The goal of the studies comprising this thesis is a survey of prospective spectroscopical methods of highly-charged ion observations from hot astrophysical plasmas that have not been widely studied before. The first main task that one needs to carry out in this case is a review of different types of spectral lines and matching types of astrophysical objects. This review is then followed by the development of the theoretical description and determination of the best observable parameters in the promising direction and application of the method to the specific objects. Two results of such study (combinations of spectral line type and object type) are presented in the thesis. The hyperfine structure lines of highly-ionized metal atoms (primarily the line of 14N VII at 5.652 mm) are shown to be observable with modern radio telescopes.The astrophysical objects responsible for appearance of these lines either in emission or in absorption are hot interstellar medium in the Galaxy and other galaxies, hot intracluster medium in clusters of galaxies, supernova remnants, gas around quasars and the warm-hot intergalactic medium, being the most interesting object for the application of the proposed method. The highly-ionized metal recombination lines in the optical and near-infrared ranges constitute another promising result of our studies. We have shown that the lines of this previously unstudied type should be strong enough to be observable even in moderate time on the modern ground-based optical telescopes from the dense knots of ejecta of the young Galactic supernova remnant Cassiopeia A. Such prospective observations will allow to identify all abundant ions present in the ejecta being crossed by the reverse shock wave of the supernova explosion, thus increasing our knowledge both on the ejecta composition and details of the shock wave interaction with the metal-dominated dense clouds. In the course of the work, it was realized that the physical conditions in the emitting regions of these dense ejecta clouds (so-called fast-moving knots) of Cassiopeia A and other young oxygen-dominated supernova remnants are rather unconstrained with predictions of different models for the line intensities varying by orders of magnitude. To make better estimates of these conditions from the existing data, we have utilized the archival observations of ISO and Spitzer space observatories to determine the diagnostic fine-structure line ratios. Analysis of this observational data set has resulted in understanding of relative importances of various processes proposed in different theoretical models, as well as in determination of physical parameters in some of previously observationally unexplored regions of the fast-moving knots. This study is also included in the thesis. / Disertācija izstrādāta un aizstāvēta Minhenē.

Sintezuotas didelis rinkinys naujų biomimetinių 1,4-naftochinono merkapto darinių, besiskiriančių šoninės grandinės ilgiu ir įterptomis funkcinėmis grupėmis. Jų savitvarkių monosluoksnių ant aukso ir sidabro paviršių struktūra ir redokso virsmai ištirti ciklinės voltamperometrijos ir paviršiaus sustiprintos Ramano spektroskopijos metodais. Ištirta monosluoksnio paviršinės koncentracijos ir kitų parametrų priklausomybė nuo modifikacinių tirpalų koncentracijos. Palyginti mišrūs 1,4-naftochinono darinių ir skirtingų alkantiolių, neturinčių redokso aktyvumo, monosluoksniai. / A large set of biomimetic 1,4-naphthoquinone mercapto derivatives, varying in the side-chain length and intrachain functional groups, was synthesized. Structure and interfacial redox conversion of self-assembled monolayers on gold and silver surfaces, formed from newly synthesized compounds, were studied by cyclic voltammetry and surface-enhanced Raman spectroscopy. Low-density naphthoquinone-based monolayers were studied more thoroughly. Mixed monolayers of 1,4-naphthoquinone derivatives with different redox inactive alkylthiols were compared.

A large set of biomimetic 1,4-naphthoquinone mercapto derivatives varying in the side-chain length and intrachain functional groups was synthesized. Interfacial redox processes and fine structure of self-assembled monolayers formed from newly synthesized compounds on gold and silver were studied by cyclic voltammetry and surface-enhanced Raman spectroscopy.Mixed monolayers of naphthoquinone derivatives and different redox inactive alkylthiols were studied. Low-density naphthoquinone-based monolayers were studied more thoroughly. / Sintezuotas didelis rinkinys biomimetinių 1,4-naftochinono merkapto darinių, besiskiriančių šoninės grandinės ilgiu ir įterptomis funkciškai aktyviomis grupėmis. Jų monosluoksnių ant aukso ir sidabro paviršių struktūra ir redokso virsmai ištirti ciklinės voltamperometrijos ir paviršiaus sustiprintos Ramano spektroskopijos metodais. Ištirta monosluoksnio paviršinės koncentracijos ir kitų parametrų priklausomybė nuo modifikacinio tirpalo koncentracijos. Palyginti mišrūs naftochinono darinių ir skirtingų alkantiolių, neturinčių redokso aktyvumo, monosluoksniai.

In the recent studies thiocyanate-containing metal complexes are considered to be the most investigated systems. Such complexes exhibit specific properties which could be applied in various fields such as catalysis, photochemistry, biochemistry, pharmacology and etc. The complexes of mercury(II) and iron(III) thiocyanates are of interest since they are widely applied for analysis in the clinical or industrial laboratories. As a result these complexes received great attention, due to the fascinating properties in designing new materials with inorganic and organic ligands. Dealing with such complex system, accurate prediction of the synthesized compound properties is challenging. For this reason, researchers analyze how the replacement of certain group, modification, molar ratio of the mixed ligands and etc. may influence the structure and properties of the obtained complex. Molecular structure, vibrational and electronic spectra of aqueous mercury(II) thiocyanate and iron(III) monoisothiocyanate solutions (at the pH ~ 2) were analyzed in the dissertation by means of Raman and UV-VIS spectroscopies and quantum chemical calculations. The structure, coordination number and vibrational assignments of the titled complexes were determined. The influence of different solvation models upon spectral properties was estimated. The excited state analysis of iron(III) monoisothiocyanate was performed. / Metalų tiocianatų chemija yra ypatingai sparčiai besivystanti tyrimų kryptis. Dėl specifinių metalų tiocianatų savybių šie junginiai plačiai taikomi katalizinėje chemijoje, biochemijoje, farmakologijoje, fotochemijoje ir pan. Vieni iš plačiausiai nagrinėjamų pereinamųjų metalų tiocianatų kompleksų yra geležies ir gyvsidabrio tiocianatai. Pastaruoju metu mokslininkai bando susintetinti kompleksinius geležies ir gyvsidabrio tiocianatų junginius, turinčius neorganinį ir organinį ligandus, kurie pasižymi specifinėmis savybėmis tokiomis kaip: liuminescencija, magnetizmas, katalizinis aktyvumas ir pan. Tačiau, siekiant susintetinti junginius su norimomis fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, reikalingos žinios apie kompleksų struktūras, kompleksavimo ypatybes ir visą tai įtakojančius veiksnius molekuliniame lygmenyje. Disertacijoje analizuota tirpių gyvsidabrio(II) tiocianatų ir geležies(III) monoizotiocianato kompleksų (esant pH ~ 2) molekulinė struktūra, virpesiniai ir elektroniniai spektrai taikant Ramano ir UV-RŠ spektroskopines analizes bei kvantinius skaičiavimus. Nustatyti kompleksų koordinacijos skaičiai ir struktūros, atlikti funkcinių grupių signalų priskyrimai, įvertinta solvatacijos įtaka kompleksų spektrinėms savybėms ir išanalizuoti geležies(III) monoizotiocianato komplekso elektroniniai perėjimai sužadintoje būsenoje.

<p>U ovom radu prikazani su rezultati ispitivanja termičkih, mehaničkih, električnih i optičkih karakteristika kvazibinarnih halkogenida iz sistema Bi-As2S3. Na osnovu termičkih merenja analizirana je kinetika kristalizacionih i predkristalizacionih procesa i utvrđen je mehanizam dekompozicije za različite sastave dobijenih stakala. Primenom impedansne spektroskopije kvantitativno su ocenjeni doprinosi relaksacionih procesa na pojedinim temperaturama u ukupnoj polaraziciji za stakla sa 5 i 7 at.% Bi. Na osnovu merenja Raman spektroskopije identifikovane su nastale strukturne jedinice i konstatovana pojava nanofazne separacije u staklima sa 1.5 i 3 at.% Bi. Mehanička merenja ispitivanih halkogenida različitog sastava ukazala su na povećanje Vickers-ove tvrdoće sa povećanjem udela primesnih atoma. Na osnovu procenjene vrednosti modula elastičnosti ustanovljeno je da uzorak sa 5 at.% Bi odlikuje najgu&scaron;će atomsko pakovanje. Merenja električnih karakteristika u jednosmernom režimu (DC) pokazala su da je udeo lokalizovanih stanja u ukupnom mehanizmu provođenja značajan samo za manje koncentracije primesnih atoma, a da za veće koncentracije dominantan faktor postaju preskoci između delokalizovanih stanja. Skok u provodljivosti za nekoliko redova veličine kod sastava sa složenijom strukturom protumačen je kao posledica fazne separacije. Rezultati&nbsp; ACmerenja dobijeni za sastav sa 5 at.% Bi ukazali su da je u mernom frekventnom intervalu i dalje dominantan mehanizam termičke aktivacije nosilaca naelektrisanja. Kod sastava sa maksimalnim sadržajem Bi uočena je promena provodljivosti u funkciji frekvencije na svim temperaturama, a dobijeni rezultati su u skladu sa postavkama modela korelisanih preskoka barijere (CHB model).</p> / <p>This paper presents the results of investigation ofthermal, mechanical, electrical and optical propertiesof quasibinar chalcogenides from the system Bi-As2S3.&nbsp;Kinetics analysis of softening and crystallizationprocesses was done on the basis of thermalmeasurements, as well the analysis of decompositionmechanism for different compositions of obtainedglasses. The application of impedance spectroscopy enabled quantitative description of relaxation process contributions at selected temperatures in the overallpolarization for the samples with 5 and 7 at.% Bi.&nbsp;Based on measurements of Raman spectroscopy identification of structural units in the investigated chalcogenides was made, as well as the appearance of&nbsp;nano-scale phase separation in the glasses with 1.5 and 3 at.% Bi. Mechanical measurements pointed to the increase of the Vickers hardness with increase of&nbsp;doping atoms content. &nbsp;Based on the estimated value of the modulus of elasticity it was found that the sample &nbsp;with 5 at.% Bi is characterized by the densest atomic&nbsp;arrangement. Measurements of the electrical properties in dc regime (DC) pointed out that the share of localized states in the whole mechanism of conduction&nbsp;is significant only for the smaller concentrations of doping atoms. For the samples with higher concentrations dominant &nbsp;factor in conductivity are transitions between delocalized states. The jump in conductivity by few orders of magnitude, noticed for&nbsp;the compound with heterogeneous structure was interpreted as a consequence of micro-scale phase&nbsp; separation. Results of&nbsp; ACmeasurements for the&nbsp; composition with 5 at.% Bi showed that the mechanism of thermal activation of charge carriers is&nbsp;still dominant in the measured frequency range. For&nbsp;&nbsp; the composition with the maximum content of Bi changes in conductivity versus frequency were observed at all temperatures, and the results were interpreted in accordance with the model of correlated hopping over the barrier (CHB).</p>

THz spinduliuotės generavimas iš puslaidininkių paviršiaus turi didelį potencialą puslaidininkių fizikinėms savybėms tirti. Šis darbas skiriamas puslaidininkių tyrimams generuojant THz impulsus iš jų paviršių, apšviestų femtosekundiniais lazerio impulsais. THz spinduliuotė iš puslaidininkių paviršių gali būti generuojama dėl visos eilės fizikinių mechanizmų: paviršinio lauko ekranavimo, foto-Demberio efekto, optinio lyginimo, elektriniu lauku indukuoto optinio lyginimo, plazminių svyravimų, koherentinių fononų ir plazmonų. Tiriant THz spinduliuotės generacijos mechanizmus galima išmatuoti daug svarbių puslaidininkių parametrų, tokių kaip lūžio rodiklis, judris, krūvininkų gyvavimo trukmė, aukštesniųjų laidumo slėnių padėtys. Darbo metu tirti THz spinduliuotės generacijos puslaidininkio paviršiuje mechanizmai keičiant žadinimo sąlygas: aplinkos temperatūrą, magnetinį lauką, žadinančio lazerio bangos ilgį ir intensyvumą, bei impulso trukmę. Ištyrus visą eilę įvairių puslaidininkių nustatyta, kad geriausias THz spinduliuotės emiteris žadinant 800 nm bangos ilgio spinduliuote yra p-InAs. Pirmą kartą THz žadinimo spektroskopijos metodu tiesiogiai išmatuoti tarpslėniniai atstumai InxGa1-xAs , InAs ir InSb bandiniuose. / Generation of terahertz radiation from semiconductor surfaces has great potential for investigation of physical properties of semiconductors. This work focuses on the semiconductor research when generating terahertz pulses from a variety of semiconductor surfaces. THz radiation from semiconductor surfaces can be generated on a whole range of physical mechanisms: the surface field screening, photo-Dember effect, the optical rectification, electric field induced optical rectification, plasma oscillations, coherent phonons and plasmons. A number of important semiconductor parameters such as refractive index, mobility, carrier relaxation time and higher conductivity valley positions can be measured using THz generation from semiconductor surface technique. In this work THz radiation generation mechanisms were investigated when changing excitation conditions: ambient temperature, magnetic field, laser wavelength and intensity, pulse duration. After tests with variety different semiconductors it was found that p-InAs is the best surface emitter when excitation laser wavelength is 800 nm. Using THz excitation spectroscopy the intervalley distances were measured directly, for the first time, in two InxGa1-xAs, InAs and InSb samples.

Generation of terahertz radiation from semiconductor surfaces has great potential for investigation of physical properties of semiconductors. This work focuses on the semiconductor research when generating terahertz pulses from a variety of semiconductor surfaces. THz radiation from semiconductor surfaces can be generated on a whole range of physical mechanisms: the surface field screening, photo-Dember effect, the optical rectification, electric field induced optical rectification, plasma oscillations, coherent phonons and plasmons. A number of important semiconductor parameters such as refractive index, mobility, carrier relaxation time and higher conductivity valley positions can be measured using THz generation from semiconductor surface technique. In this work THz radiation generation mechanisms were investigated when changing excitation conditions: ambient temperature, magnetic field, laser wavelength and intensity, pulse duration. After tests with variety different semiconductors it was found that p-InAs is the best surface emitter when excitation laser wavelength is 800 nm. Using THz excitation spectroscopy the intervalley distances were measured directly, for the first time, in two InxGa1-xAs, InAs and InSb samples. / THz spinduliuotės generavimas iš puslaidininkių paviršiaus turi didelį potencialą puslaidininkių fizikinėms savybėms tirti. Šis darbas skiriamas puslaidininkių tyrimams generuojant THz impulsus iš jų paviršių, apšviestų femtosekundiniais lazerio impulsais. THz spinduliuotė iš puslaidininkių paviršių gali būti generuojama dėl visos eilės fizikinių mechanizmų: paviršinio lauko ekranavimo, foto-Demberio efekto, optinio lyginimo, elektriniu lauku indukuoto optinio lyginimo, plazminių svyravimų, koherentinių fononų ir plazmonų. Tiriant THz spinduliuotės generacijos mechanizmus galima išmatuoti daug svarbių puslaidininkių parametrų, tokių kaip lūžio rodiklis, judris, krūvininkų gyvavimo trukmė, aukštesniųjų laidumo slėnių padėtys. Darbo metu tirti THz spinduliuotės generacijos puslaidininkio paviršiuje mechanizmai keičiant žadinimo sąlygas: aplinkos temperatūrą, magnetinį lauką, žadinančio lazerio bangos ilgį ir intensyvumą, bei impulso trukmę. Ištyrus visą eilę įvairių puslaidininkių nustatyta, kad geriausias THz spinduliuotės emiteris žadinant 800 nm bangos ilgio spinduliuote yra p-InAs. Pirmą kartą THz žadinimo spektroskopijos metodu tiesiogiai išmatuoti tarpslėniniai atstumai InxGa1-xAs , InAs ir InSb bandiniuose.

Darbo tikslas yra ištirti neatkaitintų ir atkaitintų prie aukštų temperatūrų vakuume LaNiO3 sluoksnių Rentgeno fotoelektronų spektrus. Darbe aprašyti Rentgeno fotoelektronų spektroskopijos (RFS) (XPS- X-ray photoelectron spectroscopy) metodo, naudojamo įvairių medžiagų paviršių cheminei sudėčiai nustatyti, pagrindai. Pirmame skyriuje aprašyti: La- Ni oksidiniai junginiai ir jų tyrimų metodika, plonų nanostruktūrizuotų medžiagų sluoksnių nusodinimo iš dujų fazės (plazmos) metodas- magnetroninis dulkinimas (magnetron sputtering), aparatūra, XPSPeak programos pritaikymas Rentgeno fotoelektronų spektrų tyrimui bei jos naudojimo galimybės. Antrasis skyrius yra skirtas Rentgeno fotoelektroninių spektrų matavimų, naudojant spektrometrą XSAM 800 (Kratos Analytical, Didžioji Britanija) ypatumams ir bandinių gamybos metodikai aptarti. Trečiajame skyriuje pateikiami eksperimentiniai rezultatai gauti, matuojant LaNiO3-x Rentgeno fotoelektronų spektrus. Darbo pabaigoje yra pateikiamos išvados, kurios galėtų būti naudingos, tobulinant LaNiO3-x bandinių gamybos technologiją. / The aim of presented work was to investigate the X-ray photoelectron spectra (XPS) of LaNiO3-x thin films. The films were produced by DC magnetron sputtering. It is known that the temperature dependence of resistivity of as grown films has the metallic character. After the temperature annealing in the high vacuum condition this dependence changes to the semiconductor like character. XPS spectra of the oxygen region of as grown samples indicate that oxygen ions are in three states – O2-, hydroxyl groups (OH)-, and water. After the temperature annealing in the high vacuum condition oxygen ions are only in the two states - O2- and hydroxyl groups (OH)-. Thus the changes of the resistivity temperature dependence are caused by the changes of the oxygen ions system after the temperature annealing in the high vacuum. After temperatures processing in vacuum the samples some time have been sustained in atmospheric conditions, the temperature dependence of resistance again came back to an initial metal condition. This fact means that for the synthesis of qualitative thin layers it is necessary to change technological conditions of production.

Šiame darbe panaudojant zolis-gelis technologiją, susintetinti vanadžio junginių oksidinio kserogelio ir bronzos bei molekulinio oksidinio kserogelio ir bronzos plonieji sluoksniai. Visų minėtų medžiagų cheminė sudėtis ištirta Rentgeno fotoelektronų spektroskopijos metodu, siekiant nustatyti metalų jonų valentines būsenas. Panaudojant zolis-gelis technologiją, galima gana paprastais metodais, nenaudojant sudėtingos technologinės įrangos, gaminti vanadžio oksidinių bronzų plonuosius sluoksnius. Vanadžio amonio hidratuoti oksidiniai junginiai gali būti naudojami kaip medžiagos amoniako dujų jutikliams gaminti. / The thin films of molecular oxide xerogels and bronzes as well as oxide xerogels and bronzes of vanadium compounds were synthesized by sol-gel technology method. The chemical composition of mentioned compounds was investigated using XPS method in order to determine the valence of metal ions. It is shown that it is possible to produce the thin films of vanadium oxide bronzes using simple methods. The possibility to use vanadium-ammonium oxide hydrated compounds as materials for producing the ammonium sensors is shown in the dissertation.

1. Eksperimentiniai SbSI +15% Sb2S3 kristalų atspindžio spektro tyrimai patvirtino, kad mūsų išaugintuose SbSI +15% Sb2S3 kristaluose feroelektrinis fazinis virsmas vyksta temperatūroje TC = 330 K. SbSI kristalai temperatūrų srityje T > TC yra paraelektrinėje fazėje, o temperatūrų srityje T < TC yra feroelektrinėje fazėje. 2. SbSI +15% Sb2S3 kristalų teoriniai normaliųjų virpesių harmoniniame artėjime dažniai sutampa su eksperimentinais dažniais, kai > 50 cm-1. Spektro srityje < 50cm-1 normaliųjų virpesių dažniai nesutampa su ekperimentinais dažniais, nes šioje srityje normaliųjų modų virpesiai yra stipriai anharmoniniai. 3. Teoriniai SbSI +15% Sb2S3 kristalų normaliųjų modų dažnių priklausomybių nuo temperatūros harmoniniame artinyje tyrimas parodė, kad arti TC = 330 K stebimos anomalijos. Šios anomalijos sutampa su eksperimentiniais dažniais tik spektro srityje > 50 cm-1 . Anomalijas sąlygoja elementariosios gardelės tūrio kitimas. 4. Spektro srityje = 50 cm-1 minkštųjų modų temperatūrinė priklausomybė ir TC pokytis yra sąlygoti V(z) anharmoninių narių, kuriuos s��lygoja fononų sąveika su fononais. SbSI ir SbSI +15% kristalų Sb atomo potencines energijos V(z) priklausomybės nuo žemo dažnio B1U modos normaliųjų koordinačių ašies kryptimi anharmoniniame artinyje parodė. 1. SbSI kristale, kurio grandinėlės yra nesuspaustos - ašies kryptimi arti V(z) potencialinis barjeras . 2. SbSI +15% kristaluose SbSI grandinėlės yra suspaustos Sb2S3 domenų... [toliau žr. visą tekstą] / SbSI +15% Sb2S3 crystals have been grown from the solution. Reflection spectra of the SbSI +15% Sb2S3 crystals were studied by a modernized Fourier spectrometer using an improved Kramers-Kroning technique with two confining spectral limits, the spectra of optical parameters and optical functions were calculated. The vibrational frequencies and have been evaluated. The vibrational frequencies of SbSI chains with displaced Sb3 and Sb4 atoms along x-axis from their equilibrium positions in different phases have been calculated in the harmonic approximation. The theoretical results are compared with experimental data. Taking into account the unharmonicity of the electronic structure and lattice caused mainly by the phonon-phonon interaction, the phase transition temperature Tc has been calculated. The dependence of the potential energy function of the soft B1U mode upon temperature determines variation of the frequency in the phase transition region.