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Title in Portuguese: Estudo de espalhamento Raman em cristais de L-leucina submetidos a altas temperaturas e a altas pressões
Author: Façanha Filho, Pedro de Freitas
Advisor(s): Freire, Paulo de Tarso Cavalcante
Keywords: Espectroscopia de Raman
Cristais
Issue Date: 2007
Citation: FAÇANHA FILHO, P. F. Estudo de espalhamento Raman em cristais de L-leucina submetidos a altas temperaturas e a altas pressões. 2007. 128 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho foram realizadas medidas de espalhamento Raman polarizado à temperatura ambiente e medidas de absorção no infravermelho em cristais do aminoácido L-leucina com o objetivo de se determinar os modos normais de vibração do material. Para isto, utilizou-se auxiliarmente a classificação dos modos normais de vibração disponíveis para outros três aminoácidos protéicos alifáticos, a L-alanina, a L-¬valina e a L-isoleucina. Na segunda parte do trabalho estudou-se o comportamento dos modos normais de vibração do cristal de L-leucina no intervalo de temperatura 290-413K. À temperatura ambiente a L-leucina cristaliza-se numa estrutura monoclínica C22 com quatro moléculas por célula unitária. A análise dos modos normais do cristal naquele intervalo de temperatura revelou mudanças nas intensidades relativas de bandas relacionadas a modos internos, como aqueles por volta de 800 e 920 cm-1, que fornecem indícios de uma transição de fase em 353 K. A confirmarão da transição de fase estrutural se deu através da observação do desaparecimento do modo de rede em 110 cm-1 no mesmo valor de temperatura. Como sugestão para explicar esta mudança estrutural argumenta-se que durante a transição de fase o grupo pontual do cristal passa de C2 para Cs, o que permitiria o entendimento do desaparecimento de modos LO existentes abaixo da temperatura de transição. Finalmente na terceira parte desta Tese, são apresentados estudos de espalhamento Raman com a pressão hidrostática no cristal de L-leucina. Verificou-se que o cristal de L-leucina sofre duas transições de fase estruturais entre O e 4.0 GPa. A primeira delas envolve unidades CH e CH3, bem como partes da molécula da L-leucina relacionadas às ligações de hidrogênio. Os resultados sugerem ainda que a transição 0 - 0,46 GPa leve o cristal de L-leucina para uma estrutura bastante diferente da estrutura original, uma vez que uma nova banda está surgindo numa região onde normalmente ocorrem, no máximo, desvios de freqüências. Na segunda transição de fase, entre 0,80 e 1,46 GPa, observou-se o desaparecimento de modos da rede, surgimento de vários modos internos e separação de modos de alta energia. Novamente, sugere-se o envolvimento de unidades CH e CH3 na transição de fase por causa da separação da banda na região de altas freqüências, bem como se argumenta a favor do envolvimento de ligações de hidrogênio na mesma transição. A mudança de inclinação nas curvas dw / dP para pressões acima de 4 GPa pode indicar uma possível terceira transição de fase.
Abstract: In this work we performed polarized Raman scattering and infrared absortion measurements in L-leucine amino acid crystal at room temperature with the objective to determine the vibrational normal modes of the material. For this purpose, it was utilized the classification of vibrational modes available for three other aliphatic protein amino acids, L-alanine, L-valine and L-isoleucine. In the second part of the work we have studied the behavior of the vibrational modes of L-leucine crystal in the temperature range 290 – 413 K. At room temperature the L-leucine crystallizes in a monoclinic structure C2 2 with four molecules per unit cell. The analysis of the behavior of normal modes in the same temperature range has revealed changes in the relative intensity of bands related to internal modes, like those observed around 800 and 920 cm-1, giving indications of a structural phase transition undergone by L-leucine crystal at 353 K. The structural transition has been confirmed by the observation of vanishing of a lattice modes at 110 cm-1 in the same temperature value. As a suggestion to explain the structural change one argues that during the phase transition the point group of the crystal changes from C2 to Cs, a fact that would allow the vanishing of LO modes below the transition temperature. Finally, in the third part of this Thesis, studies of Raman scattering of L-leucine crystal as function of pressure are presented. It was found that the L-leucine crystal exhibits two structural phase transition between 0 and 4.0 GPa. The first of them involves CH and CH3 units, as well as parts of the L-leucine molecule related to hydrogen bonds. The results also suggest that the first transition 0-0.46 GPa changes the Lleucine crystal to a very different structure from the original, since a new band rises in a region where usually are observed only shifts of frequencies. In the second phase transition, between 0.80 and 1.46 GPa, it was observed (i) the vanishing of lattice modes, (ii) the rising of various internal modes and (iii) the shifting of high energy modes. Again, it is supposed that the units CH and CH3 are involved as well as some hydrogen bonds. The change of slope dω / dP for some peaks to pressures above 4 GPa can indicate the occurrence of a third phase transistion for L-leucine crystal.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/12417
metadata.dc.type: Tese
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