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Title in Portuguese: Estudo das propriedades vibracionais e estruturais do ácido Gama-aminobutírico em condições extremas de temperatura e de pressão
Author: Silva, Cícero Moézio
Advisor(s): Freire, Paulo de Tarso Cavalcante
Co-advisor(s): Pinheiro, Gardenia de Sousa
Keywords: Ácido Gama-aminobutírico
Espectroscopia Raman
Espectroscopia de infravermelho
Difração de raio X
Transição de fase (Física Estatística)
Issue Date: 2017
Citation: SILVA, C. M. da. Estudo das propriedades vibracionais e estruturais do ácido Gama-aminobutírico em condições extremas de temperatura e de pressão. 2017. 105 f. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta um estudo das propriedades vibracionais de cristais de ácido γ- aminobutírico sob condições extremas. Inicialmente os modos normais de vibração do cristal foram identificados à temperatura ambiente no intervalo espectral entre 20 e 3000 cm−1. Para temperaturas entre 20 e 440 K os espectros Raman do material foram investigados, bem como os difratogramas de raios-X entre 110 e 440 K juntamente com a análise Rietveld. Dessas medidas e análises foi possível inferir que para temperaturas acima da temperatura ambiente a estrutura monoclínica P21/c original se mantém. Para temperaturas abaixo da temperatura ambiente, observou-se que o parâmetro a anomalamente aumenta com a diminuição da temperatura, enquanto que os parâmetros b, c e o volume diminuem. Além disso observou-se mudança na inclinação das curvas dimensão versus temperatura dos parâmetros b e c da célula unitária em aproximadamente 220 K. A anomalia no comprimento da dimensão do eixo c foi associada a pequenas modificações nas ligações de hidrogênio ao longo da direção (001). Medidas de espectroscopia Raman no cristal de ácido γ-aminobutírico foram realizadas para presso˜es de at´e 7,1 GPa. Descobriu-se que o cristal sofre uma séria de três transições de fase em 0,1; 2,0 e 4,0 GPa durante o ciclo de compressão. As mudanças nos espectros Raman foram interpretadas principalmente em termos de mudanças conformacionais das moléculas na célula unitária. Na transição de fase ocorrida em 4,0 GPa modificações espectrais surgidas na região de modos de estiramento CC e dobramentos CH2 sugerem mudança conformacional; além disso mudanças em modos de torção e rocking do NH+ 3 indicam mudança da rede de ligações de hidrogênio que une as várias moléculas na célula unitária. Uma vez que os microcristais durante os experimentos de pressão se mantêm intactos em todo o ciclo de compressão-descompressão, então pode-se considerar que a mudança conformacional não é tão severa quanto aquela que acontece em aminoácidos nos quais diversas rupturas são observadas. Nenhum indício de amortização induzida pela pressão foi obtido.
Abstract: This work shows a study of the vibrational properties of γ-aminobutyric acid crystals under extreme conditions. The vibrational normal modes of the crystal were assigned at ambient conditions in the spectral range 20-3000 cm−1. Raman spectra were investigated for temperatures between 20 and 440 K; X-ray diffractogram and Rietveld analysis were obtained for crystal in the temperature range 110-440 K. From this analysis it was possible to infer that above room temperature the original monoclinic P21/c is verified. For low temperatures it was noted that the a parameter increasing anomalously with cooling, while the b and c parameters as well as the volume of the unit cell diminishes. Additionally, it was observed change in the dimension versus pressure curves of the b and c parameters at 220 K. The anomaly in the c-axis was associated with small changes in the hydrogen bonds along the (001) direction. Also, pressure Raman meassurements were performed on γ-aminobutyric acid crystal up to 7.1 GPa. Three different phase transition (at 0.1, 2.0 an 4.0 GPa) during the compression run were observed. Changes in the Raman spectral were interpreted mainly as change of molecular confomations. In the phase transition occurring at 4.0 GPa it was observed modification in the CC-stretching, CH2-bending, torsion of NH+ 3 and rocking of NH+ 3 . These two last points suggest modifications in the hydrogen bond network linking the various molecules into the unit cell. It was observed no cracking of the sample during the compression - decompression run, suggesting a soft conformational change. No indication of pressure-induced amorphization was observed.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/26299
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