Technology needs assessment of an atmospheric observation system for tropospheric research missions, part 1

The technology advancements needed to implement the atmospheric observation satellite systems for air quality research were identified. Tropospheric measurements are considered. The measurements and sensors are based on a model of knowledge objectives in atmospheric science. A set of potential missions and attendant spacecraft and sensors is postulated. The results show that the predominant technology needs will be in passive and active sensors for accurate and frequent global measurements of trace gas concentration profiles

Research reports: 1985 NASA/ASEE Summer Faculty Fellowship Program

A compilation of 40 technical reports on research conducted by participants in the 1985 NASA/ASEE Summer Faculty Fellowship Program at Marshall Space Flight Center (MSFC) is given. Weibull density functions, reliability analysis, directional solidification, space stations, jet stream, fracture mechanics, composite materials, orbital maneuvering vehicles, stellar winds and gamma ray bursts are among the topics discussed

Review of laser isotope separation of uranium hexafluoride.

There is continuing world-wide interest in the possibility of enriching uranium by a laser process which uses uranium hexafluoride. Since no actual commercial plant exists at present this review examines the key areas of related research. It concludes that such a process is feasible that it must employ an adiabatic cooling system with UF6 the minor constituent in a predominantly monatomic or diatomic carrier gas that the necessary infrared and/or ultraviolet-visible lasers are in a state of development bordering on the minimum required and that the economics of such a process appear highly promising

Light control with Weyl semimetals

Weyl semimetals are topological materials whose electron quasiparticles obey the Weyl equation. They possess many unusual properties that may lead to new applications. This is a tutorial review of the optical properties and applications of Weyl semimetals. We review the basic concepts and optical responses of Weyl semimetals, and survey their applications in optics and thermal photonics. We hope this pedagogical text will motivate further research on this emerging topic.Comment: Tutorial review, 53 pages, 12 figure

Matrix Isolation Study of Molecular Iridium Oxyfluorides, Fluorides, Fluoride Anions and their Alkali Ion Pairs

This thesis is devoted to the investigation of previously unknown molecular iridium compounds with the iridium center in high oxidation states. The species were stabilized using matrix isolation technique and characterized by IR spectroscopy combined with state-of-the-art quantum-chemical calculations to analyze their electronic structures. It is well-known that the reaction of laser-ablated transition metal atoms with F2 or OF2 is particularly useful for the generation of interesting species containing metal atoms in high oxidation states. Iridium oxyfluorides (OIrF, OIrF2, and FOIrF) were prepared for the first time by the reaction of laser-ablated iridium atoms with OF2. Their assignment was based on the metal–oxygen and metal–fluorine stretching vibrations with characteristic 16/18O isotopic shifts. Quantum-chemical calculations provide a better understanding of Ir-O bonding in iridium oxyfluorides, and further compare the metal–oxygen bonding characteristics with similar compounds of group 10 and 11 metals to reflect trends in the bonding of the oxo ligand. Additionally, different iridium fluorides were obtained as side-products. These were further investigated in the analogous reaction of Ir with F2, yielding a series of molecular iridium fluorides IrFn (n = 1-6), while IrF7 was not detected. Since fluorine is a neat element, the photo-initiated defluorination of IrF6 was performed to support their assignment of the low-valent fluorides. The Ir-F stretching vibrations of a series of binary iridium fluorides were utilized for gaining an insight into their molecular structures. Among the observed iridium fluorides, IrF5 is one of the very rare examples whose structure was found to be significantly affected by spin– orbit coupling (SOC) and was confirmed experimentally. To further explore the higher-valent iridium fluorides, the reaction of IrF6 with laser-ablated alkali metal fluorides MF (M = Na, K, Rb, Cs) was investigated. This reaction led to the first observation of molecular iridium fluoride anions IrF5-, IrF6-, and a sequence of molecular alkali ion pairs M[IrF6] with M = Na, K, Rb, and Cs. Such IrF5- and IrF6- anions were also obtained by exposing IrF6 to laser ablation of metals (Ir or Pt) as electron sources. The IrF6- anion adopts an Oh structure in a closed-shell ground state stabilized by the SOC effect, rather than a distorted D4h structure in a triplet ground state as predicted by scalar-relativistic calculations. The closed-shell M[IrF6] ion pairs in C3v symmetry are stabilized by an alkali metal coordination to three F atoms on one face of the anion and their structural change from M = Na to Cs was spectroscopically confirmed.Diese Arbeit ist der Untersuchung bisher unbekannter molekularer Iridiumverbindungen mit dem Iridiumzentrum in hohen Oxidationsstufen gewidmet. Die Spezies wurden mithilfe der Matrixisolationstechnik stabilisiert und mittels IR-Spektroskopie in Kombination mit modernsten quantenchemischen Berechnungen charakterisiert, um ihre elektronischen Strukturen zu analysieren. Es ist bekannt, dass die Reaktion laserablatierter Übergangsmetallatome mit F2 oder OF2 besonders nützlich für die Erzeugung interessanter Spezies ist, die Metallatome in hohen Oxidationsstufen enthalten. Iridiumoxyfluoride (OIrF, OIrF2 und FOIrF) wurden erstmals durch die Reaktion von laserablatierten Iridiumatomen mit OF2 hergestellt. Ihre Zuordnung basierte auf den Metall-Sauerstoff- und Metall-Fluor-Streckschwingungen mit charakteristischen 16/18O- Isotopenverschiebungen. Quantenchemische Berechnungen ermöglichen ein besseres Verständnis der Ir-O-Bindung in Iridiumoxyfluoriden und vergleichen die Metall-Sauerstoff-Bindungseigenschaften mit ähnlichen Verbindungen von Metallen der Gruppen 10 und 11, um Trends in der Bindung des Oxoliganden widerzuspiegeln. Darüber hinaus wurden als Nebenprodukte verschiedene Iridiumfluoride erhalten. Diese wurden in der analogen Reaktion von Ir mit F2 weiter untersucht und ergaben eine Reihe molekularer Iridiumfluoride IrFn (n = 1-6), während IrF7 nicht nachgewiesen wurde. Da Fluor ein Reinelement ist, wurde die photoinitiierte Defluorierung von IrF6 durchgeführt, um die Zuordnung der niedervalenten Fluoride zu unterstützen. Die Ir-F-Streckschwingungen einer Reihe binärer Iridiumfluoride wurden genutzt, um einen Einblick in ihre molekularen Strukturen zu gewinnen. Unter den beobachteten Iridiumfluoriden ist IrF5 eines der sehr seltenen Beispiele, dessen Struktur durch Spin-Bahn-Kopplung (spin–orbit coupling, SOC) erheblich beeinflusst und experimentell bestätigt wurde. Um die höheren Iridiumfluoride weiter zu erforschen, wurde die Reaktion von IrF6 mit laser-ablatierten Alkalimetallfluoriden MF (M = Na, K, Rb, Cs) untersucht. Diese Reaktion führte zur erstmaligen Beobachtung der molekularen Iridiumfluorid-Anionen IrF5-, IrF6- und einer Sequenz molekularer Alkaliionenpaare M[IrF6] mit M = Na, K, Rb und Cs. Solche IrF5-- und IrF6--Anionen wurden auch erhalten, als IrF6 der Laserablation von Metallen (Ir oder Pt) als Elektronenquellen ausgesetzt wurde. Das IrF6--Anion nimmt eine Oh-Struktur in einem geschlossenschaligen Grundzustand an, der durch den SOC-Effekt stabilisiert wird, und nicht eine verzerrte D4h-Struktur in einem Triplett-Grundzustand, wie durch skalar-relativistische Berechnungen vorhergesagt. Die geschlossenschaligen M[IrF6]-Ionenpaare in C3v-Symmetrie werden durch eine Alkalimetallkoordination an drei F-Atome auf einer Seite des Anions stabilisiert und ihre Strukturänderung von M = Na zu Cs wurde spektroskopisch bestätigt

Dynamical Study of Photoexcited States in Semiconductors by Means of Femtosecond Pump-and-Probe Spectroscopy

〈CdSe中の非平衡電子分布の観測〉フェムト秒ポンプ・プローブ分光法によりCdSeの伝導帯中に高いエネルギーを持った電子系を励起し約50fsの間、非平衡な電子分布を観測した。〈AlGaAs-AlAsタイプII型量子井戸中の励起子ー正孔散乱〉井戸層の伝導バンド下端のГ点よりも障壁層のX点のほうがエネルギー的に低い位置にあるタイプII型量子井戸においては、電子と正孔を空間的に分離する事ができ、この事を利用して励起子と正孔の散乱速度を励起子の位相緩和を測定する事により決定した。〈BiI_3における超高速コヒーレント現象の観測〉層状結晶BiI_3の間接励起子吸収端近傍の透明領域には、積層欠陥による励起子吸収線、R,S,Tが見られる。フェムト秒レーザを用いた強励起条件下において、積層欠陥励起子R,S,Tのコヒーレントな光学応答ならびに、周期およそ300fsの振動を示すコヒーレントフォノン効果を観測した。周期300fsは、14meVのエネルギーに対応するが、これはBiI_3のTOモードのフォノンエネルギーに一致する。〈ZnP_2におけるフェムト秒時間分解分光〉黒色ZnP_2半導体結晶は、その吸収スペクトルにn=7にも及ぶワニエ励起子系列が観測される興味深い物質である。フェムト秒時間分解分光法によりZnP_2中ワニエ励起子において、励起子間干渉ならびにポラリトン分枝間干渉に起因する2つのタイプの量子ビート効果の観測に成功した。レーザースペクトルがn=2、3、4の励起子吸収線をカバーするように同調させて測定を行うと、時間原点に、大きなピークに加えて数ピコ秒に及ぶ振動波形が観測された。この振動波形は励起子間の干渉に起因する量子ビートである。レーザの中心波長をn=1励起子に同調させて測定する際には、周期がしだいに広がっていく奇妙な振動構造を示した。この振動構造は光パルスの伝搬効果を反映したポラリトン分枝間の干渉効果によるものである。 Femtosecond pump-and-probe spectroscopy was applied to highly excited CdSe. Nonequilibrium distribution of electrons was observed for 50 fs. Exciton-hole collision rate was measured by means of time-resolved degenerate four-wave mixing. Phase relaxation of excitons is dominated by the collision between the excitons and long-lived holes. Resonant coherent lattice vibrations in the vicinity of the indirect absorption edge in a BiI_3 lattice crystal are observed in a femtosecond pump-and-probe experiment. The coherent transverse optical lattice vibration, which has a period of 300 fs, continues for more than 100 cycles. Quantum beats of Wannier excitons and excitonic polaritons were observed in ZnP_2. Qunatum beat originates from Wannier excitons whose principal quantum numbers n are 2,3 and 4. Polariton quantum beat was also observed as a result of interference of both upper and lower polaritons around the n =1 resonance.課題番号:0340200