С ЯМР) і смуг коливальних і електронних спектрів поглинання виконане за допомогою DFT і TD-DFT розрахунків.
Антирадикальні властивості імінопохідних госиполу оцінені в реакції з 2,2’-дифеніл-1-пікрилгідразилом (ДФПГ) і катіон-радикалом 2,2’-азино-біс-(3-етилбензтіазолін-6-сульфокислоти) (АБТС) в етанолі за допомогою стехіометричних коефіцієнтів реакції, EC50, VCEAC і TEAC. Отримані константи швидкості реакції імінпопохідних госиполу з ДФПГ на повільній стадії. За допомогою квантово-хімічних розрахунків встановлено найбільш реакційно здатні О–Н групи досліджених імінопохідних. Показано, що всі досліджені сполуки є ефективними антирадикальними агентами по відношенню до ДФПГ і катіон-радикала АБТС.
Проведено дослідження реакційної здатності основ Шиффа госиполу по відношенню до ДФПГ в присутності хлоридної кислоти. Показано існування кореляції між величинами хімічних зсувів протонів N–Н груп основ Шиффа госиполу і константами швидкості реакції, що дозволяє робити прогноз реакційної здатності основ Шиффа госиполу по відношенню до вільних радикалів.
Встановлено, що імінопохідні госиполу виявляють цитостатичну активність і є потенційними об’єктами для подальших біологічних досліджень.
11
Токарєв, В. В. "Квантово-хімічне моделювання магнітних властивостей квазіодновимірних магнетиків на основі сполук перехідних металів." Thesis, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна МОН України, 2021. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/16067.
Full textAbstract:
Роботу присвячено теоретичному дослідженню впливу структурних параметрів на магнітні властивості квазіодновимірних комплексних сполук перехідних металів з використанням ефективних гамільтоніанів квантовохімічного методу валентних зв’язків, розвитку і перевірці наближених методів моделювання низькотемпературних магнітних властивостей та нижньої частини енергетичного спектра цих сполук.
Показано, що для моделі Хабарда з U - 1 на одновимірних фрагментах прямокутної решітки шириною n чергування донорів та акцепторів уздовж решітки збільшує стійкість основного стану з максимальним спіном відносно
збільшення взаємодії між елементарними комірками при електронній густині ρ Æ
1¡1/2n.
Побудовано модифіковану поляронну теорію, що пояснює залежність зміни
спіну основного стану моделі Хабарда з U Æ 1 на фрагментах з відкритими та періодичними граничними умовами при збільшенні взаємодії елементарних комірок та від розміру фрагмента.
Для одновимірної двозонної моделі Хабарда з U À t показано, що неврахування скорельованого руху електронів в ефективній t - J моделі приводить до неправильного опису симетрії основного та нижніх збуджених
рівнів скінченних циклічних фрагментів.
Показано, що модель Ізінга адекватно відтворює термодинамічні властивості
одновимірних біметалічних феримагнетиків, що описуються моделлю Гейзенберга, лише при екстремально малих чи великих значеннях позитивної одноіонної анізотропії.
За допомогою лінійної теорії спінових хвиль знайдені ізомери регулярних антиферомагнітних кластерів з близькими енергіями основного та нижніх збуджених станів, розроблено і перевірено метод розрахунку структурних параметрів одновимірних антиферо- та феримагнетиків, що мають близькі швидкість спінових хвиль та щілину в енергетичному спектрі.
12
Марков, В. В. "Кількісні залежностi «структура речовини – характеристики розподiлу» в двофазних та нанодисперсних системах." Thesis, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна МОН України, 2021. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/16074.
Full textAbstract:
Проаналізовано існуючі моделі для прогнозування фізико-хімічних властивостей речовин. За допомогою лінійних залежностей вільних енергій сольватації охарактеризовано вплив модифікаторів рухомої фази на утримування аналітів. Зміна коефіцієнтів моделі при варіюванні складу системи добре узгоджується зі зміною її фізико-хімічних властивостей. Визначено найбільш придатні для вирішення даного завдання методи відбору дескрипторів. Генетичний алгоритм і метод повного перебору оптимізовані для відбору дескрипторів і створення мультіпараметріческіх залежностей «структура – утримування –властивість». Побудовано моделі для передбачення розподілу органічних речовин в двофазних і міцелярних системах і моделювання хроматографічного утримування. Дані моделі є універсальними, тобто можуть бути використані для прогнозування поведінки речовин в системах різних типів. Створені моделі не поступаються класичним лінійним залежностям енергій сольватації, проте засновані на неемпіричних дескрипторах. Запропонована модель валідована шляхом прогнозування розподілу карбонових кислот в системі «вода – міцелярна псевдофаза ДСН», крос-валідацією, моделюванням констант розподілу незалежного набору речовин. Передбачені константи розподілу добре відповідають визначеним експериментально.
13
Говор, Ірина Вікторівна. "Флуоресцентні системи на основі комбінацій чутливих до мікрооточення барвників для раціометричного визначення конформаційних змін протеїнів." Thesis, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України, 2021. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/16544.
Full textAbstract:
В дисертаційній роботі досліджені спектрально-люмінесцентні і фотофізичні властивості ряду сквараїнових, норсквараїнових і стирилового барвників у розчинах та при взаємодії з протеїнами. Встановлені закономірності зв'язку між структурою та властивостями барвників для створення раціометричних систем з ферстерівським резонансним переносом енергії (FRET) з метою розробки нового підходу для визначення конформаційних змін в протеїнах.
Дослідження спектральних властивостей в різних середовищах показало, що норсквараїнові барвники менш чутливі до полярності середовища та до присутності протеїну, ніж сквараїни. Найбільші спектральні зміни при утворенні комплексів з протеїнами спостерігаються для барвників, що не містять сульфогруп. Збільшення водорозчинності барвників шляхом введення сульфогруп знижує їх здатність утворювати комплекси з протеїнами.
Варіювання мольного співвідношення компонентів в системі БСА з некон'югованими барвниками дозволяє адаптувати підхід до визначення різного ступеня змін досліджуваних конформацій протеїну. На основі отриманих закономірностей розроблено новий флуоресцентний підхід визначення зміни конформації протеїнів із застосуванням FRET між барвниками незв'язаними з протеїном ковалентним зв'язком. Продемонстровано можливість практичного використання нового підходу.
14
Буніна, Зінаїда Юріївна. "Сорбція іонів лантаноїдів полімерними сорбентами з іммобілізованими О-дентатними лігандами." Thesis, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України, 2021. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/16545.
Full textAbstract:
Дисертація присвячена встановленню закономірностей сорбційного вилучення іонів лантаноїдів низкою полімерних сорбентів з іммобілізованими О-дентатними лігандами.
Методом радикальної полімеризації в масі синтезовано серію іон-імпринтованих полімерів на основі етиленглікольдиметакрилату або дивінілбензену. Встановлено вплив ступеня зшивання, мономерів і лігандів для іон-імпринтованих полімерів на сорбційні властивості отриманих матеріалів по відношенню до ґадолінію.
Досліджено сорбційні властивості поруватих дивінілбензенстиренових кополімерів, імпрегнованих N,N,Nʹ,Nʹ-тетраоктилдіамідом дигліколевої кислоти (ТОДГА), та підібрано найкращу матрицю для нековалентного закріплення цього ліганду. Також здійснено порівняння цих матеріалів з сорбентами, що являють собою силікагелі з прищепленими каліксаренами, модифікованими по верхньому вінцю макроциклу фосфіноксидними та фосфонатними групами.
Для всіх матеріалів визначені оптимальні умови проведення адсорбції досліджених іонів.
15
Chibbaro, Claudio. "Mono-crystalline Silicon Photovoltaic Cells: Innovative Technologies toward low Series Resistance." Thesis, Università degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/181.
Full textAbstract:
This thesis gives, at first, a collocation of photovoltaic technology inside the picture of world energy production. The need of a transition to a renewables-intensive energy market is reported as a scientific evidence deriving from economical and environmental data analysis. The present state-of-art of photovoltaic technology in terms of research development, manufacturing cost, market status and forecast is illustrated.
In spite of emerging new technologies promising higher efficiencies and lower production costs, standard first generation devices (single junction, silicon wafer-based cells) still represent the majority of available photovoltaic equipments because of their cost-effectiveness. However, the necessity to produce more and more competitive photovoltaic cells requires a continuous progress regarding cell design in order to optimize structural parameter toward efficiency improvement and cost reduction. A complete study of all structural parameters characterizing silicon wafer-based photovoltaic cells has been performed by means of a simulation program purposely realized. The simulation program has been used to analyze the most important physical and geometrical factors determining silicon cells performance (as material quality, doping levels, layers thickness) with the purpose of maximize photogeneration and minimize electrical losses. Obtained results quantify the effect of semiconductor quality demonstrating that most effectiveness silicon (in terms of costs/benefits ratio) is the typical Czochralski-grown. It has been also illustrated that best performances could be obtained for an emitter as thin as possible (in the order of few thousands of nanometres) and heavily doped (doping concentration >1e18cm-3). Moreover, has been shown that base thicknesses in the range of 200-300um and doping levels within the interval 1e15-1e16cm-3 optimize bulk design guaranteeing highest efficiencies. Finally, simulations highlight the importance of parasitic resistance effects on device electrical characteristic influencing drastically cells performance.
Simulations results have been used inside an industrial R&D project arisen from a collaboration between Meridionale Impianti (M.I.) S.p.A., UniCt (University of Catania), Advanced Technology Solutions (A.T.S.) S.r.l. and Meridionale Impianti Welding Technology (M.I.W.T) S.r.l.. The project purpose was the development of innovative processes and new equipments aimed at production of high efficiency and low-costs first generation silicon photovoltaic cells. It included a pre-competitive development and an industrial research. Thus, the entire industrial standard process used for realize a silicon PV cell has been studied and a revision of every single manufacturing step has been carried out in order to attain a competitive manufacturing line. Data obtained by research and simulation activities have allowed to create a prototype productive line, designed with the principle purposes of product quality, manufacturing cost reduction and energy saving.
The main innovation introduced regards the use of a ZnO film deposited by a Pulsed Plasma Deposition method (PPD) as both front contact and passivation layer. Optical and electrical characteristics of the deposited layer have been studied to define best process equipment set up and to optimize film thickness. The effects of the ZnO layer on photovoltaic cell electrical behavior (connected especially to the diminishing of parasitic series resistance value) have been evaluated by the comparison of two prototype cells. It has been demonstrated that innovative process flow with ZnO could improve cell efficiency. Moreover, obtained results highlight the importance of the innovative technique investigated since it is very advantageous because also simplify entire process flow. ZnO deposition performed by PPD developed inside present project opens interesting prospects in the sphere of process flow simplification and it necessities of a dedicated industrialization program directed towards large scale production.
The difficulties occurred during the estimation of low series resistances (in the order of few mOhm), in terms of accuracy and repeatability, using standard measurement methods yielded to the development of a new measurement procedure in order to overcome the intrinsic limits of other methods.
The presented method does not make use of any particular assumption, so that it can be virtually used for any kind of cell. It is very precise, since it is able to evaluate with good precision and reproducibility series resistance values as low as 1mOhm if the precision of voltage and current measurements in the cell characteristic is of the order of few mV and mA respectively. Moreover the measure of the series resistance is not precluded or made difficult by the presence of a low value shunt resistance . These two facts represent themselves a large improvement of the capabilities and potentialities on respect of the other nowadays used methods.
16
Lombardo, Ivano. "N/Z Effects on Nuclear Reactions Near the Fragmentation Threshold." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/123.
Full textAbstract:
Effects due to the neutron to proton ratio (N/Z) degree of freedom in nuclear reactions involving calcium beams at 25 MeV/nucleon have been investigated. For central collisions, we found that the competition between evaporation residue emission and binary-like phenomena is related to the neutron richness of the total system. The described experimental findings open the way for further investigations with radioactive beams.
17
Sonde, Sushant. "Local transport properties in graphene for electronic applications." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/91.
Full textAbstract:
In view of possible applications in electrostatically tunable two-dimensional field-effect devices, this thesis is aimed at discussing electronic properties in substrate-supported graphene. Original methods based on various variants of
Scanning Probe Microscopy techniques are utilized to analyze graphene exfoliated- and-deposited (DG) on SiO2 /Si, SiC(0001) and high-k dielectric substrate (Strontium Titanate) as well as graphene grown epitaxially (EG) on SiC(0001).
Scanning Capacitance Spectroscopy is discussed as a probe to evaluate the electrostatic properties (quantum capacitance, local density of states) and transport properties (local electron mean free path) in graphene. Furthermore, based on this method two important issues adversely affecting room temperature charge transport in graphene are addressed to elucidate the role of:
1. Lattice defects in graphene introduced by ion irradiation and
2. Charged impurities and Surface Polar Phonon scattering at the graphene/substrate interface.
Moreover, a comparative investigation of current transport across EG/SiC(0001) and DG/SiC(0001) interface by Scanning Current Spectroscopy and Torsion Resonance Conductive Atomic Force Microscopy is discussed to explain electrical properties of the so-called 'buffer layer' commonly observed at the interface of EG/SiC(0001). This study also clarifies the local workfunction variation in
EG due to electrically active buffer layer.
18
Torresi, Domenico. "Excitation of unbound states in 12B via the 8Li-alpha resonant elastic scattering." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/125.
Full textAbstract:
In the framework of the exotic clustering in light neutron rich nuclei, an experimental study for the search of 8Li-alpha cluster configurations on 12B was performed.
The 8Li-4He elastic scattering excitation function was measured by using the thick target inverse kinematics scattering method implemented by time of flight measurements that allows the
elastic channel from the inelastic one discrimination. The 8Li beam was provided by the LNS radioactive beam facility EXCYT at the energy of 30 MeV. The absolute cross-section was measured for CM energy between 13 MeV and 19.5 MeV. The procedure that has been used to extract energies and angles in CM system from the detected alpha energies and 4He stopping power for 8Li and 4He is shown in details. A measurements of the 4He stopping power for 7Li ions used to cross-check the stopping power codes data include in our calculations is discussed.
19
Puglia, Sebastiana Maria Regina. "The resonant cross sections of 10,11B(p,a) reactions at astrophysical energies: indirect measurements via the THM." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/361.
Full textAbstract:
The study of the nucleosynthesis of the light elements, Lithium, Beryllium and Boron, plays a key role in understanding of several astrophysical problems related to cosmology as well as to stellar structure and evolution. Moreover, the knowledge of their abundances can be a precious tool for the investigation of the inner stellar structure, especially to understand the mixing processes in stellar plasma. These elements, LiBeB, are mainly destroyed in stellar interior through (p,alpha) reactions induced at temperature of the order of 106 K, corresponding to the Gamow energy EG of a few keV's. In this energy region the direct determination of the cross section for charged particle induced reactions is affected by the presence of the Coulomb barrier between the interacting nuclei, and by the electron screening effect. Thus, precise measurements of the cross section for such processes are very complex and sometimes not possible. In the thesis, is presented the study of the 10B(p,alpha)7Be and 11B(p,alpha)8Be reactions which are the main responsible for the Boron destruction in stellar environments. The study of these reactions has been performed by means of the indirect Trojan Horse Method, that allows to overcome the effects due to the presence of the Coulomb barrier and electron screening. The method provides the bare nucleus two-body astrophysical-factor in the energy region of interest for astrophysics, from the quasi-free (QF) contribution of a suitable three-body reaction. The approach allows to avoid the extrapolation, usually made on the direct measurements. The experimental procedure and the results regarding the extracted Sb(E)-factor are reported in the thesis, as well as the electron screening potential Ue determined by means of the comparison with direct data.Lo studio della nucleo sintesi degli elementi leggeri, Litio, Berillio e Boro, svolge un ruolo fondamentale nella comprensione di alcuni problemi astrofisici legati sia alla cosmologia, che alla comprensione della struttura e dell'evoluzione stellare. Inoltre la conoscenza delle abbondanze di tali elementi puo' costituire un prezioso strumento nell'indagine della struttura interna stellare , in particolare nella comprensione dei processi di mixing che avvengono nel plasma stellare. Nelle stelle in fase quiescente, questi elementi,LiBeB, vengono distrutti principalmente attraverso reazioni (p, alpha) indotte alla temperatura dell'ordine di 106 K, corrispondente all'energia di Gamow EG di qualche keV. In questa regione energetica la determinazione diretta della sezione d'urto per reazioni indotte da particelle cariche influenzata dalla presenza della barriera Coulombiana tra i nuclei interagenti, e dall'effetto di screening elettronico. Pertanto per questi processi le misure della sezione d'urto sono molto complesse e a volte non realizzabili. Nella tesi,e' riportato lo studio delle reazioni 10B (p,alpha) 7Be e 11B(p,alpha)8BE che sono le principali reazioni nucleari responsabili della distruzione di Boro in ambiente stellare. Lo studio di queste reazioni e' stato eseguito attraverso il metodo indiretto del Trojan Horse (THM), che permette di superare gli effetti dovuti alla presenza della barriera colombiana e di screening elettronico. Tale metodo fornisce il fattore astrofisico di nucleo nudo Sb(E) nella regione energetica di interesse per l'astrofisica, dalla selezione del contributo quasi-libero (QF) di una opportuna reazione a tre corpi. L' approccio consente di evitare l'estrapolazioni, che di norma vengono usate nelle misure dirette. Nella tesi viene riportata in dettaglio, per entrambe le reazioni suddette, la procedura sperimentale e vengono inoltre mostrati i risultati ottenuti, sia del fattore astrofisico S b(E) che del potenziale di screening elettronico Ue.
20
Partescano, Elena. "Integrazione di dati geognostici e geofisici per la realizzazione di un geodatabase relazionale finalizzato allo studio della R.S.L. nell'area della provincia di Catania (Sicilia orientale) e possibili applicazioni." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/115.
Full textAbstract:
L'obbiettivo primario di questo lavoro e' stato quello di sviluppare uno strumento finalizzato alla raccolta e alla gestione integrata di considerevoli quantita' di dati acquisiti mediante l'esecuzione di differenti tipologie d'indagine. L'opportunita' di mettere in relazione i parametri geofisici con le caratteristiche geo litologiche del sottosuolo ha permesso di focalizzare l'attenzione sullo studio della risposta sismica locale, utilizzando tecniche di sismica passiva sia per ricavare informazioni sul comportamento dinamico del terreno sia per effettuare un'analisi dei processi tettonici recenti ed in oltre far emergere le caratteristiche morfo strutturali dell'area.
21
Trusso, Sfrazzetto Giuseppe. "Progettazione e sintesi di nuovi cavitandi macrociclici." Thesis, Università degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/122.
Full textAbstract:
I cavitandi chinossalinici sono recettori molecolari sintetici aventi una cavita' idrofobica il cui diametro medio raggiunge gli 8 Ã . Questa cavita' e' in grado di inglobare al suo interno vari guest, stabilizzandoli mediante interazioni idrofobiche. Sono numerosi in letteratura gli esempi in cui questi cavitandi vengono utilizzati come host nei confronti di guest achirali. Sono pochi invece gli esempi in cui i cavitandi vengono utilizzati come recettori di guest chirali. In questo lavoro di tesi sono stati sintetizzati nuovi cavitandi chinossalinici chirali in grado di svolgere riconoscimento enantiomerico nei confronti di vari amminoacidi chirali opportunamente modificati. Questi cavitandi sono stati funzionalizzati con una unita'Ã Ã Â salen chirale in grado di coordinare un catione metallico. L'introduzione di un catione uranile ha permesso di ottenere dei recettori eteroditopici, in grado di riconoscere coppie ioniche chirali (il catione viene riconosciuto dalla cavita' chinossalinica, mentre l'anione viene coordinato dal centro metallico che agisce come acido di Lewis). E' stato sintetizzato successivamente un recettore salen-uranile strutturalmente piu' semplice, da utilizzare come sistema modello per chiarire il meccanismo di riconoscimento di questi sistemi eteroditopici. Al fine di realizzare nuovi materiali chirali a base di silice, e' stato sintetizzato un cavitando chirale funzionalizzato con una catena alifatica contenente un doppio legame terminale. La superficie cosi' realizzata e' stata caratterizzata mediante tecniche XPS, SEM e IR. Infine e' stato funzionalizzato un cavitando con una unita' fullerenica ottenendo un fotosensibilizzatore per la produzione di ossigeno singoletto in grado di ossidare, e quindi tagliare, con alta efficienza residui di DNA. Grazie alle sue caratteristiche fotochimiche, questo composto puo' trovare applicazione in terapie fotodinamiche contro alcune forme di carcinoma.Quinoxaline cavitands are synthetic molecular receptors with an hydrophobic cavity; these compounds are able to recognize several guests via hydrophobic interactions. Many examples of achiral recognition using these cavitands are reported in literature; at the best of our knowledge there are few reports about efficient chiral recognition. In this work new chiral quinoxaline based cavitands for enantiomeric recognition of functionalized aminoacids were synthesized. We introduced a chiral salen unit in the cavitand scaffold to allow the coordination of a metal cation and in particular an uranyl site, that permits the realization of an heteroditopic receptor, able to bind chiral ion pair of aminoacid salts. After this work we synthesized as a heteroditopic model a chiral uranyl salen complex containing two pyrenil arms, in order to elucidate the recognition mechanism of the hosts. To obtain new chiral materials silica based, we designed a new chiral cavitand functionalized with an aliphatic chain double bond terminated. This new surface was characterized by XPS, SEM and IR. Moreover we synthesized a cavitand with a fullerene unit, allow a new photosensitizer that generates singlet oxygen. This compound is able to perform an efficient DNA cleavage and should be applied in photodynamic therapy.
22
Rizzo, Carmelo. "Symmetry Energy Effects in Low Energy Heavy Ion Collisions with Exotic Beams." Thesis, Università degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/124.
Full textAbstract:
We investigate the reaction path followed by Heavy Ion Collisions with exotic nuclear beams at low energies. The evolution of the system is described by a Stochastic Mean Field transport equation (SMF), where two parameterizations for the density dependence of symmetry energy (Asysoft and Asystiff) are implemented, allowing one to explore the sensitivity of the results to this ingredient of the nuclear interaction.
We report the properties of the prompt dipole radiation, produced via a collective bremsstrahlung mechanism, in fusion reactions with exotic beams. We show that the gamma yield is sensitive to the density dependence of the symmetry energy below/around saturation. Moreover we find that the angular distribution of the emitted photons from such fast collective mode can represent a sensitive probe of its excitation mechanism and of fusion dynamics in the entrance channel. We will focus on the interplay between reaction mechanisms, fusion vs. break-up, that in exotic systems is expected to be influenced by the symmetry energy term at densities around the normal value. The new method described here, based on the event by event evolution of phase space Quadrupole collective modes will nicely allow to extract the fusion probability at relatively early times, when the transport results are reliable. Fusion probabilities for reactions induced by 132Sn on 64,58Ni targets at 10 AMeV are evaluated. We obtain larger fusion cross sections for the more n-rich composite system, and, for a given reaction, in the Asysoft choice. A collective charge equilibration mechanism (the Dynamical Dipole) is revealed in both fusion and break-up events, depending on the stiffness of the symmetry term just below saturation.
Finally we investigate the effect of the mass asymmetry in the entrance channel for systems with the same overall isospin content and similar initial charge asymmetry. As expected we find reduced fusion probabilities for the more mass symmetric case, while the DDR strength appears not much affected. This is a nice confirmation of the prompt nature of such collective isovector mode.
23
Gambino, Nadia. "Investigation of laser generated plasmas for astrophysical applications." Thesis, Universita' degli Studi di Catania, 2011. http://hdl.handle.net/10761/343.
Full textAbstract:
ES-Electron Screening is a key parameter for proper understanding of several astrophysical processes, from stellar evolution to spectacular events like supernova explosions. The aim of this work is try to reproduce in laboratory plasmas of astrophysical interest via the laser ablation technique for the study of fusions rates in plasmas to better understand the ES effects. While ES has an explicit dependence on the ratio between the electron density and the electron temperature, the fusion reaction rate depends both on the plasma density and from the ion temperature. In a laser irradiance regime of 10^10-10^12 W/cm2 the produced plasmas ion temperatures are on the order of 100eV à à à ¢ 300eV, high enough to ensure a not negligible number of fusion events, and at the same time, electron temperatures which are on the order of few eV s are low enough to provide to a strong influence of ES. This confers to LPP the unique peculiarity to be employed for fusion reaction rates measurements in a low energy domain. Moreover, this domain is up to now unexplored and could open new field of scientific interest in nuclear-astrophysics. In this energy regime also multiple interacting laser plasmas, can be employed for the same purposes. For example, two colliding plasmas generate, inside their interaction zone, a high rate collision particles layer, where they stagnate for several hundreds of nanosecond forming in this way a third plasma composed by cold electrons with electron temperatures on the order of few that can result very useful to study the ES.
On these purposes, a new experimental apparatus at the LNS-INFN of Catania was built. The apparatus was constructed in order to realize measurements with single expanding and colliding plasmas. Most of the results obtained during the last three years concern the characterization, in terms of density, temperature and temporal dynamic, of single and double expanding plasma plumes. Single plasma expansion was investigated in vacuum and in a background gas; measurements realized in at high fluence on metal Al targets permitted us to observe other than the classical hydrodynamic expansion of the plasma, some non linear processes driven by the formation of Double or Multy-layers, leading to plasma multifragmentation and complicates its temporal dynamic. Such effect has been never profoundly investigated in a low-laser energy regime up to now. Plume dynamic was nearby studied with numerical simulations, by using the Anisimov model. By numerical improvements to the code it is able to well reproduce the experimental observed plume expansion. Plasma collision was realized at the DCU-Dublin City University. We observed and characterized other than colliding plasmas produced from thick Al targets also colliding plumes generated from thin Al foils of 2à à à à ¼m of thickness. In this case a peculiar plasma dynamic was observed: most of the plasma expands forward and a slow backward plasma dynamic is observed on the rear side of the foil. The peculiar characteristics of the back-plasma, composed mostly by neutral atoms and electrons could results useful to study ES.
24
Venugopal, Thushara. "Physical controls of chlorophyll distribution in the North Indian Ocean." Thesis, 2020. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4707.
Full textAbstract:
The north Indian Ocean is one of the highly productive regions among the tropical oceans.
Being a prominent monsoon regime, the basin exists as a highly dynamic region charac-
terised by intense mixing and upwelling and strong surface currents. This provides a
favourable background for the formation of strong surface chlorophyll blooms through ef-
cient vertical supply of biologically rich subsurface waters. Earlier studies have suggested
the determinant role of upper-ocean physical processes associated with the monsoons in
controlling the biological productivity of the north Indian Ocean. A strong seasonality
is observed in the surface chlorophyll distribution of the north Indian Ocean, with two
blooming seasons, the summer and winter monsoons, in which the former is the most
productive season. The seasonally reversing monsoon winds favour vertical mixing and
upwelling, whereas the surface freshwater in
flux, mainly through the monsoonal river dis-
charge, weakens the vertical processes by increasing density strati fication. The competing
impacts of the monsoonal wind and freshwater forcings on the density structure of the
upper ocean determine the vertical transport of nutrients and chlorophyll from the subsur-
face layers to the surface sunlit layers. Additionally, the seasonality in surface chlorophyll
is often regulated by the basin-wide variability in surface wind patterns associated with
interannual events, like the Indian Ocean Dipole (IOD) and the El Nino.
Despite being a highly productive basin with complex dynamical characteristics, the
north Indian Ocean remains undersampled, unlike the other tropical oceans. Extensive
research efforts are needed incorporating both observations and biogeochemical modelling, in order to ll the gaps in our understanding of the phytoplankton dynamics of the basin.
This thesis investigates the role of upper-ocean physical processes, acting at seasonal
and interannual timescales, in controlling the chlorophyll distribution of the north Indian
Ocean, focusing on some of its biological hotspots that develop during summer. The
selected study regions are the major upwelling zones around the Indian subcontinent,
the northwestern BoB (NWBoB), the southern BoB (SBoB), and the southeastern Ara-
bian Sea (SEAS), which contribute signi cantly to the marine sheries production of the
country. In particular, the study focuses on the relative importance of surface wind and
freshwater forcings in determining the formation and evolution of the surface chlorophyll
blooms. Special attention is given in documenting the vertical distribution of chlorophyll,
especially the deep chlorophyll maxima (DCM). The study makes use of a wide range of
datasets, including satellite observations, in situ measurements from Seagliders deployed
during the Bay of Bengal Boundary Layer Experiment (BoBBLE) eld program, and sim-
ulations from a coupled physical-biogeochemical model. The Seagliders provide vertical
pro les of chlorophyll at high-resolution, which is suitable to study the DCM with large
spatio-temporal variability. The biogeochemical model, the Tracers of Phytoplankton
with Allometric Zooplankton (TOPAZ) model, includes an advanced representation of
oceanic biogeochemical cycles, providing realistic simulations of chlorophyll distribution
in the Indian Ocean. The model was used to isolate the effect of wind and freshwater
forcings on the upper-ocean density strati cation and identify the relative importance of
different mixed layer processes in controlling the surface nutrient distribution.
Biological productivity in the surface layers of the BoB is generally weak, owing to
nutrient limitation imposed by strong vertical strati cation due to the presence of large
freshwater in
flux. However, formation of chlorophyll blooms at the surface can be ob-
served in regions like the NWBoB, where the monsoonal wind forcing is favourable for
upwelling. During the peak phase of the summer monsoon, the NWBoB exhibits an intense surface chlorophyll bloom, extending from the northeast coast of India to the off-
shore regions. The vertical distribution of upper ocean properties and nutrient budget
analysis obtained from the coupled physical-biogeochemical model reveals the dominant
role of coastal upwelling driven by alongshore winds in triggering this seasonal bloom.
Horizontal advection plays a secondary role by increasing the spatial extent of the surface
bloom, through the supply of upwelled water from the coastal to offshore regions. The
bloom decays with the weakening of surface winds and coastal upwelling by the end of the
summer monsoon. Surface chlorophyll concentrations remain largely unaffected by the
riverine freshwater since the river plumes are inhibited from reaching the location of the
bloom due to the strong coastal upwelling. This shows that the timing and intensity of
surface wind and freshwater forcings are important in determining the seasonal evolution
of chlorophyll blooms in strati ed basins like the BoB.
The SBoB is a highly dynamic sector, located away from the direct in
uence of the
riverine freshwater discharge. Surface chlorophyll distribution in the SBoB is determined
by vertical mixing, strong open ocean upwelling in the region of the Sri Lanka Dome
(SLD), advection by the summer monsoon current (SMC) as well as the remote in
fluences
associated with the westward propagating Rossby waves. The large spatial heterogeneity
in the upper ocean dynamics makes the region suitable to examine the differential re-
response of the vertical distribution of chlorophyll, particularly the DCM, to various mixed
layer processes. The vertical shape of chlorophyll pro les is largely determined by the in-
tensity and depth distribution of DCM. The Seaglider observations revealed the presence
of prominent DCM in the SBoB, with high sensitivity to the variations in the upper-ocean
density structure. Upwelling favoured sharp and intense DCM, leading to a pronounced
vertical structure in chlorophyll. On the other hand, mixing resulted in a weaker DCM,
leaving the shape of chlorophyll pro les rather diffused. Surface freshening and the as-
sociated near-surface strati cation favoured the intensi cation of DCM, along with the
weakening of surface chlorophyll. DCM intensi cation can be attributed to the inhibition
of phytoplankton dilution under reduced vertical mixing and the relaxation in light lim-
itation, as the self-shading effect of surface phytoplankton weakens. It is suggested that
the persistence of DCM in the BoB is promoted by surface oligotrophy and shallow mixing.
Unlike the BoB, the Arabian Sea is only weakly in
uenced by freshwater from rivers,
and at the same time, the surface winds are relatively stronger here. Consequently, the
vertical mixing and upwelling processes are stronger in the Arabian Sea, favouring high
biological productivity. The SEAS is one such region, exhibiting intense surface chloro-
phyll blooms triggered by coastal upwelling off the coast of Kerala, during the peak phase
of the summer monsoon. In 2016, this climatological seasonal pattern of surface chloro-
phyll in the SEAS was disrupted owing to the development of an extreme negative IOD
(nIOD). The region exhibited unusually high surface chlorophyll during the late boreal
summer and fall intermonsoon of 2016, the highest concentrations ever reported in the
region in the past two decades of the satellite era. The anomalous bloom was triggered
by two cold-core eddies, along the periphery of the coastal upwelling zone. Observational
evidence suggest that the eddy formation can be attributed to the local wind forcing and
remote effects originating around Sri Lanka and the southern tip of India in association
with the extreme nIOD. Pre-conditioning of the upper ocean induced by the seasonal
shoaling of thermocline (nutricline) due to coastal upwelling during the peak monsoon
phase is suggested to have a non-negligible role in favouring efficient nutrient supply to
the surface layers during the eddy activity.
Biological productivity in the north Indian Ocean has signi ficant climatic feedbacks,
through its control on the air-sea exchanges of heat and greenhouse gases. Also, the bi-
ologically productive regions of the basin support one among the world's largest marine
fi shing sectors, contributing to the country's economic stability. Hence, understanding the
processes underlying the chlorophyll distribution in the north Indian Ocean is climatically
and economically signi ficant. The present thesis provides new insights into several un-
explored aspects of chlorophyll distribution in the north Indian Ocean, pointing towards
the need for extensive in situ data collection and biogeochemical modelling to better un-
derstand its biophysical interactions and the associated climatic feedbacks.
25
Кириченко, О. В. "Динаміка фізико-хімічних процесів у електронно- збуджених молекулах, нанорозмірних та біологічних системах: флуоресцентна спектроскопія та комп'ютерне моделювання." Thesis, 2017. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13501.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота спрямована на вирішення актуальної наукової проблеми -
встановлення електронної будови і з’ясуванння електронної взаємодії та внут-
рішньомолекулярних електроних процесів у серії нітрогенвмісних гетероциклічних
поліядерних систем на основі піролу, індолу, піридину, хіноліну, порфірину та його
металокомплексів, що дозволяє з единих позицій проаналізувати фотофізичні і
фотохімічні процеси переносу протона за участю молекул протонного розчинника, а
також далекодіючий синглет-синглетний та триплет-триплетний перенос енергії
електронного збудження у діадах порфірину, медіатором якого виступає містковий
хромофор.
26
Карауш, Н. М. "Дослідження ароматичності і спектральних властивостей гетероанельованих циклооктатетраенів з врахуванням вібронних ефектів." Thesis, 2017. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13504.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена дослідженню ароматичності та електронно-спектральних властивостей частково та повністю гетероанельованих циклооктатетраенів та сітчастих полімерів на основі тетраокса[8]циркуленів в контексті їх застосування для потреб нанофотоніки та фотовольтаїки. У роботі показано, що усі досліджувані молекули гетероанельованих циклооктатетраенів мають антиароматичний внутрішній восьмичленний цикл за рахунок наявності паратропних кільцевих струмів, в той час як ароматичний характер анельованої частини, навпаки, обумовлений діатропним кільцевим струмом. Як наслідок, досліджувані молекули можна розглядати як неароматичні сполуки, в яких діатропний і паратропний кільцевий струми взаємно компенсують один одного. Особливу увагу у роботі приділено аналізу електронних спектрів поглинання гетероанельованих циклооктатетраенів з кількісною оцінкою вібронних ефектів в рамках теорії функціоналу густини в наближеннях Франка-Кондона і Герцберга-Теллера. Виявлено всі вібронно-активні коливальні моди та оцінено їх інтенсивність.
27
Науменко, В. О. "Закономірності процесів видалення оксигенвмісних домішок із розтопів хлоридів і бромідів деяких s-елементів методом карбогалогенування." Thesis, 2017. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13505.
Full textAbstract:
Дисертація присвячена виявленню закономірностей перебігу процесу карбогалогенування розтопів галогенідів лужних та лужноземельних металів і визначенню кількісних характеристик спорідненості катіонної основи бромідних розтопів до оксид-іонів (індексів оксоосновності).
Методом розчинності визначено індекси оксоосновності розтопів KBr-NaBr, KBr-BaBr2 та KBr-LiBr при 973 К. Встановлено, що значення pIL хлоридних та бромідних розтопів з подібним катіонним складом близькі.
Встановлено, що хімічна стадія процесу карбогалогенування має другий порядок за оксид-іонами. Енергія активації приблизно дорівнює 200 кДж•моль-1 для процесів обробки хлоридних розтопів дією CCl4 та 35 кДж•моль-1 для обробки бромідних розтопів окиснювально-відновною парою «C+Br2». Така різниця в енергіях активації пояснюється різними енергіями зв’язку атома галогену у галогенуючому агенті. Визначено термодинамічні параметри утворення активованого комплексу (∆H#, ∆S#).
28
Гога, С. Т. "Асоціація та сольватація у розчинах тетраалкіламонієвих і N-алкілпіридинієвих солей з гідрофобними аніонами." Thesis, 2017. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13506.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена виявленню основних властивостей і закономірностей поведінки електролітних систем на основі асиметричних тетраалкіламонієвих катіонів з гідрофобними аніонами у розчинниках різної полярності. Проведено реологічні дослідження водних міцелярних розчинів катіонних ПАР у присутності гідрофобних протийонів і неполярних розчинників.
Використання перхлората як протийона дає можливість дослідження термодинамічних характеристик сольватації мономерів катіонних ПАР в умовах, що не ускладнені міцелоутворенням. Вивчено розчинність і дисоціацію перхлоратів N-цетилпіридинію (ЦПП), цетилтриметиламонію (ЦТАП) і тетра-н-пентиламонію (ТПАП) у ряді неводних середовищ, головним чином у системі вода–пропанол-2 в інтервалі температур 278,15-308,15 К. Розчинення має суттєво ендотермічний характер, а краща розчинність перхлоратів ЦП+ і ЦТА+ у порівнянні з ТПАП, обумовлена вираженою амфіфільною природою асиметричних катіонів. Практично для усіх складів системи вода–пропанол-2 при усіх температурах та максимальна при перших добавках спирту, що підтверджує гідрофобний характер гідратації цих солей. Розчинність ЦПП і ЦТАП в індивідуальних розчинниках зростає у ряду: вода < пропанол-2 < оцтова кислота < етанол < метанол < ацетон.
29
Аль-Шуучі, Юнис Туркі Махмуд. "Нанорозмірні агрегати С60 в полярних розчинниках: формування, властивості та взаємодія з іонами металів." Thesis, 2017. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13507.
Full textAbstract:
Дисертація присвячена вивченню природи нанорозмірних агрегатів C60 в полярних органічних розчинниках і їх сумішах з розчинниками неполярними. Виникнення та старіння цих колоїдних частинок, одержаних шляхом фізичної конденсації, було досліджено методами спектрофотометрії, просвічуючої електронної мікроскопії та динамічного розсіювання світла (ДРС). Встановлено, що причиною негативного електричного заряду агрегатів у полярних розчинниках, які не є донорами водневих зв’язків, є виникнення аніон-радикалів.
30
Бондарчук, С. В. "Спін-залежна реакційна здатність арильних катіонів." Thesis, 2016. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13509.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена дослідженню електронної будови та пара-метрів реакційної здатності арильних катіонів у контексті її кількісного описання зокрема у реакціях з π-нуклеофілами, внутрішньомолекулярної циклізації деяких орто-похідних та рекомбінації. У роботі показано, що електрофільність синглетних іонів Ar+ є значно вищою у порівнянні з триплетними катіонами. На основі порівняння індексів електрофільності реагентів та продуктів, а також ентальпій реакцій циклізації деяких орто-заміщених катіонів Ar+ у синглетному стані розкрито термохімічний зміст принципу максимальної жорсткості та мінімальної електрофільності, що визначають найбільш енергетично вигідний напрямок реакції. Особливу увагу у роботі було приділено механізму реакцій арильних катіонів з π-нуклеофілами і знайдено, що енергія синглет-триплетного розщеплення останніх корелює із бар’єром активації. Існування даної кореляції стає зрозумілим при об’єднанні рівняння Майра-Патца та основного рівняння теорії перехідного стану. Цей факт розкриває багатоконфігураційну природу перехідного стану реакцій π-нуклеофілів. У роботі показано, що при взаємодії з парамагнітними каталізаторами, зокрема атомом Купруму, енергія синглет-триплетного розщеплення етилену зменшується до 0.47 еВ. Це можливо за рахунок механізму обмінного змішування в рамках моделі Дьюара-Чата-Дункансона на відстанях, що не перевищують 3 Å між частинками, що взаємодіють.
31
Баришніков, Г. В. "Структурні та спектральні властивості гетероциркуленів і сенсибілізуючих барвників для фотоелектричних перетворювачів." Thesis, 2015. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13510.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена дослідженню електронної будови та спектральних властивостей гетероциркуленів, органічних та металокомплексних фотосенсибілізуючих барвників у контексті їх застосування у світловипромінюючих пристроях та сонячних елементах Гретцеля. У роботі показано, що висока симетрія гетероциркуленів накладає обмеження на їх люмінесцентні властивості, на основі чого було синтезовано новий клас гетероциркуленів – азаоксо[8]циркулени та охарактеризовано їх структурні та спектральні властивості. Особливу увагу у роботі приділено ароматичним властивостям гетероциркуленів як перших представників плоских антиароматичних циклооктатетраенів. На основі квантово-хімічних досліджень кристалічної структури гетероциркуленів показано, що сильні міжмолекулярні взаємодії обумовлюють їх здатність до формування міцних стекінг-димерів, що викликає помітні збурення електронних оболонок сусідніх молекул.
Окрема увага у дисертаційній роботі приділена початковому механізму генерації електричного струму у сонячних елементах Гретцеля. Зокрема показано, що основною вимогою до фотосенсибілізуючих барвників є здатність першого збудженого стану до електронної інжекції в зону провідності напівпровідника. При цьому можливі два шляхи заселення цього стану: 1) прямий, за рахунок інтенсивного S0→S1 поглинання з перенесенням заряду; 2) опосередковано із залученням вищих збуджених станів за схемою S0→Sn→S1. Встановлено, що конформація молекули фотосенсибілізатора є важливим фактором, який визначає ефективність перенесення та розділення зарядів при фотозбудженні, важливу роль у чому відіграють численні невалентні взаємодії, вперше охарактеризовані у дисертаційній роботі для досліджених органічних барвників.
32
Григорова, Г. В. "Властивості гідрозолів на основі нанокристалів ортованадатів та їх взаємодія з барвниками." Thesis, 2016. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13511.
Full textAbstract:
Дисертацію присвячено дослідженню гідрозолів з контрольованими геометричними параметрами твердої фази. Показано, що колоїдні розчини проявляють властивості гідрофобних золів з негативно зарядженою поверхнею наночастинок. Визначено пороги швидкої коагуляції для деяких неорганічних електролітів, ПАР та барвників. Показано, що характер коагуляції досліджуваних гідрозолів під дією неорганічних солей відповідає класичному правилу ШульцеГарді і основним висновкам теорії ДЛФО. Досліджено поведінку наночастинок гідрозолів у фізіологічних середовищах. Отримані дані про агрегативну стійкість золей можуть застосовуватися для планування умов проведення біологічних експериментів з наночастинками.
33
Посохов, Є. О. "Фізико-хімічні аспекти взаємодії з ліпідними мембранами і фотоніка біологічно орієнтованих сполук, визначені методами оптичної спектроскопії." Thesis, 2015. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13522.
Full textAbstract:
У дисертації з’ясовано, які фізичні й хімічні чинники визначають механізми взаємодії з ліпідними мембранами мембранних протеїнів та цистеїнових пептидів. Розширено можливості вивчення термодинамічних та кінетичних параметрів взаємодій біологічно орієнтованих сполук (БОС) з ліпідними мембранами, зокрема пептид-ліпідної взаємодії цистеїнових та гідрофобних пептидів і протеїн-ліпідної взаємодії мембранних протеїнів, а також фізичних і хімічних властивостей та структури ліпідних мембран і БОС шляхом розробки та впровадження нових методологічних підходів і методів оптичної спектроскопії. Вивчено природу й ефективність первинних фотофізичних і фотохімічних процесів, що відбуваються у збудженому стані деяких флуоресцентних зондів, здатних до флуоресценції фізіологічно-активних сполук і мічених органічними флуорофорами БОС.
34
Санін, Е. В. "Спектральні і кислотно-основні властивості біс-хромофорних систем з міжфрагментним переносом заряду." Thesis, 2015. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13523.
Full textAbstract:
Речовини, які інтенсивно забарвлені і флуоресціюють, мають важливе наукове і практичне значення. Хромофори і флуорофори використовують як барвники, оптичні відбілювачі, біологічні маркери. Об'єктом дослідження в даній роботі є сполуки з міжфрагментним переносом заряду. Такий процес може не тільки впливати на спектральну поведінку досліджуваних сполук, але й формувати нові смуги поглинання, з характеристиками, чутливими до властивостей середовища.
У роботі виявлено вплив кислотно-основних властивостей, електронної будови, природи електронних переходів, специфічних і неспецифічних взаємодій з оточенням різної полярності, поляризовності, нуклеофільності та електрофільності на спектральні властивості похідних і вінілогів цинамоїлпіронів і похідних 2-(3-кумароїл) бензопірилійових катіонів в основному та збудженому станах.
Встановлено, що похідні та вінілоги цинамоїлпіронів можуть використовуватися як люмінесцентні маркери і класифікаційні барвники для пластмас, а також як кислотно-основні флуоресцентні індикатори в широкому діапазоні pH/H0. Також на базі похідних
2-(3-кумароїл)бензопірилійових катіонів розроблено метод визначення протеїнів у воді та фізіологічних рідинах.
35
Пальваль, І. М. "Іонна асоціація пікратів з катіонами різної природи в розчинниках з низькою та середньою діелектричною проникністю." Thesis, 2015. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13563.
Full textAbstract:
Робота присвячена пошуку адекватних моделей опису іонних рівноваг за даними кондуктометрії в розчинах електролітів в апротонних середовищах із низькою та середньою діелектричною проникністю. Для вивчення обрано солі пікринової кислоти: пікрати тетра-н-бутиламонію, тетраетиламонію, цетилтриметиламонію, N-цетилпіридинія та калію. Як розчинники використано переважно суміші ацетону з н-бутилацетатом та н-гексаном.
На прикладі пікрату тетра-н-бутиламонію в системах ацетон–н-бутилацетат та ацетон–н-гексан в інтервалі від 20,56 до 4,99 та концентрацій від 0,3х10–4 до 7,8х10–2 М реалізована модель опису іонних рівноваг в розчинниках з е ≤ 7 із урахуванням утворення іонних трійників. У моделі для обробки даних кондуктометрії поєднано підхід Ходжо з рівнянням Лі–Уітона. Фореограми пікратів вивчених іонів при = 8,8 – 9,1 описуються майже однаково успішно як із урахуванням іонних трійників, так й без них.
36
Правда, А. О. "Фізико-хімічні закономірності впливу добавок різної природи на розряд-іонізацію міді в низькоконцентрованих нітратних розчинах." Thesis, 2016. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13587.
Full textAbstract:
Представлено результати дослідження фізико-хімічних закономірностей впливу добавок на процес розряду-іонізації міді в низькоконцентрованих нітратних розчинах. З’ясовано механізм електроосадження міді в низькоконцентрованому розчині нітрату міді без добавок. Виявлено, що покриття міді, отримані з цього розчину, містять включення іонів NO3–, NO2– та NH4+.
Розроблено фізико-хімічні основи отримання мідних покриттів із заданими властивостями з низькоконцентрованих нітратних розчинів. Встановлено, що для отримання якісних матових покриттів необхідно повністю витіснити іони NO3– з подвійного електричного шару, а осадження блискучих покриттів відбувається при неповному витісненні іонів NO3–. Обгрунтовано умовне розділення досліджуваних добавок до нітратного електроліту на дві групи за їх впливом на побічні реакції відновлення іонів NO3–. Досліджено стан іонів у системах з добавками за рівноважних умов та у разі проходження струму. Встановлено, що добавки другої групи включаються в покриття міді в значно більшій кількості, ніж добавки першої групи, які або зовсім не включаються (K4P2O7 і H2SO4), або включаються в малій кількості (HCl і лимонна кислота). Виявлено, що однією з умов отримання блискучих мідних покриттів в нітратних розчинах з добавками другої групи є включення в покриття комплексів Сu з добавками, а також протонованих за зовнішньосферним механізмом іонами NH4+, що утворюються при відновленні іонів NO3–.
37
Черножук, Т. В. "Електрична провідність, сольватація та міжчастинкові взаємодії в розчинах літієвих солей в γ-бутиролактоні, пропіленкарбонаті та його сумішах з 1,2-диметоксиетаном." Thesis, 2015. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13588.
Full textAbstract:
В роботі встановлені закономірності впливу температури, природи розчинника, природи та розміру іонів на характеристики міжчастинкових взаємодій, електричну провідність та іонну сольватацію, термодинаміку іонної асоціації в розчинах 1-1 електролітів в ПК, γ-БЛ та сумішах на основі ПК з 1,2-ДМЕ.
За результатами комплексного дослідження обраних іон-молекулярних систем методами діелькометрії, кондуктометрії, молекулярно-динамічного моделювання та теоретичного статистико-механічного опису запропоновані підходи, що дозволяють прогнозувати граничну молярну провідність іонів і термодинамічні характеристики іонної асоціації.
Встановлено суттєву різницю в температурній залежності добутку Пісаржевського–Вальдена для однозарядних іонів в γ-бутиролактоні, пропіленкарбонаті та його сумішах з 1,2-диметоксиетаном. Зокрема встановлено незалежність від температури цього добутку для аніонів та катіону літію в змішаному розчиннику, що надає змогу прогнозувати величину граничної молярної провідності літієвих солей в широкому температурному інтервалі за значенням при одній температурі.
На прикладі пропіленкарбонату з використанням експериментальних даних з граничної молярної іонної провідності та результатів класичного молекулярно-динамічного моделювання встановлено мікроскопічну природу сольвофільної сольватації катіону літію та сольвофобної сольватації катіону тетрабутиламонію в апротонних диполярних розчинниках.
За результатами аналізу масиву власних та літературних даних з констант асоціації 1-1 електролітів в неводних розчинниках в рамках статистико-механічного опису іонної асоціації з використанням моделі Раманасана-Фрідмана запропоновано універсальну методику прогнозу констант асоціації 1-1 електролітів в неводних розчинниках в широкому інтервалі температур.
38
Чейпеш, Т. О. "Флоуресцеїни в розчинах: протолітичні рівноваги, оптичні властивості та застосування для дослідження каліксаренів." Thesis, 2015. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13532.
Full textAbstract:
Дисертаційна робота присвячена виявленню закономірностей впливу розчинника та агрегатів катіонних каліксаренів на спектри поглинання та флуоресценції, параметри кислотно-основних рівноваг і таутомерний склад етерів та естерів флуоресцеїну і 4′- і 5′ амінофлуоресцеїну, а також кінетики реакцій споріднених сполук.
На основі даних про спектри та константи протолітичних рівноваг більш простих похідних було підтверждено схему таутомерних перетворень флуоресцеїну, яка застосована до чотирьохосновних изомерів амінофлуоресцеїну. Для останніх зафіксована поява додаткових таутомерів, зумовлена наявністю аміногрупи на фталевому фрагменті.
Встановлено, що визначальним фактором у процесах внутрішньомолекулярного гасіння флуоресценції діаніонів амінофлуоресцеїну є наявність водневих зв’язків або протонування карбоксилатної групи, що проявляється в збільшенні інтенсивності флуоресценції в розчинниках, що не є донорами водневих зв’язків.
Вплив агрегатів каліксаренів з різною довжиною алкільних груп на інтенсивність флуоресценції та швидкість реакцій барвників з гідроксид-іоном дає підґрунтя для формування комплексу індикативних процесів, що дозволяють виявити відмінності агрегатів і міцел ПАР, у той час як зсув кислотно-основних рівноваг, разом зі зміною спектрів поглинання, виявляють схожість цих систем.
39
Камнєва, Н. М. "Особливості протолітичних рівноваг на поверхні катіонних наночастинок у гідрофільних та гідрофобних дисперсіях." Thesis, 2016. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13533.
Full textAbstract:
Дисертацію присвячено встановленню особливостей протолітичних рівноваг в шарі Штерна міцел катіонних ПАР різних типів (одно- та дволанцюгових, з добавками 1-бутанолу, тощо), в обернених мікроемульсіях на основі цих ПАР, а також на позитивно заряджених поверхнях частинок гідрофобного гідрозолю нанодіамантів. Досліджувалися сульфофталеїнові та ксантенові індикатори, а також сольватохромні барвники. Значення показників уявних констант іонізації, , свідчать про схожу диференціюючу дію усіх систем на основі катіонних ПАР, при цьому значення констант, одержаних за допомогою спектрофотометричного та потенціометричного методів, узгоджуються задовільно.
Розроблено підхід до оцінки константи розподілу ко-ПАР (на прикладі 1-бутанолу) між водою та псевдофазою міцел, який ґрунтується на використанні кислотно-основних індикаторів.
Дослідження протолітичних рівноваг індикаторів у дванадцяти обернених мікроемульсіях на основі чотирьох катіонних ПАР, двох ко-ПАР (1-бутанол та 1-октанол) та чотирьох малополярних безперервних фаз (н-гексан, циклогексан, н-октан і хлороформ), з використанням як HBr і HCl, так і буферних сумішей в нанокраплях води дозволило після врахування низки ускладнюючих факторів виявити подібність значень потенціалу у цих системах і в прямих міцелах даних ПАР.
Вивчено агрегативну стійкість гідрозолю нанодіамантів по відношенню до електролітів, концентраційну залежність розмірів агрегатів інтерпретовано за допомогою концепції періодичних колоїдних структур, а значення аніонних індикаторних барвників, що адсорбовані на поверхні колоїдних частинок, використані для оцінки потенціалу цієї поверхні.
40
Maity, Dibyajyoti. "Effect of Single Residue Change on Conformational Dynamics of Proteins and Their Function: A Molecular Dynamics Study." Thesis, 2021. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/5230.
Full textAbstract:
Proteins undergo conformational transitions and exhibit specific motion while performing their function. A single residue change (addition, deletion, or substitution) can sometimes influence the protein dynamics and disrupt its function. Molecular dynamics simulations can provide insights into the functional mechanism of proteins in scenarios where direct experimentation is not possible or feasible. Therefore, it is an excellent tool to study the effect of single residue change on the dynamics of proteins and, consequently, their function. This thesis investigates the following systems in which a single residue change significantly affects its function, using microsecond long all-atom molecular dynamics simulations in explicit solvent. First, how and why sickle haemoglobin aggregates to form fibrils in sickle cell anaemia. Sickle haemoglobin is produced by a mutation, leading to the substitution Glu6 → Val6 in the β chains of the haemoglobin tetramer. The aggregation of sickle haemoglobin occurs under a low partial pressure of oxygen, which deforms red blood cells causing sickle cell anaemia. Haemoglobin dynamics changes the relative orientation of its chains, changing the hydrogen bonding network at the interfaces with minimal change in the interface area or the average number of contacts at each interface. The system with sickle haemoglobin in the crystal arrangement has far more intermolecular contacts than normal haemoglobin in an identical arrangement. The dimer-dimer rotation was found to be a characteristic feature of the T and R states. Three potential wells were observed in most haemoglobin simulations in the free energy landscapes corresponding to the T state, R state, and an intermediate between them. The simulations together highlight the differences in normal and sickle haemoglobin behaviour and the basis of sickle haemoglobin aggregation and fibril formation. A new model for sickle haemoglobin fibrils present in sickle cells has been proposed to better agree to more experimental observations. In this model, the mutated residue β-Val6 interacts with a complementary pocket on the α chain instead of the putative pocket in the β chain. The inhibition of sickle haemoglobin aggregation due to S-glutathionylation has also been studied here. Glutathione bound to haemoglobin tetramer was observed in two dominant conformations, one extended and the other U-shaped. One of the conformers was more deeply entrenched in the intersubunit groove than the other. S-glutathionylation affected the flexibility of various segments and changed the tertiary and quaternary structure. These structural changes ultimately hinder the intermolecular contacts in sickle haemoglobin, inhibiting its aggregation. These insights may be useful in searching for therapeutics targetting sickle haemoglobin aggregation to treat sickle cell anaemia. Second, why does the fusion peptide from MHV-A59 containing central diproline promote cell–cell fusion while the fusion peptide from MHV-2 with one central proline is not? MHV-A59 and MHV-2 are two strains of the mouse hepatitis virus. MD simulations of the fusion domains showed that fusion peptides containing central diproline retain a stable helical conformation at this position instead of being destabilised in fusion peptides containing single proline. For the MD simulations in methanol, fusion peptides containing single and double proline both retain a stable helical conformation. The ability of the fusion apparatus to maintain a stable structure in both aqueous and hydrophobic environments allows the spike protein to promote fusion activity since a disordered structure would not be efficient in fusion. The study of trimeric fusion domain and the fusion peptide of the spike proteins from these viruses revealed the unique role of proline in the fusion peptide due to their atypical stereochemistry. Third, α1-antitrypsin is a metastable protein responsible for regulating the immune response, and a single amino acid substitution causes it to be non-functional and aggravate cases of lung disease. The mechanism behind the pathological behaviour of Z and M3 mutants of α1-antitrypsin has been studied here. In Z α1antitrypsin, glutamic acid is substituted by lysine near the reactive centre loop, and the electrostatic perturbation is per the substitution of a negatively charged residue by a positively charged one and localised in the vicinity. This mutation disrupts various hydrogen bonds stabilising the region where the reactive centre loop inserts during its conformational transition. In contrast, the mutation in M3 α1-antitrypsin changes the hydrogen-bonding network of the mutated residue with the loop between the strands s2B and s3B, consequently influencing the dynamics of the reactive centre loop through space. In conclusion, the location of the mutation and the stereochemical difference between the original and mutated residue is responsible for altering the structure and function of proteins. The extent of alteration is not discernible from sequence or structure alignment; a thorough molecular dynamics study is required to capture the differences and evaluate their importance. Similarly, insertion or deletion of residue at a critical position can have global effects not evident from simple sequence and structure alignment. Small local changes at critical positions manifest in complex global changes in protein structure and function. This work should provide a basis for future studies that wish to identify functionally important mutations that existing methods cannot interpret.
41
Sridhar, S. "Fabrication and Characterization of Multilayer MoS2 Coated Etched Fiber Bragg Grating Sensors and Side-hole Packaged Fiber Bragg Grating Sensors with Enhanced sensitivity for Different Applications." Thesis, 2018. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4918.
Full textAbstract:
In summary, MoS2 coated, etched FBG sensors have been used for various applications. Firstly, the strain sensitivity has been studied; a high strain sensitivity of 6.3 pm/μɛ with a linear range of sensing response from 0 to 2500 με has been achieved in these coated sensors, whereas the bare FBG shows strain sensitivity of 1.2 pm/μɛ. Further, the temperature sensitivity of the bare FBG and MoS2 coated etched FBG sensor are found to be 11.57 pm/°C and 95 pm/°C, respectively, indicating almost one order of magnitude enhancement. Finally, when MoS2 coated eFBGs are subjected to an underwater acoustic pressure field, it exhibits a pressure sensitivity of 60 pm/MPa at 231 Hz, whereas bare FBG shows about 3 pm/MPa at this frequency range. The present investigations show that MoS2 coated eFBGs can be a new platform for high sensitivity applications.
42
Tippireddy, Sahil. "Investigation of the Thermoelectric Properties of Single and Double Substituted Cu12Sb4S13 Tetrahedrite." Thesis, 2019. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/5015.
Full textAbstract:
According to the current energy consumption, out of the total energy supplied as input in various sources such as power plants, factories, automobiles, etc., only around 30% of the energy is converted to useful work. The rest, about 70% of the energy is wasted, of which, waste heat is a major component. We can use thermoelectric generators (TEGs) to capture this waste heat and convert back into useful electrical energy. Moreover, TEGs can be used as alternate sources of electrical energy which would also help in reducing the carbon footprint. However, the current state of the art materials used in such TEGs are composed of toxic or costly elements. In this context, Tetrahedrite with nominal composition of Cu12Sb4S13, is a potential candidate containing relatively abundant, non-toxic (Cu and S), environment friendly elements, that can be suited for thermoelectric applications in the mid-temperature range (500 – 700 K). The pristine Cu12Sb4S13 tetrahedrite exhibits a fairly high figure of merit (zT) of 0.7 at 673 K, primarily due to its intrinsically low thermal conductivity. In this thesis, we have performed single and double substitutions at Cu, Sb and S sites in Cu12Sb4S13 that enabled us to simultaneously optimize the power factor and thermal conductivity, resulting in an enhancement of zT.
The thesis first introduces a brief history and evolution of thermoelectric research, followed by an explanation of the various thermoelectric effects. The thermoelectric performance and conversion efficiency of a material are discussed in terms of dimensionless figure of merit (zT). This is followed by a review of the various transport properties such as electrical conductivity, Seebeck coefficient and thermal conductivity governing the zT of a material. A detailed literature survey of the tetrahedrite (Cu12Sb4S13) material is presented and the motivation for the work done in the thesis is given. The various experimental techniques and theoretical calculations (using density functional theory) followed in the thesis are also discussed
43
Sarkar, Suman. "Probing effect of disorder in the electrical and optical properties on van der Waals heterostructure." Thesis, 2019. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/5030.
Full textAbstract:
In this thesis, we studied the transport properties of single-layer graphene and single-layer to few-layer
MoS2. We also studied the optical properties of MoS2 based single-layer, twisted bilayer devices. The main
observations of this thesis are summarized below:
1. We have observed that in graphene devices, the impurity number density increases with increasing
temperature, irrespective of the quality of the sample. In high mobility devices, the mobility increases
with decreasing temperature in contrast to low mobility devices where mobility decreased as we decrease
the temperature. We found the temperature coefficient of resistance to depend strongly on the gate bias
voltages. These observations have been explained using long-range and short-range scattering in the
light of classical Boltzmann transport formalism.
2. We have probed the sulfur vacancy energy level (which lies about 400 meV below the conduction band
minima) through conductance
fluctuation spectroscopy in few-layer MoS2 devices encapsulated between
hBN and HfO2. The resistance
fluctuations in these devices were orders of magnitude lower than
un-encapsulated devices fabricated directly on SiO2 substrates. The encapsulation also made the device
extremely stable against environmental degradation.
3. We observed the defect-mediated peak in the PL emission of single-layer MoS2 samples in low
temperatures, both on hBN substrate and SiO2 substrate. This defect state is present in all our
samples, irrespective of the device quality indicating the intrinsic nature of the defect level.
4. We have observed the Raman mode stiffening as we decrease the temperature and below a certain temperature it saturates. On the other hand, the FWHM of the Raman modes decreases with temperature
and saturates below a certain temperature. This temperature-dependent Raman shift and lifetime of the
Raman modes in single-layer and natural bilayer MoS2 can be understood from three-phonon scattering
process. We identified the presence of strain on hBN substrated MoS2 samples and nd that these
samples have much lower impurity charge concentrations as compared to those on SiO2 substrates.
5. We have observed an enhancement in photoluminescence in our pre-annealed artificial MoS2 bilayer.
When we perform thermal annealing at 300deg C in a high vacuum, the PL got quenched and the
coupling between the layers improved. This evolution of inter-layer coupling resulted in the appearance
of an `indirect' peak in PL emission, Raman shift in the out of plane Raman mode and also a new
layer-breathing mode peak in low-frequency Raman measurement
44
Ткаченко, О. С. "Рівноваги сорбції та комплексоутворення на поверхні нітрогеновмісних слабко- та сильноосновних органо-кремнеземних аніонообмінників." Thesis, 2016. http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/13543.
Full textAbstract:
Дисертацію присвячено дослідженню фізико-хімічних характеристик процесів у приповерхневому шарі сильно- та слабкоосновних нітрогеновмісних органо-кремнеземних аніонообмінників. Запропоновано процедуру для надійного визначення параметрів сорбційних рівноваг. Доведено, що в межах моделі полідентатного зв’язування можливо описати рівноваги сорбції та комплексоутворення із урахуванням впливу ефектів кооперативності та реального хімізму процесів.
Моделювання рівноваг адсорбції хлоридів важких металів на поверхні сильноосновних нітрогеновмісних органо-кремнеземних аніонообмінників вперше здійснено з детальним описом рівноваг комплексоутворення у розчинах. Показано, що позитивні ефекти кооперативності зумовлені зменшенням ступенів утворення продуктів дисоціації солей з підвищенням концентрації сорбатів у розчинах.
Доведено, що адсорбція аніонних барвників на поверхні слабко- та сильноосновних нітрогеновмісних органо-кремнеземних аніонообмінників відбувається за іонообмінним механізмом.
На основі ормосилу, що містить комплекси закріплених амінів із Cu(II), виготовлено електрод для електрохімічного визначення нітрит-іонів. Показано, що інформація про протолітичні та комплексоутворюючі рівноваги за участю іммобілізованих аміногруп дозволяє визначити оптимальні умови використання електроду.
45
Shokhand, Anubha. "Turbulent Mixing of Multiple-Passive-Scalars." Thesis, 2017. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4512.
Full textAbstract:
We have studied the mixing of multiple forced passive scalars in 3D homogeneous
and isotropic turbulence. The trends of the structure functions for a
single scalar, although not very well resolved, seem to be similar to the ones
in Watanabe and Gotoh [45]. We have studied the alignment of passive-scalar
gradients with each other and with the velocity field. The passive-scalar gradients tend to align parallel or antiparallel to each other with time. The
velocity field does not seem to be aligned with the scalar field gradient in
any particular direction. We have also obtained the correlation of two passive
scalar fields and saw that the two fields are locally isotropic. Calculations
with a better resolution are needed to confirm our results
46
Shetty, Hitha D. "Dielectric, Mechanical, Magnetic and Electromagnetic Shielding properties of Carbon nanomaterial embedded Polydimethylsiloxane composites." Thesis, 2018. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4631.
Full textAbstract:
Composites are the advanced engineering materials invented by men with exceptional properties over traditional materials. These attractive and delightful materials are the result of developments in the area of engineering and materials science. Composites are heterogeneous materials, obtained by combining two or more components known as matrix and fillers. The matrix may be metallic, ceramic or polymeric in nature. It decides the shape, surface quality, environmental tolerance and durability of the composite while the filler, change or improve the mechanical and physical properties of matrix. Hence, the composites are wonderful materials with a combination of most desirable properties of matrix and filler, suppressing their unwanted properties. Since the last few decades, developments in the field of nanotechnology has been inspired by the discovery of various carbon structures in nanoscale. The era of carbon nanostructures started and gathered massive attention from researchers, with the finding of fullerene in 1985 and has continued till today. Outstanding work by Andre Geim and Konstantin Novoselov on carbon flake of just 1-atom thickness or graphene fetching them the Nobel prize in the year 2010, opened another new chapter in the history of carbon nanostructures. Even a small variation in the orbital or macroscopic structures of carbon, can give rise to variety of new and fascinating properties. Thus, carbon nanomaterials such as carbon nanotubes, graphene, bucky balls, carbon nanofibers and many more are the supreme filler materials in the growth of nanotechnology. The area of research based on carbon nanomaterials is extraordinary, motivated by exceptional and ground-breaking findings evolving both science and technology. This has encouraged the birth of research journals dedicated to research findings exclusively in the field of carbon nanotechnology. The study of composites with these superior filler materials over the last decade, have given birth to polymer nanocomposites with enhanced electrical, thermal and mechanical properties in addition to lower density and ease of processability. Here we are reporting about polymer composites with polydimethylsiloxane (PDMS) as matrix which has distinctive properties such as optical transparency, flexibility, biocompatibility and ease of moulding. PDMS composites with carbon nanostructures make them ideal candidates for various applications. In this thesis, dielectric, electrical, mechanical and electromagnetic shielding properties of various PDMS-carbon nanostructure composites are compared and discussed to understand the effect of macroscopic structural forms of carbon on PDMS.
The thesis is divided into eight chapters to put forward the understanding of PDMS composites with variety of carbon-based fillers from different aspects.
47
Krishnamurthy, Sudeesh. "Mesoscopic Heat engines beyond the Limits of Thermodynamics." Thesis, 2020. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4592.
Full textAbstract:
Despite the central role that Equilibrium thermodynamics has played in our understanding of many body systems, the underlying theoretical construct is strictly correct only in the ‘Thermodynamic Limit’. On the other hand, biological micromotors that function in a regime where this limit is violated are known to perform with a superior efficiency even in the absence of temperature differences. In this thesis, we discuss the design and operation of heat engines that successively defy the three conditions involved in this limit viz. quasi-static limit, macroscopic limit and equilibrium limit and explore the consequences of this on their performance. While all macroscopic engines that surpass the quasi-static limit are known to compromise efficiency for power, we demonstrate that by further breaching the macroscopic limit and using a Gaussian colored noise, such a trade-off might not even be necessary. Our results indicate that for engines with low degrees of freedom, in the presence of a colored Gaussian noise, even the quasi-static efficiency can be exceeded at finite times. We examined the operation of heat engines beyond the equilibrium and macroscopic limits by introducing motile bacteria into the surrounding bath. Under the influence of the active noise due to the bacterial motion, we observed that the performance increased by orders of magnitude surpassing even the equilibrium quasi-static efficiency at infinite temperature difference. Finally, we demonstrated that generating macroscopic motion by grouping engines that trespass the limits of thermodynamics, can further result in even better performance and tunability. Our results highlight that the major constraints imposed by equilibrium and finite time thermodynamics can be relaxed by employing a bottom-up architecture and calls for rethinking the fundamentals of the approaches to engine design
48
Islam, Saurav. "Fluctuations in quantum transport in topological insulators." Thesis, 2018. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4752.
Full textAbstract:
Topological insulators (TIs) belong to a new class of materials characterized by linear
surface states, which emerge in the bulk band gap due to non-trivial topology of the band
structure. These surface states have various interesting properties like spin-momentum
locking, protection against time reversal symmetry breaking from non-magnetic impurities,
Berry phase, and exhibit a plethora of fundamentally important phenomenon
like Majorana Fermions, magneto-electric effect etc. TIs are also promising candidates
for several applications such as quantum computation, low power electronics, spintronics,
and photo-detectors. Quantum interference in these systems also leads to weak
anti-localization because of Berry phase. However, despite extensive transport and
spectroscopic investigation in these systems, the understanding of conductance fluctuations
in the quantum transport regime is still in its incipient stages, and the sensitivity of
these surface states to different dephasing mechanisms is still a matter of debate. Understanding
of these phenomena are imperative for applications of TIs in various quantum
technologies. Opto-electronic response in these materials also has been hard to achieve,
due to phonon mediated inter and intra-band transitions, which lead to a high recombination
rate of the photo-generated charge carriers. The major goal of this thesis has
been to explore the role of quantum interference, and external potential fluctuations in
topologically protected materials, and also enhancing the opto-electronic sensitivity of
these materials by forming binary hybrids. The thesis can be broadly divided into two
parts.
In the first part, we have probed the fundamental aspects of these materials by
performing time and gate voltage-dependent conductance fluctuations, and magnetoresistance.
Our investigation of time-dependent conductance fluctuations proves that,
even in thin TIs, the intrinsic bulk defects are the dominant source of noise, unlike
other two-dimensional materials, where the noise arises due to trapping-detrapping at
the channel-oxide interface, or at the contacts. Conductance fluctuations, measured by
xi
scanning the Fermi energy, provide an unambiguous proof of the intrinsic preservation of
time reversal symmetry in topological insulators. The magnetic-field dependence of the
fluctuations clearly indicate that they originate from universal conductance fluctuations
in mesoscopic samples, and also shows a transition from the ground state symplectic to
unitary symmetry class. Quantum transport measurements in a variety of device configurations,
in both exfoliated and epitaxially grown samples, have revealed the saturation of
phase coherence length at low temperature, which may originate due to electron-magnetic
fluctuations in the bulk of the TIs. In the second part, we focus on opto-electronic investigations,
and demonstrate that TIs, when integrated with graphene, can lead to
extremely high detectivity, and can be used as sensors in the near infra-red regime with
a resolution of 10 photons.
49
Chatterjee, Shiuli. "Phenomenological Explorations in Dark Matter." Thesis, 2021. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/5707.
Full textAbstract:
The previous decade has seen an explosive increase in explorations into the nature of dark matter (DM) encompassing astrophysical, particle and cosmological probes. We face today a large body of gravitational evidences supporting the existence of dark matter and yet must grapple with ambiguity about its particle nature. This makes it one of the most important and challenging questions in physics, with a wide range of implications. Of particular interest is the interplay between the particle nature of dark matter and its astrophysical and cosmological manifestations. In this thesis, we address a few important questions regarding the possible properties of dark matter.
The thesis consists of two parts. The first part explores lepton flavored dark matter (LFDM). One of the main results of this part is the connection between the stability of dark matter and the symmetries it possesses. We systematically show that many representations of lepton flavored dark matter are stable under the minimal flavor violation (MFV) hypothesis as long as there are no lepton number violating interactions. As a special case of the stability condition, we show that DM carrying certain charges under lepton number are trivially stable from lepton number conservation alone. We then study the cases of freeze-in mechanisms for relic density production and their detection phenomenology. We see that the LFDM in the MFV framework naturally accommodates a freeze-in production. Additionally, the notoriously difficult to detect freeze-in mechanism leads to some observable signatures at present and future direct detection experiments in minimal models of LFDM.
In the second part of the thesis, we explore two important questions related to direct and indirect searches for dark matter. The latest results from the direct detection experiment XENON1T achieved unprecedentedly low background rates in electron recoil events for O(keV) recoil energies, with the future experiment XENONnT projected to lower it even further. Motivated by this, we explore the reach of XENON1T experiment in probing inelastic dark matter. We consider a dark sector consisting of two Majorana fermions χ1 and χ2 that form a pseudo-Dirac state with O(keV) mass splitting. We study the freeze-in production of the DM along with constraints from lepton colliders, flavor factories, beam dumps, and supernova cooling in the relevant parameter space. We then study the direct detection of the DM by assuming the lighter state makes up the full DM abundance in current epoch. We show then that direct detection process is enabled only by up-scattering of the dark matter in the Sun, followed by a down-scattering in electron recoil events at direct detection experiments on Earth. This leads to constraints from the current results from XENON1T experiment. We also find that hitherto unconstrained parameter space will be probed at the XENONnT experiment.
The second question addresses whether neutron stars can be used as reliable probes of particle dark matter. For concreteness, we focus on the case where dark matter is captured by muons leading to kinetic heating in old neutron stars. The temperatures of old neutron stars can be probed at near-future telescopes like the James Webb Space Telescope (JWST). Our results show that the capture rates and subsequently the temperatures of the neutron stars are crucially dependent on the dark matter properties as opposed to the astrophysical properties of the neutron stars, like equation-of-state, velocity of the neutron star, dark matter halo distribution, etc. This, we believe, sets the path for neutron stars to become reliable laboratories of dark matter properties.
50
Mandal, Arjit. "Effect of a fast flux line on the coherence of 3D transmon qubits." Thesis, 2019. https://etd.iisc.ac.in/handle/2005/4721.
Full textAbstract:
With the development of the science and technology, the quantum computers are becoming
the possible key to reveal new breakthroughs. Unlike the classical computers, where we
have classical bits (0or1), in quantum computation we have qubits as the building block.
The primary and most important difference between the classical bit and qubit is the fact
that a qubit can be prepared in the superposition state of the ground and 1 st excited
state, and this can have finite probability to be detected in any of these states. However,
the environment or external noises can lead to the ‘decoherence’ and due to this the system
loses its quantum nature. Decoherence can come in two forms: the energy relaxation
process or the dephasing when qubit is prepared in superposition state. Now, by energy
relaxation it is meant that a qubit which is in a excited state (a stationary state) can eventually
decay to a lower energy state (the ground state). By dephasing it is meant that a
qubit prepared in a superposition state (non-stationary state)can acquire a random phase
as this wavefunction evolves in time. The times after which a quantum system loses its
quantum nature, either through a relaxation process or by dephasing process are called
decoherence times or more specifically T1 and T2 times respectively. That’s why while designing
a qubit, the coherence time is one of most important factors to keep in mind.
In this project, our main aim is to observe the effect of a fast-flux line on the decoherence
of a special category of superconducting qubit called Transman qubit, which was coupled
to a 3D cavity. We perform numerical simulation to estimate the coherences times, and try
to understand the decoherence induced by a fast-flux line.