Design, manufacturing and control of a pneumatic manipulator

Automatizirani pneumatski manipulator je stroj pogonjen stlačenim zrakom, a izrađen je u Laboratoriju za automatiku i robotiku, u svrhu edukacije studenata. Izrada manipulatora obuhvaća projektiranje, izradu i upravljanje manipulatora s dva stupnja slobode gibanja koji služi za prepoznavanje, prihvaćanje i premještanje obradaka u proizvodnji. Ostvarivanje stupnjeva slobode gibanja, prihvaćanje obradaka i konstantan dotok materijala osigurani su pneumatskim aktuatorima. Dovod zraka u pneumatske aktuatore regulira ventilski otok koji je preko relejnog modula upravljan upravljačkim uređajem Arduino Mega2560. Prepoznavanje prisutnosti obradaka izvodi se induktivnim senzorom koji preko tiskane pločice šalje signale Arduinu, temeljem kojih je ostvareno daljnje upravljanje cijelog stroja.The automated pneumatic manipulator is a machine driven by compressed air machine manufactured in laobratory for automatic and robotics, for the purpose of education of students. Production of a manipulator involves designing, creating and controling a two-stage motion manipulator that serves to recognize, grip and move workpieces in production. The achievement of degrees of freedom of movement, gripping of workpieces, and the constant flow of material are ensured by pneumatic actuators. The air intake to pneumatic actuators is controlled via the relay module by the Arduino Mega2560 control unit. Recognizing the presence of workpieces is carried out by an inductive sensor that sends signals to the Arduino via the printed circuit board, based on which further control of the whole machine is achieved

Теорија Функционала Густине у проучавању електронских стања аква- и оксо- комплекса прве серије прелазних метала

In the scope of present doctoral thesis, the complicated electronic structure of aqua- and oxo- complexes of the first row transition metals is studied. Energies of the ground and excited electronic states of transition metal complexes are calculated using DFT-based theoretical methods. The performance of different DFAs was investigated in order to find an unambiguous way to determine the ground spin state of oxo- and hydroxo-iron complexes, which is one of the most demanding tasks, both from theoretical and experimental point of view. The results direct us to use S12g for optimization as well as for the determination of the ground spin state.For calculation of excited states, two different methods (TD-DFT and LF-DFT) are utilized, whereas the results are rationalized and compared with those obtained experimentally. The results indicate a significantly better performance of LF-DFT method for calculation of excited states and reproduction of experimental spectra. In addition, EDA study of a series of oxo- and hydroxo- iron model complexes was performed. The binding energy is decomposed into chemically meaningful contributions. Obtained results show that the most important factor, responsible for the energy differentiation, is the destabilizing preparation energy based on excitation energy requirements and oxidation state of the metal. And the other is the stabilizing orbital interaction energy established when chemical bonds are created. The primary challenge was to establish an appropriate level of theory able to explain the relationships between structural features and electronic structure, and in turn rationalize the experimentally obtained results. The scientific content of this dissertation proposes computational steps which make DFT reliable for explaining, interpreting and predicting the characteristics and properties of first row transition metal complexes. By rationally applying the proposed methodologies, we have an exclusive opportunity to clarify the experimental blindspots and apply the basic principles in order to understand the chemical complexities.У оквиру ове докторске тезе проучавана је компликована електронска структура аква- и оксо- комплекса прве серије прелазних метала. Теоријским методама, заснованим на DFT, израчунате су енергије основних и побуђених електронских стања комплекса прелазних метала. Испитано је понашање различитих DFA у циљу проналажења недвосмисленог начина за одређивање основног спинског стања оксо- и хидроксо- комплекса гвожђа, што је захтевaн задатак, и са теоријског и са експерименталног становишта. Резултати нас усмеравају на коришћење S12g за оптимизацију, као и за одређивање основног спинског стања. За рачунање побуђених стања употребљене су две различите методе (TD-DFT и LF-DFT) а резултати рационализовани и упоређени са експериментално добијеним. Резултати указују на знатно боље понашање LF-DFT методе за рачунање побуђених стања и репродукцију експерименталних спектара. У склопу ове дисертације изведено је и EDA изучавање серије оксо- и хидроксо- модел комплекса гвожђа. Енергија везивања разложена је на хемијски смислене доприносе. Резултати показују да је најбитнији фактор, одговоран за енергетску диференцијацију енергија побуђивања, неопходна да се метални јон из изолованог електронског стања доведе у електронско стање које поседује у комплексном једињењу. Следећи допринос по важности је орбитална стабилизација услед успостављања метал-лиганд хемијске везе. Примарни изазов је представљало успостављање одговарајућег нивоа теорије, објашњење међусобних односа између структурних особина и металног окружења са електронском структуром, као и рационализација добијених резултата и експерименталних података. Научни садржај ове дисертације предлаже рачунарске кораке којима чине DFT поузданом у објашњавању, тумачењу и предвђању карактеристика и својства комплекса прве серије прелазних метала. Рационалном применом предложених методологија, имамо прилику да разјаснимо експерименталне недоумице и искористимо основна начела како бисмо разумели хемијске сложености

Supplementary data for the article: Vlahovic, F.; Gruden, M.; Swart, M. Rotating Iron and Titanium Sandwich Complexes. Chemistry - A European Journal 2018, 24 (20), 5070–5073. https://doi.org/10.1002/chem.201704829

Supplementary material for: [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/chem.201704829]Related to published version: [http://cherry.chem.bg.ac.rs/handle/123456789/2129]Related to accepted version: [http://cherry.chem.bg.ac.rs/handle/123456789/2983

Exploring anatomy of experiment with DFT: Quantitative structure-activity relationship of Substituted arylazo pyridine dyes in Photocatalytic reaction

A series of arylazo pyridone dyes was synthesized by changing the type of the substituent group in the diazo moiety, ranging from strong electron-donating to strong electronwithdrawing groups. The structural and electronic properties of the investigated dyes was calculated at the M062X/6-31+G(d,p) level of theory. The observed good linear correlations between atomic charges and Hammett σp constants provided a basis to discuss the transmission of electronic substituent effects through a dye framework. The reactivity of synthesized dyes was tested through their decolorization efficiency in TiO2 photocatalytic system (Degussa P-25). Quantitative structure-activity relationship analysis revealed a strong correlation between reactivity of investigated dyes and Hammett substituent constants. The reaction was facilitated by electron-withdrawing groups, and retarded by electron-donating ones. Quantum mechanical calculations were used in order to describe the mechanism of the photocatalytic oxidation reactions of investigated dyes and interpret their reactivity within the framework of the Density Functional Theory (DFT). According to DFT based reactivity descriptors, i.e. Fukui functions and local softness, the active site moves from azo nitrogen atom linked to benzene ring to pyridone carbon atom linked to azo bond, going from dyes with electron-donating groups to dyes with electron-withdrawing groups26th Young Investigators’ Seminar on Analytical Chemistry, June 24 – 27, 2019, Pardubice, Czech Republi

Supplementary data for article: Vlahović, F.; Perić, M.; Gruden-Pavlović, M.; Zlatar, M. Assessment of TD-DFT and LF-DFT for Study of d - D Transitions in First Row Transition Metal Hexaaqua Complexes. Journal of Chemical Physics 2015, 142 (21). https://doi.org/10.1063/1.4922111

Supplementary material for: [https://doi.org/10.1063/1.4922111]Related to published version: [http://cherry.chem.bg.ac.rs/handle/123456789/1722

Испитивање апроксимативних функционала густине за израчунавање константи купловања у двоструко премошћеним тиоцијанато и цијанато бинуклеарним Ni(II) kомплексима

In the present work, we examine the magnetic properties of 8 “end-to-end” thiocyanato, and 3 “end-to-end” cyanato double bridged Ni(II) binuc­lear complexes. Thiocyanato complexes are weakly ferromagnetic. Cyanato brid­ged complexes exhibit weak antiferromagnetic coupling. There­fore, it is a chal­lenge for computational chemistry to calculate the exchange coupling constant in these systems accurately. 17 different density functional approxim­ations with different flavours are used to find the method of choice to study magnetic properties in binuclear Ni(II) complexes within the broken-symmetry approach. It is found that M06-2X and PWPB95 performed the best compared to the experimental values for the entire set of examined complexes. Further­more, the magneto-structural correlation rationalizes the results.Проучавана су магнетна својства 8 „end-to-end“ тиоцијанато, и 3 „end-to-end“ цијанато двоструко премошћених Ni(II) бинуклеарних комплекса. Tиоцијанато премошћени комплекси су слабо феромагнетни. Комплекси премошћени цијанато лигандима показују слабо антиферомагнетно купловање. Због тога је прецизно израчунавање константи купловања у овим системима изазов за рачунарску хемију. Константе купловања у овим системима су израчунате Broken-Symmetry приступом у оквиру теорије функционала густине. Седамнаест апроксимативних функционала густине су коришћени како би се пронашао најпоузданији ниво теорије за проучавање магнетних својстава бинуклеарних Ni(II) комплекса. Утврђено је да су M06-2X и PWPB95 показали најбоље слагање са експерименталним вредностима за цео скуп испитиваних комплекса. Напослетку, резултати су рационализовани магнетно-структурном kорелацијом.The peer-reviewed version: [https://cer.ihtm.bg.ac.rs/handle/123456789/3857

Magnetic anisotropy in pentagonal bipyramidal complexes of first-row transition metal ions

Poster presented at: 58th Meeting of the Serbian Chemical Society, Belgrade, Serbia, June 9-10, 2022.Abstract: [https://cer.ihtm.bg.ac.rs/handle/123456789/5082

Supplementary data for the article: Andjelković, L.; Stepanović, S.; Vlahović, F.; Zlatar, M.; Gruden, M. Resolving the Origin of the Multimode Jahn-Teller Effect in Metallophthalocyanines. Physical Chemistry Chemical Physics 2016, 18 (42), 29122–29130. https://doi.org/10.1039/c6cp03859j

Supplementary material for: [https://doi.org/10.1039/c6cp03859j]Related to published version: [http://cherry.chem.bg.ac.rs/handle/123456789/2344

Magnetna anizotropija u pentagonalno bipiramidalnim kompleksima prve serije prelaznih metala

We present a validation study that aims to accurately describe magnetic anisotropy using the density functional theory (DFT) approach. We have examined 26 seven-coordinate high-spin first-row transition metal complexes with two DFT methods (CP-DFT and LF-DFT) and compared the result with available experimental data. We have tested various DFT flavors in search of the best geometrical optimization conditions and the most accurate theoretical description of magnetic anisotropy.U ovom radu prikazana je validaciona studija u cilju preciznog izračunavanja magnetne anizotropije primenom teorije funkcionala gustine (DFT). Analizirana su 26 sedmo-koordinovana visoko-spinska kompleksa prve serije prelaznih metala, upotrebom dve DFT metode (CP-DFT i LF-DFT), a dobijeni rezultati upoređeni sa eksperimentalnim. U potrazi za najtačnijim teorijskim opisom magnetne anizotropije, testirali smo različite tipove aproksimacija funkcionala gustine kako za izračunavanje precizne geometrije, tako i za tačan opis magnetne anizotropije.Poster: [https://cer.ihtm.bg.ac.rs/handle/123456789/5086

Supplementary data for the article: Vlahovic, F.; Gruden, M.; Swart, M. Rotating Iron and Titanium Sandwich Complexes. Chemistry - A European Journal 2018, 24 (20), 5070–5073. https://doi.org/10.1002/chem.201704829

Supplementary material for: [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/chem.201704829]Related to published version: [http://cherry.chem.bg.ac.rs/handle/123456789/2129]Related to accepted version: [http://cherry.chem.bg.ac.rs/handle/123456789/2983