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Aquest treball teòric estudia l'acoblament magnètic en complexos bi- i trinuclears heterometàl·lics amb lligands pont oxamido, oxamato, ditiooxalato i anàlegs. Per calcular la seva estructura electrònica s'han usat mètodes multireferencials, en particular diferents variants del mètode DDCI, desenvolupat en el grup, i el mètode CASPT2. Per diferents sistemes binuclears coneguts de Cu(II) i Mn(II), l'acoblament magnètic i els mapes de densitat de spin calculats reprodueixen acuradament les dades experimentals. L'acoblament antiferromagnètic en aquests depèn de la transferència de càrrega del lligand al metall, lligada a l'electronegativitat dels àtoms coordinats. En els sistemes hipotètics de tipus Cu(II)-M(II)-Cu(II), on M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu i Zn, la magnitud de l'acoblament estimada depèn de l'electronegativitat del metall central, anant de feblement ferromagnètic pel Sc a moderadament antiferromagnètic pel Cu. Aquest treball aporta la interpretació microscòpica de l'acoblament en aquests sistemes, així com la validació i/o les limitacions dels mètodes de càlcul emprats. / This theoretical work examines the magnetic coupling in bi- and trinuclear heterometallic transition metal complexes with bridging ligands such as oxamido, oxamato, ditiooxalato and analogues. To calculate their electronic structure multireference methods have been used, including different variants of DDCI method, developed in our group, and CASPT2 method. For different Cu(II)-Mn(II) binuclear known systems, the magnetic couplings and spin density maps calculated accurately reproduce the experimental data. The antiferromagnetic coupling in these compounds depends on the charge transfer from ligand to metal, linked to the electronegativity of coordinated atoms. In the hypothetical systems of type Cu(II)-M(II)-Cu(II), where M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn, the magnitude of the estimated coupling depends on the electronegativity of the metal core, going from the weakly ferromagnetic for Sc to moderately antiferromagnetic for Cu. This work provides the microscopic interpretation of the coupling in these systems, as well as the validation and/or limitations of the computational methods used.

The research presented in this thesis concerns experimental studies of thin manganese silicide and germanide layers, grown by solid phase epitaxy on the Si(111)7×7 and the Ge(111)c(2×8) surfaces, respectively. The atomic and electronic structures, as well as growth modes of the epitaxial Mn-Si and Mn-Ge layers, were investigated by low-energy electron diffraction (LEED), angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), core-level spectroscopy (CLS), and scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM and STS). The magnetic properties of the Mn-Ge films were investigated by X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). The Mn-Si layers, annealed at 400 °C, showed a √3×√3 LEED pattern, consistent with the formation of the stoichiometric monosilicide MnSi. Up to 4 monolayers (ML) of Mn coverage, island formation was observed. For higher Mn coverages, uniform film growth was found. Our results concerning morphology and the atomic and electronic structure of the Mn/Si(111)-√3×√3 surface, are in good agreement with a recent theoretical model for a layered MnSi structure and the √3×√3 surface structure. Similar to the Mn-Si case, the grown Mn-Ge films, annealed at 330 °C and 450 °C, showed a √3×√3 LEED pattern. This indicated the formation of the ordered Mn5Ge3 germanide. A strong tendency to island formation was observed for the Mn5Ge3 films, and a Mn coverage of about 32 ML was needed to obtain a continuous film. Our STM and CLS results are in good agreement with the established model for the bulk Mn5Ge3 germanide, with a surface termination of Mn atoms arranged in a honeycomb pattern. Mn-Ge films grown at a lower annealing temperature, 260 °C, showed a continuous film at lower coverages, with a film structure that is different compared to the structure of the Mn5Ge3 film. XMCD studies showed that the low-temperature films are ferromagnetic for 16 ML Mn coverage and above, with a Curie temperature of ~250 K.

Les matériaux actifs appliqués actuellement, comme les piézoélectriques et les magnétostrictifs, peuvent respectivement changer leur forme par l'application d'un champ électrique, et d'un champ magnétique. La portée des allongements relatifs de ces matériaux, est typiquement de l'ordre de 0,1%. En 1996, un nouveau mécanisme fondamental d'actionnement a été découvert dans la phase martensite d'alliages magnétiques à mémoire de forme. Dans les monocristaux d'alliages Ni-Mn-Ga, l'optimisation de ce nouvel effet mémoire de forme a conduit, en 2002, à l'observation d'allongements relatifs qui atteignent 10%. De telles déformations sont liées au réarrangement, induit magnétiquement, de la structure martensitique maclée. De plus, elles ont été observées sous des champs magnétiques relativement faibles, inférieurs au tesla. Grâce à la combinaison unique d'une très grande déformation, d'une haute densité d'énergie, et d'une fréquence d'actionnement magnétique qui est relativement élevée, les alliages magnétiques à mémoire de forme ouvrent la porte à de nouvelles applications, qui ne peuvent pas être réalisées avec les matériaux actifs classiques. En collaboration avec Schneider Electric, et dans le but d'utiliser le potentiel élevé de miniaturisation de l'effet mémoire de forme magnétique, les recherches se sont concentrées sur la réalisation de films Ni-Mn-Ga dans ce travail de thèse. Les recherches menées se sont articulées autour de deux grands axes. L'étude s'est dans un premier temps focalisée sur la recherche d'un procédé, qui permet la libération de films Ni-Mn-Ga, avant le recuit à haute température. Une deuxième part des investigations s'est concentrée sur l'obtention et l'étude de films Ni-Mn-Ga déposés épitaxiallement. Une solution innovante, directement inspirée des techniques de la micro-électronique, a été développée pour libérer des films Ni-Mn-Ga. Un travail d'élaboration conséquent a été réalisé et a abouti à l'obtention de films libres polycristallins à texture de fibre, qui possèdent des propriétés magnétiques comparables aux massifs, et qui présentent des transformations martensitiques réversibles. Un deuxième axe de recherche s'est concentré sur l'élaboration et l'étude de films Ni-Mn-Ga déposés épitaxiallement. Là encore, un travail important d'élaboration a dû être mené. Afin de contrôler précisément la composition des films déposés épitaxiallement sur MgO (001), un procédé de copulvérisation a été développé. L'effet mémoire de forme magnétique des alliages Ni-Mn-Ga, se produit uniquement dans certaines phases martensites modulées, dont la nature est encore énormément débattue aujourd'hui. Nous verrons que l'analyse détaillée des structures et textures de nos films déposés épitaxiallement, a permis de mieux comprendre la nature des martensites modulées des alliages Ni-Mn-Ga. De plus, dans nos films, les champs d'activation du réarrangement de la martensite maclée sont de seulement quelques centièmes de tesla, nettement inférieurs à ceux rapportés dans les matériaux massifs. Ce résultat relance fortement l'intérêt d'utiliser des films dans la réalisation d'actionneurs utilisant l'effet mémoire de forme magnétique.

Demands for new, energy-efficient appliances have greatly increased in response to our growing need for a more environmentally friendly society. Magnetic refrigeration is a technique that utilizes the magnetocaloric effect, with possible energy savings of up to 30% compared to commercial gas compression refrigerators. A material appropriate for commercial magnetocaloric devices should be both cheap and non-toxic; it should also exhibit a first-order magnetic transitions close to room temperature. The magnetic properties of Fe2P-related materials can be relevant in this context, since their magnetic properties can be finely tuned through the substitution of Fe by Mn and P by Si, As, Ge or B to meet the general requirements for a magnetocaloric device. An in-depth study has therefore here been made of the structural and magnetic properties of the (Fe,Mn)2(P,Si)-system. The phase diagram of the FeMnP1-xSix-system has been carefully re-examined. It is found to contain two single-phase regions: an orthorhombic Co2P-type structure (x < 0.15) and a hexagonal Fe2P-type structure (0.24 ≤ x < 0.50). Selected compounds within the Fe2P-type region of the phase diagram have been shown to exhibit potential for use in magnetic refrigeration applications. Neutron powder diffraction has here been used to determine the magnetic structures of selected crystalline compositions within the FeMnP1-xSix-system to gain a better understanding of its magnetic properties. The Fe2P-type region is mainly ferromagnetic, but an incommensurate antiferromagnetic structure has also been identified close to the Co2P/Fe2P-type phase border for x ≈ 0.25. The so-called ''virgin effect'' in the Fe2P-type region of the FeMn(P,Si) phase diagram is found to be accompanied by an irreversible structural phase transition induced by magnetostriction. This new phase is found to be preserved during successive cooling-heating cycles. Furthermore, the magnetic properties of the substituted Fe2P-type structure changes significantly for metal:non-metal ratios away from 2:1. Such deviations could well explain the apparently conflicting structure-property relationships described in earlier literature for the FeMnP1-xSix-system.

Chiral &amp / #945 / -hydroxy and &amp / #945 / -acetoxy enones are important starting materials in the synthesis of many biologically active materials. In this work, enantiomerically pure &amp / #947 / -hydroxy enone and polyoxo cyclohexenones are synthesized starting from 1,3-cyclohexandione. In the first step, 1,3-cyclohexandione is protected under acid catalyzation and 3-methoxy-2-methyl-2-cyclohexen-1-one is obtained. &amp / #945 / &#039 / -Acetoxy enone is obtained by Mn(OAc)3 mediated oxidation which is an attractive alternative to other multi-step procedures in the literature. Enzymatic kinetic resolution is applied to the racemic form of this product and enantiomerically pure &amp / #945 / &#039 / -acetoxy enone and &amp / #945 / &#039 / -hydroxy enone is obtained. In this stage, for the screening of the reaction many enzymes were tried. Reduction of &amp / #945 / &#039 / -hydroxy enone furnished enantiopure &amp / #947 / -hydroxy enone.

Fours sets of PM10 samples were collected in three sites in SEQ from December 2002 to August 2004. Three of these sets of samples were collected by QLD EPA as a part of their regular air monitoring program at Woolloongabba, Rocklea and Eagle Farm. Half of the samples were used in this study for the analysis of water-soluble ions, which are Na+, K+, Mg2+, Ca2+, NH4 +, Cl-, NO3 -, SO4 2-, F-, Br-, NO2 -, PO4 -3 and the other half was retained by QLD EPA. The fourth set of samples was collected at Rocklea, specifically for this study. A quarter of the samples obtained from this set of samples were used to analyse water-soluble ions; a quarter of the sample was used to analyse Pb, Cu, Al, Fe, Mn and Zn; and the rests were used to analyse US EPA 16 priority PAHs. The water-soluble ions were extracted ultrasonically with water and the major watersoluble anions as well as NH4 + were analysed using IC. Na+, K+, Mg2+, Ca2+ Pb, Cu, Al, Fe, Mn and Zn were analysed using ICP-AES while PAHs were extracted by acetonitrile and analysed using HPLC. Of the analysed water-soluble ions, Cl-, NO3 -, SO4 2-, Na+, K+, Mg2+ and Ca2+ were high in concentration and determined in all the samples. F-, Br-, NO2 -, PO4 -3 and NH4 + ions were lower in concentration and determined only in some samples. Na+ and Cl- were high in all samples indicating the importance of a marine source. Principal Component Analysis (PCA) was used to examine the temporal variations of the water-soluble ions at the three sites. The results indicated that there was no major difference between the three sites. However, comparing the average concentrations of ions and Cl-/Na+ it was concluded that Woolloongabba had more marine influence than the other sites. Al, Fe and Zn were detected in all samples. Al and Fe were high in all samples indicating the significance of a source of crustal matter. Cu, Mn and Pb were in low concentrations and were determined only in some samples. The lower Pb concentrations observed in the study than in previous studies indicate that the phasing-out of leaded petrol had an appreciable impact on Pb levels in SEQ. This study reports for the first time, simultaneous data on the water-soluble, metal ion and PAH levels of PM10 aerosols in Brisbane, and provides information on the most likely sources of these chemical species. Such information can be used alongside those that already exist to formulate PM10 pollution reduction strategies for SEQ in order to protect the community from the adverse effects of PM pollution.

Ce travail avait pour ambition de caractériser deux processus collisionnels différents impliquant des paires d'ions. Ces derniers, que ce soit sous forme de cations ou sous forme d'anions, ont une importance majeure pour l'astrochimie. Ainsi, il est vital de pouvoir fournir des données théoriques ou expérimentales sur les processus conduisant tant à la formation qu'à la consommation de ces ions. Le premier processus que nous avons étudié, nommé la dissociation en paires d'ions, conduit à la formation d'ions secondaires. Nous avons caractérisé ce processus tant théoriquement qu'expérimentalement. Ainsi, au moyen de collisions à haute vitesse entre un jet d'atomes d'hélium et un faisceau d'agrégats carbonés neutres ou ionisés, nous avons obtenu les différents rapports de branchements et sections efficaces concernant la dissociation en paires d'ions de ces composés de tailles n et de charges q variées. Grâce à ce travail, qui a permis d'effectuer une étude expérimentale sur l'influence de ces deux paramètres, nous avons ainsi montré que la dissociation en paires d'ions est toujours présente, quelle que soit la taille ou la charge du composé étudié. Dans le but de décrire la dissociation en paires d'ions au moyen de méthodes ab initio, nous avons également calculé les courbes d'énergies potentielles relatives aux états très excités de l'ion moléculaire C_2+. Sur base de l'analyse de population de Mulliken des fonctions d'onde relatives à ces états moléculaires, nous avons ainsi pu mettre en évidence le canal ionique impliqué dans la dissociation en paires d'ions de C_2+, via une méthodologie purement ab initio. Nous avons également calculé les taux théoriques de dissociation en paires d'ions pour les molécules C_2+ et C_3+, au moyen d'un modèle statistique basé sur le nombre de limites de dissociation et d'états moléculaires s'y corrélant. Nous avons ainsi pu comparer les données expérimentales et théoriques pour ces deux systèmes et avons montré que ce modèle, malgré de nombreuses hypothèses, permet de prédire le comportement relatif de la dissociation en paires d'ions au sein de ces composés. Le second processus que nous avons caractérisé est la neutralisation mutuelle d'ions atomiques de charges opposées conduisant ainsi à la consommation de ces ions. Nous avons étudié ce processus au sein des systèmes Li+/H-, Li+/D-, O+/O- et N+/O-, à la fois d'un point de vue théorique mais également expérimental. Ainsi, en utilisant un dispositif de faisceaux confluents, nous avons pu mesurer les sections efficaces totales de neutralisation mutuelle pour ces différents systèmes, à des énergies de collisions inférieures à 1 eV. Nous avons également pu obtenir les différents rapports de branchements associés à chacun des états atomiques peuplés au sein de ces systèmes lors de la neutralisation mutuelle. De manière assez surprenante, les mesures obtenues pour les collisions N+/O- ont permis de mettre en évidence une contribution importante d'un état atomique impliquant un processus à deux électrons. Nous avons caractérisé la neutralisation mutuelle au sein de ces quatre systèmes via différentes méthodes théoriques. Ainsi, nous avons utilisé des méthodes ab initio afin de calculer les courbes d'énergies potentielles et les éléments de couplages non-adiabatiques radiaux impliqués dans les systèmes Li+/H- et Li+/D-, en utilisant et en optimisant différentes bases de calculs ab initio. Au moyen d'une méthodologie Landau-Zener multivoies, nous avons ensuite pu mettre en évidence l'influence de ces bases de calculs sur les différentes sections efficaces totales et les rapports de branchements en découlant, tout en comparant les résultats théoriques aux données expérimentales. Dès lors, nous avons pu montrer que les éléments théoriques clés pour la bonne description de la neutralisation mutuelle Li+/H- et Li+/D- sont l'obligation d'utiliser les éléments de couplages non-adiabatiques radiaux ainsi que la description adéquate des croisements évités entre les états moléculaires. Pour des systèmes complexes tels que N+/O- et O+/O-, les méthodes ab initio habituelles ne peuvent être utilisées vu le nombre conséquent d'états moléculaires à prendre en compte afin de décrire la neutralisation mutuelle au sein de ces systèmes. Cependant, nous avons pu obtenir les sections efficaces totales et rapports de branchements théoriques pour ces deux systèmes en utilisant une méthode asymptotique à un électron afin d'obtenir les couplages impliqués dans la neutralisation mutuelle de ces systèmes. Ces couplages ont ensuite été utilisés dans une méthodologie Landau-Zener multivoies afin d'obtenir les sections efficaces totales et rapports de branchements, malgré la complexité de la description théorique de la neutralisation mutuelle O+/O- et N+/O- Dans ce dernier système, nous avons également utilisé des calculs purement atomiques afin de tenir compte du processus à deux électrons, mis en évidence par les résultats expérimentaux. Ainsi, nous avons pu montrer que les sections efficaces et rapports de branchements prédits sont en assez bon accord avec les résultats expérimentaux obtenus au moyen du dispositif expérimental de faisceaux confluents. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Abstract Austenitic high-Mn (15–30 wt.%) based twinning-induced plasticity (TWIP) steels provide great potential in applications for structural components in the automotive industry, owing to their excellent tensile strength-ductility property combination. In certain cases, these steels might also substitute austenitic Cr-Ni stainless steels. The aim of this present work is to investigate the high-temperature flow resistance, recrystallisation and the evolution of microstructure of high-Mn steels by compression testing on a Gleeble simulator. The influence of Al alloying (0–8 wt.%) in the hot rolling temperature range (800°C–1100°C) is studied in particular, but also some observations are made regarding the influence of Cr alloying. Microstructures are examined in optical and electron microscopes. The results are compared with corresponding properties of carbon and austenitic stainless steels. In addition, the mechanical properties are studied briefly, using tension tests over the temperature range from -80°C to 200°C. Finally, a preliminary study is conducted on the corrosion behaviour of TWIP steels in two media, using the potentiodynamic polarization technique. The results show that the flow stress level of high-Mn TWIP steels is considerably higher than that of low-carbon steels and depends on the Al concentration up to 6 wt.%, while the structure is fully austenitic at hot rolling temperatures. At higher Al contents, the flow stress level is reduced, due to the presence of ferrite. The static recrystallisation kinetics is slower compared to that of carbon steels, but it is faster than is typical of Nb-microalloyed or austenitic stainless steels. The high Mn content is one reason for high flow stress as well as for slow softening. Al plays a minor role only; but in the case of austenitic-ferritic structure, the softening of the ferrite phase occurs very rapidly, contributing to overall faster softening. The high Mn content also retards considerably the onset of dynamic recrystallisation, but the influence of Al is minor. Similarly, the contribution of Cr to the hot deformation resistance and static and dynamic recrystallisation, is insignificant. The grain size effectively becomes refined by the dynamic and static recrystallisation processes. The tensile testing of TWIP steels revealed that the Al alloying and temperature have drastic effects on the yield strength, tensile strength and elongation. The higher Al raises the yield strength because of the solid solution strengthening. However, Al tends to increase the stacking fault energy that affects strongly the deformation mechanism. In small concentrations, Al suppresses martensite formation and enhances deformation twinning, leading to high tensile strength and good ductility. However, with an increasing temperature, SFE increases, and consequently, the density of deformation twins decreases and mechanical properties are impaired. Corrosion testing indicated that Al alloying improves the corrosion resistance of high-Mn TWIP steels. The addition of Cr is a further benefit for the passivation of these steels. The passive film that formed on 8wt.% Al-6wt.%Cr steel was found to be even more stable than that on Type 304 steel in 5–50% HNO3 solutions. A prolonged pre-treatment of the steel in the anodic passive regime created a thick, protective and stable passive film that enhanced the corrosion resistance also in 3.5% NaCl solution.