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Cooperative Redox Transitions Drive Electrocatalysis of the Oxygen Evolution Reaction on Cobalt–Iron Core–Shell Nanoparticles
No full textTransition metal oxides are promising materials for the development of cost-effective catalysts for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media. Understanding the catalysts’ transformations occurring during the harsh oxidative conditions of the OER remains a bottleneck for the development of stable and active catalysts. Here, we studied redox transformations of core–shell FeO@CoFeO oxide nanoparticles over a wide range of potentials by using operando near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy in total electron yield (TEY) detection mode. The analysis of the NEXAFS spectra reveals that the FeO core strongly affects the surface chemistry of the CoFeO shell under the OER conditions. The spinel structure of the particles with Co (II) in the shell is preserved at potentials as high as 1.8 V vs RHE, at which Co (II) is expected to be oxidized into Co (III); whereas Fe (II) in the core is reversibly oxidized to Fe (III)
Strontium-deficient SrCoO–CoO nanotubes as a high ampacity and high conductivity material
No full textContinuous miniaturization of electronics demands the development of interconnectors with high ampacity and high conductivity, which conventional conductors such as copper and gold cannot offer. Here we report the synthesis of Sr-deficient misfit SrCoO–CoO nanotubes by a novel crystal conversion method and investigate their electrical properties. Bulk SrCoO having a quasi-one-dimensional CoO polyhedral structure (face-sharing octahedron and trigonal prismatic CoO arranged in one-dimension) is converted to SrCoO–CoO nanotubes where CoO2 adopts a two-dimensional edge-sharing CoO layered structure in a basic hydrothermal process. Electrical properties measured on individual nanotubes demonstrate that these nanotubes are semiconducting with a conductivity of 1.28 × 10 S cm and an ampacity of 10 A cm, which is the highest reported ampacity value to date of any inorganic oxide-based material. The nanotubes also show a breakdown power per unit channel length (P/L) of ∼38.3 W cm, the highest among the regularly used interconnect materials. The above results demonstrate that SrCoO–CoO nanotubes are potential building blocks for high-power electronic applications
Novel Concepts for On-chip Phase and Flicker Noise Measurements
No full textIm Zuge vielfältiger technischer Weiterentwicklung wächst die Bedeutung von integrierten Oszillatoren mit möglichst stabiler Phase. In neuen Anwendungsgebieten wie Quantencomputern, Radarsensoren für (autonome) Automobile oder dem 6G Mobilfunkstandard sind lokale Oszillatoren mit sehr geringem Phasenrauschen (englisch: Phase Noise) essenzielle Systembestandteile. Zugleich wird durch Verbesserungen in Produktionsverfahren, sowie durch neuartige Halbleiterfertigungstechniken die Größe von integrierten Transistoren immer weiter reduziert. Mit der Verkleinerung der Kanalfläche geht allerdings inhärent ein Anstieg des mittleren Flickerrauschens einher, sowie eine größere Varianz der Bauteile. Des Weiteren werden bei derart geringen Kanalflächen zuvor vernachlässigbare Rauscheffekte relevant, wie etwa das durch Ladungsfallen verursache Generations-Rekombinations-Rauschen (englisch: random telegraph noise).
Im Spannungsfeld zwischen erhöhtem Stromrauschen der einzelnen Komponenten und der eng begrenzten Phasenrauschen-Spezifikation fusst die erfolgreiche Schaltungsentwicklung auf einem eingehenden Verständnis der Stromrauschen-zu-Phasenrauschen-Konvertierungsmechanismen, sowie auf präzisen statistischen Simulationsmodellen.
Das intuitive Verständnis der Schaltung bezüglich Phasenrauschens wird erschwert durch die Komplexität der zugrundeliegenden mathematischen Beziehungen, aber ebenso durch proprietäre verschlüsselte Bauteil-Modelle. In dieser Arbeit wird daher die Möglichkeit untersucht, allgemeine technologieunabhängige Modelle zu verwenden, um einen tieferen Einblick in die qualitativen Zusammenhänge zu erlangen. Hier kann zum einen veranschaulicht werden, dass die Berechnung der Empfindlichkeit der Oszillationsphase als Funktion der Zeit eine Vereinfachung der Bauteil-Modelle erlaubt. Andererseits wird jedoch gezeigt, dass die Simulation der statistischen Eigenschaften der Phase (also das Phasenrauschen-Spektrum) auf akkurate Bauteil-Modelle angewiesen ist.
Weiterhin wird in der Arbeit untersucht wie Abweichungen des Rauschspektrums von der typischen -Abhängigkeit das Phasenrauschen verschiedener Oszillatortopologien beeinflusst. Die Messungen von Strukturen, die auf den neuesten Gate-All-Around und FinFET Technologieknoten gefertigt wurden, zeigen eine direkte lineare Abhängigkeit solcher Effekte, wobei der Gewichtungsfaktor gemäß der Floquet-Theorie berechnet werden kann. Diese Erkenntnis betont weiterhin die Relevanz statistischer Rauschmodelle mit korrekter Spannungs- und Kanalflächenabhängigkeit.
Um derartige Modelle zu entwickeln werden Messwerte für eine Vielzahl von Transistoren benötigt, wobei unterschiedliche Schwellenspannungen, Bauteilgeometrien und angelegte Spannungen charakterisiert werden müssen. Die herkömmlichen Labormessungen sind allerdings zeitintensiv und beanspruchen pro Bauteil eine relativ große Die-Fläche. Die Herangehensweise ist daher im Hinblick auf die straffen Projekt-Zeitpläne der Process-Design-Kit Entwicklung zunehmend ungeeignet. Eine integrierte Teststruktur kann hier als nützliche Ergänzung dienen, um viele Datensätze in einer kurzen Zeitspanne zu erzeugen. In dieser Arbeit wird daher eine neue Methode zur Messung von Flickerrausch-Leistungsspektren mit hoher Messgenauigkeit bei frei wählbaren Spannungen vorgestellt. Im Vergleich zu vorherigen Ansätzen ist es hier möglich, das parasitäre Rauschen weiterer Bauteile im Messsystem mithilfe von Korrelationstechniken zu unterdrücken. Die Daten der Messung der entwickelten Teststruktur zeigen eine gute Übereinstimmung mit hochpräzisen Refernezmessungen.
Selbst bei einem lokalen Oszillator, der mit perfekten Modellen entwickelt wurde, sind unerwartete Effekte im Phasenrauschen nicht ausgeschlossen, etwa aufgrund von Alterungsprozessen oder unvorhergesehenen äußeren Einflüssen. Eine Überwachung der Oszillatoren (englisch build-in self-test) kann daher auch in der Anwendung hilfreich sein, um Verschlechterungen zu erkennen und bei Bedarf Gegenmaßnahmen, wie etwas Spannungsanpassungen, vorzunehmen. In der Arbeit wird eine neue derartige Teststruktur vorgestellt, die vor allem bei Anwendung mit mehreren Oszillatoren, wie etwa Transceiver, mit ihrem minimalen zusätzlichen Flächenbedarf besticht. Die Messung der entsprechenden Schaltung liefert verlässliche Ergebnisse, wobei vor allem die größere Robustheit gegenüber Quantisierungsrauschen im Vergleich zu vorherigen Ansätzen hervorzuheben ist
Analysis of postulated DBA and severe accident scenarios in generic integral PWR small modular reactors in the frame of the horizon euratom saspam SA Project
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Experimental and Numerical Investigation of Cavitation Inception inside a High-Pressure Homogenizer
No full textSwelling-Verhalten von Lithium Ionen Zellen und zerstörungsfreie Detektion des Swelling-Phänomens
No full textEin bekanntes Alterungsphänomen von Lithium-Ionen-Zellen ist das sogenannte Swelling, bei dem es zu Verformungen der äußeren und inneren Zellgeometrie kommt. Diese Verformungen resultieren aus verschiedenen elektrochemischen und physikalischen Mechanismen und führen zu Degradationseffekten wie Kapazitätsverlust und erhöhtem Innenwiderstand. Zudem stellen die durch Swelling verursachten mechanischen Kräfte eine Herausforderung für die strukturelle In-tegrität von Zellmodulen dar.
In dieser Arbeit wurden die Swelling-Kräfte von Lithium-Ionen-Zellen auf zwei Ebenen – Zell- und Modulebene – untersucht und zerstörungsfrei detektiert. Dabei kamen verschiedene Mess-methoden zum Einsatz, darunter elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), Dehnmessstreifen (DMS) und Druckmessfolien (DMF). Auf Zellebene wurden die Ausdehnungen über der gesamten Lebensdauer unter verschiedenen Randbedingungen, Temperaturen und Vorspannkräften erfasst. Hierfür wurde ein spezifischer Testaufbau entwickelt. Auf Modulebene wurden sowohl gealterte Module, Dauerrückläufer, hinsichtlich ihres Swelling-Verhaltens nachträglich analysiert als auch ein Modul, mit unterschiedlicher Messtechnik, aufgebaut, um das Verhalten unter Betriebsbedingungen zu untersuchen. Zusätzlich wurde geprüft, inwiefern ein auf Zellebene erstelltes Modell zur Vorhersage der Swelling-Kräfte auf Modulebene angewandt werden kann.
Die Ergebnisse zeigen, dass Temperatur, Vorspannkraft und Alterungsprozesse das Swelling-Verhalten signifikant beeinflussen. Durch datengetriebene Modellierung konnte die irreversible Zell-Ausdehnung auf Basis zerstörungsfreier Methoden (SoH, EIS, Temperaturmessungen) erfolgreich vorhergesagt werden. Zudem wurde ein Zusammenhang auf Modulebene zwischen EIS, SoH und irreversibler Ausdehnung hergestellt, der durch nachträgliche Messungen an Dauerrückläufern bestätigt wurde. Die über die Lebensdauer des Messmoduls durchgeführten DMS-Messungen lieferten valide Ergebnisse, die sich mit den an den Dauerrückläufern gewonnenen Messdaten deckten. Die Druckmessfolien zeigten eine inhomogene Druckverteilung innerhalb des Moduls, ermöglichten jedoch keine direkte Bestimmung der Swelling-Kräfte. Das auf Zellebene entwickelte Modell konnte die Swelling-Kräfte auf Modulebene erfassen, und ein Vergleich mit einer eingebauten Kraftmessdose bestätigte die Validität des Modells.
Insgesamt konnte die Swelling-Kraft sowohl zerstörungsfrei als auch im Betrieb auf verschiedenen Ebenen analysiert werden. Durch präzise mechanische und elektrochemische Untersuchun-gen auf Zellebene gelang es, eine belastbare Vorhersage der Swelling-Effekte auf Modulebene zu ermöglichen
Guess, Learn, Repeat: Intelligent Learning System with Synthetic and Counterfactual Training in a GeoGuessr-Inspired Classification Task
No full textTraining novices by experts is often costly and time-consuming. Alternatively, learning systems offer a scalable and automated alternative. However, learning systems offer another, yet underexplored advantage, over training with experts: Analyzing novices and providing personalized training. This study explores the use of synthetically generated images to improve novice image classification skills in a GeoGuessr-inspired classification task. By leveraging a counterfactual-based approach and synthetically generated personalized training data, we aim to enhance individual learning. In a controlled experiment where participants classify Google Street View images from four different cities, we compare the impact of personalized synthetic images against randomly assigned ones. Our findings indicate that personalized training improves classification accuracy, underscoring the potential of intelligent learning. These results highlight a promising direction for integrating synthetic data into adaptive training environments in game-like settings, paving the way for effective and personalized intelligent learning systems
Search for -hadron decays to long-lived particles in the CMS endcap muon detectors
No full textA search for long-lived particles originating from the decay of hadrons produced in proton-proton collisions with a center-of-mass energy of 13 TeV at the LHC is presented. The analysis is performed on a dataset recorded in 2018, corresponding to an integrated luminosity of 41.6 fb. Interactions of the long-lived particles in the CMS endcap muon system would create hadronic or electromagnetic showers, producing clusters of detector hits. Selected events contain at least one such high-multiplicity cluster in the muon endcaps and require the presence of a displaced muon. The most stringent upper limits to date on the branching fraction ℬ( →Φ), where the long-lived particle Φ decays to a pair of hadrons, are obtained for Φ masses of 0.3–3.0 GeV and Φ mean proper decay lengths in the range of 1–500 cm
A classification of 5-dimensional manifolds, homogeneous souls of codimension two and non-diffeomorphic pairs
No full textLet (y) be the total space of the canonical line bundle over P and r an integer, which is divisible by an odd prime. We prove that L x T(y) admits an infinite sequence of metrics of nonnegative sectional curvature with pairwise non-homeomorphic souls, where L is a 3-dimensional lens space with fundamental group of order r. Furthermore, we classify a class of non-simply connected 5-manifolds up to diffeomorphism and use this result to give first examples of manifolds N, which admit two complete metrics of nonnegative sectional curvature with souls S and S\u27 of codimension two such that S and S\u27 are diffeomorphic whereas the pairs (N, S) and (N, S\u27) are not diffeomorphic. These results give solutions to two problems posed by Igor Belegradek, Slawomir Kwasik and Reinhard Schultz