A series of heteroleptic and homoleptic platinum(II) complexes has been synthesized and characterized towards their use in thin film devices such as organic light-emitting diodes (OLEDs) and organic thin film transistors (OTFTs). Pyridylpyrazolate- and pyridyltetrazolate-containing ligands were selected due to their structural rigidity and ease of functionalization. Single-crystal x-ray diffraction studies of two selected heteroleptic complexes show strong aggregation with preferential stacking into vertical columns with a varying degree of overlap of the neighboring square planar molecular units. It is shown that the close proximity of the molecules to one another in the stack increases semiconducting character, phosphorescence quantum yields, and shorter radiative lifetimes. The potential for these materials towards incorporation into high-efficiency doping free white OLEDs (DFW-OLEDs) for solid-state lighting and display applications has been realized and will be expanded upon by present and future embodiments of materials in this thesis.

Research in fluorescent solar concentrators (FSCs) commenced in mid-1970’s to lower the cost of solar cells through the reduction of the required solar cell active area, and by incorporating them in-to buildings, thereby offsetting installation costs. In FSCs, light penetrates the top surface of a waveguide, is absorbed by the fluorescent material (FM) and is emitted at a longer wavelength that is then internally reflected towards edge solar cells. In this project, the use of cerium doped yttrium aluminum garnet (Ce:YAG) was explored as an FM, from which the optical transport of fluorescence must be enhanced towards solar cell edges. Optical spectroscopic techniques were conducted to characterize a sample of Ce:YAG with a doping level of 0.180 mol%. An excitation and emission profile indicated a strong absorption at 476 nm and a strong radiation at 530 nm, where the fluorescence process lasted for only 62.3 ns, with a conversion efficiency of 80.0%. Meanwhile, x-ray analysis concluded that this material had a density of 4.56 g/cm3. An acrylic concentrator with local islands of Ce:YAG was successfully fabricated. A lens sheet was used to provide strong sunlight coupling to Ce:YAG. The concentrator was analysed using Optics Lab, Monte Carlo simulations (MCS) and through experimental flux measurements, the percentage of light that waveguided to the edges was determined. Optics Lab yielded 56.10%, MCS yielded 59.20% and flux measurements resulted in 58.22% (without lenses) and 57.14% with lenses. Also, an overall experimental optical efficiency was determined to be 32.45% without lenses and 53.53% with lenses. These results can be improved by modifying the fabrication techniques and using substrates with higher refractive indices. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

In Gefäß- und Feldversuchen wurde die Wirkung der Unterfußdüngung und der Injektionsdüngung von Phosphor auf den Ertrag und die P-Aufnahme verschiedener Kulturarten untersucht. Ebenfalls untersucht wurde die P-Düngewirkung von Schlacke aus der Hochtemperatur-Schmelzbehandlung von Klärschlamm nach dem Mephrec®-Verfahren. Die Ergebnisse zeigen, dass bei niedrigen pflanzenverfügbaren P-Gehalten (Versorgungsstufe A, B) eine entzugsorientierte Düngung nicht ausreicht, um optimale Erträge zu erreichen. Unterfußdüngung und P-Injektion steigern die P-Effizienz und dienen dem Gewässerschutz. Die Schlacke sollte gemahlen eingesetzt werden, weil sich granulierte Varianten als wenig wirksam erwiesen.

Thesis (doctoral)--Universität Stuttgart, 1995.

An Investigation into Red Emitting Phosphors for Display and Lightings Two very different classes of red phosphors were evaluated in this thesis; sulphide based phosphors (CaS:Eu2+) and phosphors based on the formulae:- LiEu1- xMx(MoO4)2-y(WO4)y, [M=Al3+, Y3+ and Gd3+]. CaS:Eu2+ was coated with Al2O3 using atomic layer deposition technique and placed into a humidity chamber at high temperature and high humidity for a period of time. The emission spectra were measured and evaluated against uncoated CaS:Eu2+. The results from the humidity tests revealed that Al2O3 coated CaS:Eu2+ increased the life span of the phosphor and therefore can be the potential use for the purpose of application at moderate humidity and temperature. For the phosphors based on LiEu1-xMx(MoO4)2-y(WO4), all the findings reported herein showed that, depending upon the types of cations introduced to the host lattices, incorporation of M at some point offered very much the same or better luminous efficacy when compared to the parent compound with 100 mol% of Eu3+. This work also attempted to examine the correlative relationship between the crystal structures and the luminous efficacies although some attempts were unsuccessful. The findings discovered within this research are beneficial for solid state lighting industries where the cost of using rare earth metals has become significant and recycling is difficult.

In Gefäß- und Feldversuchen wurde die Wirkung der Unterfußdüngung und der Injektionsdüngung von Phosphor auf den Ertrag und die P-Aufnahme verschiedener Kulturarten untersucht. Ebenfalls untersucht wurde die P-Düngewirkung von Schlacke aus der Hochtemperatur-Schmelzbehandlung von Klärschlamm nach dem Mephrec®-Verfahren. Die Ergebnisse zeigen, dass bei niedrigen pflanzenverfügbaren P-Gehalten (Versorgungsstufe A, B) eine entzugsorientierte Düngung nicht ausreicht, um optimale Erträge zu erreichen. Unterfußdüngung und P-Injektion steigern die P-Effizienz und dienen dem Gewässerschutz. Die Schlacke sollte gemahlen eingesetzt werden, weil sich granulierte Varianten als wenig wirksam erwiesen.

In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an Rückständen von thermisch abgebauten, flammgeschützten Polymeren vorgenommen, mit dem Ziel, die Struktur und den Phasenbestand der eingebauten Flammschutzmittel und der Polymere sowie deren Wechselwirkungen als Funktion der Temperatur und umgebenden Atmosphäre (N2 und Luft) zu charakterisieren. Ein wichtiges Werkzeug, das Informationen über den amorphen Zustand der Abbauprodukte und deren thermisch bedingte Phasenumwandlungen in andere amorphe oder kristalline Strukturen sowie Aussagen über die Nahordnungen der betrachteten Kernspinsorte liefert, stellt in dieser Arbeit der Einsatz der Festkörper-NMR-Spektroskopie dar. Hierbei sind neben Einzelimpuls- (SP), rotor-synchronisierte Spin-Echo- (RSE) und Kreuzpolarisationstechniken (CP) auch REDOR- (Rotational echo double resonance) und TRAPDOR- (Transfer of population in double resonance) Messungen zur Anwendung gekommen. Zusätzlich konnten aus den 11B- und 31P-NMR-Experimenten quantitative Aussagen über den relativen Borat- und Phosphor bzw. Phosphat-Anteil im festen Rückstand getroffen werden, wobei insbesondere für die 31P-Kerne eine quantitative Erfassung der kristallinen und amorphen Phosphatphasen durchgeführt wurde. Im ersten System wurden die Flammschutzmittel roter Phosphor (Prot) und Mg(OH)2 in HIPS kombiniert. Aus den Ergebnissen umfangreicher NMR-Experimente konnte abgeleitet werden, dass der größte Teil des eingesetzten Prot hauptsächlich in amorphen (Mg-Ortho-, -Di-, -Ketten- und Ringphosphaten) und weniger in kristallinen Phosphatphasen verbleibt. Zudem konnte für den Parameter der Temperatur und aus der Verfügbarkeit von Sauerstoff (N2-Atmosphäre/Luft) einen deutlicher Einfluss auf den Abbauprozess und die Bildung der Phosphatphasen (kristallin/amorph) nachgewiesen werden. Aus dem Vergleich der Ergebnisse der Temperversuche mit den Ergebnissen der Verbrennungsversuche im Cone Calorimeter konnte ein anaerober Abbauweg bestätigt werden. In einem zweiten System wurden die thermischen Reaktionen zwischen den Flammschutzadditiven BDP und Zinkborat sowie ihren Einfluss auf den thermischen Abbau eines PC/ABS-Blends untersucht. Der thermisch belastete Rückstand wird unabhängig von der Atmosphäre von amorphen Phosphatgruppen dominiert. Dabei konnten die während der Temperprozesse gebildeten Verbindungen α Zn3(PO4)2 und BPO4 als Folge einer Festphasenreaktion zwischen den eingesetzten Flammschutzadditiven identifiziert werden, wobei das α Zn3(PO4)2/BPO4 Verhältnis als Indikator für einen aeroben bzw. anaeroben Abbauprozess dient, der für die Feuerrückstände eindeutig einen anaeroben Abbau liefert. / This study aims at the structural characterisation of embedded flame retardants and polymers. Analysis includes determination of the phase contents as well as description of their mutual interactions as a function of their thermal history in different atmospheres (air and nitrogen). Solid-state NMR spectroscopy is the most important tool applied in this thesis. This technique enables structural information about the amorphous state of the decomposed products, determination of the thermal and thermo-oxidative conversion in different amorphous and crystalline structures, and predictions about the short-range order of the observed nuclei. In this context measurements of single pulse (SP), rotor-synchronised spin echo (RSE) and cross polarisation (CP) experiments, as well as REDOR (Rotational echo double resonance) and TRAPDOR- (Transfer of population in double resonance) have been conducted. Additionally, 11B SP and 31P RSE experiments have been used to study quantitatively the borate and both phosphorus and phosphate contents in the solid residues. Particular emphasis was put on quantifying crystalline and non-crystalline phosphate phases. The first system consists of a combination of the flame retardants red phosphorus (Pred) and Mg(OH)2 in HIPS. From the results of extensive NMR experiments it was deduced that most of inserted red phosphorus remains in amorphous phosphates phases (ortho, pyro, and chain/ring phosphates) besides some crystalline phosphate phases. Decomposition characteristics such as temperature and the availability of oxygen (N2 atmosphere/air) show a significant influence on the decomposition process and the formation of phosphate phases (crystalline/amorphous). By comparing the results of the annealing processes to the results of the cone calorimeter measurements an anaerobic decomposition way was confirmed. In a second system, thermal reactions between the two flame retardants BDP and zinc borate as well their influence on the thermal decomposition of a PC/ABS blend were investigated. The thermally residues are independently of the atmosphere dominated by amorphous phosphate units. During the thermal decomposition the formation of α-Zn3(PO4)2 and BPO4 could be identified as solid reaction products of the inserted flame retardants. In addition, the α Zn3(PO4)2/BPO4 ratio served as an indicator of aerobic or anaerobic decomposition processes, proving an anaerobic decomposition mechanism for the fire residues.

Die 31P-MRS ermöglicht die nicht-invasive Untersuchung des kardialen Energiestoffwechsels sowie die Absolutquantifizierung der Metaboliten des kardialen Energiestoffwechsels. Mit dem schnellen Siegeszug der MR-Bildgebung in der klinischen Routine im Bereich kardiologischer Fragestellungen konnte die MRS bis in die heutige Zeit hinein jedoch nicht Schritt halten. Bedingt durch technische Limitationen konnte der Einsatz der MR-Spektroskopie des menschlichen Herzens hier bisher noch nicht Fuß fassen. Eine Weiterentwicklung mit dem Ziel der Etablierung der MRS in der klinischen Routine würde der Medizin neue Wege in Diagnostik und Patientenmonitoring ermöglichen. So wäre die Entwicklung eines kombinierten MRI/MRS-Protokolles für ein kardiales Langzeitmonitoring bei Kindern/Jugendlichen sowie bei erwachsenen Patienten mit unterschiedlichen Herzerkrankungen eine lohnende Aufgabe. Nur sehr wenige Arbeiten konnten bisher Ergebnisse zum Energiestoffwechsel und den Verhältnissen und Konzentration im rechten Ventrikel liefern. Durch die Entwicklung eines verbesserten Auswertealgorithmus (CORRECT-SLIM) am Institut für Röntgendiagnostik der Universität Würzburg könnten nun erstmals neue Aussagen hierzu möglich werden. Mit CORRECT-SLIM stellen wir erstmals ein Verfahren zur Absolutquantifizierung vor, das die Kontamination des Myokards des linken und rechten Ventrikel aus Brustwandarealen reduziert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das neue Auswerteverfahren CORRECT-SLIM (Contamination Reduction in the Reconstruction with Spectral Localization by Imaging) systematisch sowohl am linken als auch am rechten Ventrikel des Herzens anzuwenden um hierdurch neue Aussagen zum Energiestoffwechsel des gesamten Herzens zu erhalten bzw. die Entwicklung und Verbesserung der bisherigen Auswerteverfahren (SLOOP) im Bereich der 31P-MRS Untersuchungen voranzutreiben. Hierzu wurden spektroskopische Untersuchungen am Myokard gesunder und kardial erkrankter Probanden durchgeführt. Die kardial erkrankten Patienten wiesen alle eine Hypertrophie des linken und/oder rechten Ventrikels auf, womit ein für die spektroskopische Auswertung erhöhtes Volumen zur Verfügung stand, was gerade im Hinblick auf die geringe physiologische Wandstärke des rechten Ventrikels erwünscht war und die Festlegung der Segmentationsgrenzen erleichterte. / 31P-MRS allows the non-invasive examination of the cardiac high-energy phosphate metabolism and furthermore the absolute quantification of the high-energy phosphor metabolites. Due to the rapid progress of the MR imaging techniques and applications in the field of cardiology it is now used as a common instrument in the all-day clinical routine. Despite of it’s rapid progress in the field of the cardiac imaging techniques the 31P-MRS couldn’t be integrated into the clinical routine until today, due to technical limitations. Integration and development of the 31P-MRS technique in the clinical routine could offer new possibilities in diagnostic approaches and patient monitoring. The development of a combined MRI/31P-MRS-protocol for a cardiovascular long-time monitoring of cardiac diseases could be of great benefit. Only few publications concerning the energy metabolism of the right human cardiac ventricle have been made until today. By the development of a new evaluation- and quantification-algorithm (CORRECT-SLIM) new findings could be possible. With CORRECT-SLIM we introduce a new method for the absolute quantification of cardiac high-energy phosphates. It reduces the contamination of the left and right ventricle signal by the skeletal-muscle of the chest wall. The aim of the following study was to evaluate the CORRECT-SLIM algorithm (Contamination Reduction in the Reconstruction with Spectral Localization by Imaging) systematically for the cardiac high-energy metabolism of the left as well as for the right ventricle of the human heart and compare it to other evaluation/quantification-methods (SLOOP). The spectroscopic analysis involved the left and right ventricle of healthy volunteers and patients with hypertrophic heart disease as well as severe aortic stenosis.

Die spektroskopische NMR-Bildgebung (Chemical Shift Imaging, CSI) kombiniert die Lokalisationstechniken der NMR-Tomographie mit der NMR-Spektroskopie und bietet so eine ortsaufgelöste metabolische Information über das untersuchte Gewebe. Mit dieser Technik können Stoffwechselvorgänge direkt und quantitativ untersucht werden. Deshalb finden die Verfahren der spektroskopischen NMR-Bildgebung in der medizinischen Forschung eine immer breitere Anwendung. Zwei Aspekte erschweren hierbei die klinische Etablierung dieser Methoden: die aufgrund der geringen Empfindlichkeit langen notwendigen Messzeiten bei dennoch geringer räumlicher Auflösung und die im Vergleich zur herkömmlichen NMR-Tomographie aufwendigere Datenauswertung. In der vorliegenden Arbeit wurden in beiden Punkten substantielle methodische Fortschritte erzielt. In einer Fallstudie mit Herzpatienten konnten erstmals die Veränderungen der Metabolitensignale auf 31P-Karten visualisiert werden. Die dabei erreichte Empfindlichkeit erlaubt auch die Untersuchung der Herzhinterwand, wobei hier die Sensitivität an der Grenze des für eine Individualdiagnostik minimal akzeptablen Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) liegt. Der Einsatz höherer Grundfeldstärken in der 31P-NMR-Spektroskopie läßt einen deutlichen Empfindlichkeitsgewinn erwarten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine umfassende Vergleichsstudie zwischen einem klinischen 1,5 T NMR-Bildgebungssystem und einem 2,0 T Tomographen durchgeführt. Der beobachtete Empfindlichkeitsgewinn von 45% steht im Rahmen der Messgenauigkeit in Einklang mit einem theoretisch zu erwartenden, linearen Anstieg des SNR. Die Lokalisationseigenschaften eines ortsaufgelösten NMR-Experiments werden dadurch bestimmt, wie die der k-Raum, der Raum der räumlichen Frequenzen, abgetastet wird. Insbesondere in räumlich niedrig aufgelösten Experimenten führen die Seitenbanden der räumlichen Antwortfunktion zu Signalkontamination. Bei der Phasenkodierung kann diese Kontamination durch eine auf unterschiedlichen Mittelungszahlen beruhende Wichtung der k-Raumabtastung unterdrückt werden. Bei vorgegebener Experimentdauer und räumlicher Auflösung verringert diese Akkumulations-gewichtetete Phasenkodierung jedoch im Vergleich zum ungewichteten Experiment den abdeckbaren Bildbereich. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag deshalb auf der Entwicklung eines neuen k-Raum-Abtastschemas. Dieses Abtastschema basiert auf einer Modulation der Abtastdichte im k-Raum und wird deshalb als Dichte-Wichtung („DW“) bezeichnet. Zur Diskretisierung einer gewünschten kontinuierlichen Wichtungsfunktion dient ein neuer, nicht-iterativer Algorithmus, der aus den Eingangsparametern räumliche Auflösung und Gesamt-Akkumulationszahl ein geeignetes Abtastschema generiert. Die Lokalisations-Eigenschaften der Dichte-Wichtung wurden ausführlich analysiert und mit den etablierten Phasenkodierschemata verglichen. Die Dichte-gewichtete k-Raumabtastung kombiniert die Vorteile der Akquisitions-gewichteten Phasenkodierung mit einem maximierten Bildbereich. So kann bei kürzeren Experimentdauern ein deutlicher Gewinn an Lokalisationsqualität erzielt werden, ohne dabei die Vorteile einer reinen Phasenkodierung aufzugeben. Für die Dichte-gewichtete Phasenkodierung gibt es ein weites Anwendungsfeld. Sie wurde im Rahmen dieser Arbeit in mehreren vorklinischen Studien erfolgreich eingesetzt. Die theoretisch zu erwartenden Vorteile bezüglich der Lokalisationseigenschaften bestätigten sich experimentell. Im Bereich der spektroskopischen 31P-NMR-Bildgebung in vivo erwies sich die Dichte-Wichtung als deutlich bessere Alternative zur Akkumulations-Wichtung. Die Einfaltungen des starken Brustmuskelsignals, welche im bisher verwendeten 31P CSI Protokoll den Informationsgehalt der Metabolitenkarten beeinträchtigt hatten, konnten unterdrückt werden. In der 23Na-NMR-Bildgebung am Herzen wurde das DW Abtastschema eingesetzt, um die Verbesserung der Lokalisationsqualität durch Akquisitions-Wichtung erstmals auch in der 23Na-NMR-Bildgebung am menschlichen Herzen zu nutzen. Es konnte gezeigt werden, daß die DW Methode deutliche Vorteile im Vergleich zu den herkömmlichen Abtastungen liefert. Mit der DW Methode gelang es, 23Na-Bilder des menschlichen Herzens von bisher unerreichter Qualität zu erzeugen. Insgesamt wurde mit der Dichte-gewichteten k-Raumabtastung in der vorliegenden Arbeit eine flexible und effiziente Art der Akquisitionswichtung entwickelt. Zusätzlich zu einer deutlichen Verbesserung der Lokalisationsqualität bei optimaler Empfindlichkeit wird mit DW auch die Optimierung des abdeckbaren Bildbereichs erreicht. Somit bietet DW im Vergleich zum Akkumulations-gewichteten Experiment eine größere Flexibilität bei der Wahl der experimentellen Parameter Auflösung und Experimentdauer. Darüber hinaus ist das DW Abtastschema potentiell für jedes NMR-Bildgebungsexperiment mit niedriger räumlicher Auflösung von Nutzen. / Magnetic Resonance Spectroscopic imaging (Chemical Shift Imaging, CSI) combines the localization techniques of MRI with MR spectroscopy and therefore povides spatially resolved metabolic information of the investigated tissue. Two aspects hamper the clinical acceptance of this method: the long measurement durations and the more elaborate data evaluation. In the presented work in both aspects significant improvements were achieved. In a case study with patients after myocardial infarction the changes in the 31P metabolite levels could be visualized. In combination with an automated data evaluation the acceptance of spectroscopic 31P MRI will be improved. Higher field strengths can improve the sensitivity in MRI. In an extended volunteer study a gain of 45% in sensitivity could be achieved at a field strength of 2.0 T compared to the clinically established 1.5 T. The localization properties in a spatially resolved NMR experiment are determined by the way how the k-space, representing the spatial frequencies that are acquired, is sampled. In particular in experiments with low spatial resolution, the sidebands of the spatial response function result in severe signal contamination. In phase-encoded expeiments this contamination can be suppressed by variable accumulation numbers at different positions in k-space. However, this results in a reduced spatial coverage in image space. The main goal of this work was the implementation of a new k-pace sampling scheme, that is based on the variation of the sampling density and is therefore referred to as "Density-weighting". To generate the discrete sampling matrix a new, non-iterative algorithm was developed, that calculates the sampling scheme from the input parameters spatial resolution and total number of accumulations. The new ampling scheme was extensively analyzed and compard to the established schemes. Density-weighting combines the advantages of Accumulation-weighting with a maximized field of view. At shorter experiment durations and maintained optimal sensitivity a significant improvement in image quality could be achieved. In several applications of cardiac spectroscopic MR imaging the advantages could be demonstrated.

Fósforos à base de diopsita (CaMgSi2O6) dopada com disprósio (Dy3+) foram preparados a partir da combinação dos métodos sol-gel e coprecipitação. Foram adotados três procedimentos diferentes para síntese, nos quais gel de sílica foi obtido a partir de solução de Na2SiO3 e a ele foi adicionado precipitados de hidróxidos de cálcio, magnésio e disprósio. A etapa de lavagem da mistura dos precipitados foi estudada para evitar dissolução dos hidróxidos de cálcio e magnésio. O produto lavado, após calcinação a 900°C por períodos de 1 a 3 horas, foi obtido o pó cerâmico apresentando diopsita como fase principal, confirmada por análise de DRX. O espectro de emissão de fotoluminescência do pó cerâmico apresentou os picos característicos do Dy3+, localizados nas regiões do azul e do amarelo. A partir da relação entre as intensidades desses picos, é possível obter luz branca. Foram variadas as concentrações de dopagem de disprósio nas amostras. Aquelas com concentrações de até 0,5%mol em disprósio foram as que apresentaram emissões mais próximas do branco, segundo o diagrama CIE. Foi observado um comportamento interessante da relação entre a luminescência em função do teor de dopagem de disprósio. Verificou-se que o aumento do teor de disprósio acarreta diminuição da intensidade de emissão até certo ponto onde ela volta a aumentar. As curvas de persistência luminescente apresentaram decaimento da ordem de décimos de segundos, o que pode indicar que o material não apresenta defeitos em quantidade ou profundidade suficiente para aplicações como fósforo persistente. / Dy-doped diopside (CaMgSi2O6) based phosphors were prepared by combining sol-gel and coprecipitation methods, using three different routes. Silica gel was obtained from aqueous Na2SiO3 solution, and then hydroxide precipitates of calcium, magnesium and dysprosium were added to the gel. The washing process of the mixture of precipitates step was studied to avoid dissolution of calcium and magnesium hydroxides. The washed product, after calcining at 900° C for periods of 1 to 3 hours, a ceramic powder showing diopside as main crystalline phase was reached, confirmed by XRD analysis. The emission spectrum of photoluminescence of ceramic powder presented the characteristic peaks of Dy3+, located in the regions of blue and yellow. From the relationship between the intensities of these peaks, white light can be obtained. The concentration of dysprosium was varied in the samples. Those with concentrations of up to 0.5% in dysprosium were those which presented the white emissions, according to the CIE diagram. Interesting behavior was observed relation between luminescence and of dysprosium doping content in the samples. It was found that by increasing the content of dysprosium, the emission intensity decreased to a point where it back to increasing. Persistence luminescent curves presented very fast decay, of tenths of seconds, which may indicate that the material does not present defects in quantity or enough depth for applications such as persistent phosphors.