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Title in Portuguese: Estudo de transições de fase por Espectroscopia Raman em monocristais de L-asparagina monohidratada
Author: Moreno, Antônio Jeferson de Deus
Advisor(s): Mendes Filho, Josué
Keywords: Espectroscopia de Raman
Aminoácidos
Pressão hidrostática
Transições de fase
Issue Date: 1996
Citation: MORENO, A. J. D. Estudo de transições de fase por Espectroscopia Raman em monocristais de L-asparagina monohidratada. 1996. 139 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade federal do Ceará, Fortaleza,1996.
Abstract in Portuguese: Realizamos medidas de espalhamento Raman polarizado dependente da temperatura e em função da pressão hidrostática com o objetivo de classificar os modos normais de vibração da 1-asparagina monohidratada, analisar a evolução destes modos de vibração sujeitos a variações de temperatura desde 10K até 300K e determinar eventuais transições de fases estruturais. A distribuição dos modos normais de vibração ocorreram segundo as representações irredutíveis do grupo D2, confirmando os resultados obtidos por difração de raios-X. A classificação dos modos Raman foi feita em concordância com outras classificações efetuadas em aminoácidos que possuem unidades estruturais coerentes com a estrutura da 1-asparagina monohidaratada. Um dos aminoácidos utilizados foi a asparagina anídrica por ser muito semelhante ao nosso composto. A dependência dos fônons com a temperatura mostrou que existem várias vibrações com comportamento anômalo. Todas estas bandas são vibrações de estruturas ligadasàs pontes de hidrogênio do material. Os ajustes de suas frequências e larguras de linhaforam feitas por equações que consideram as anarmonicidades cúbicas e quárticas, ou seja, consideram os processos anarmônicos de três e quatro fônons. Observamos que os espectros Raman para temperaturas menores do que 160K são diferentes dos espectros obtidos na temperatura ambiente. Notamos mudanças nas vibrações de rede como também nas vibrações internas. As alterações no número dos modos translacionais ocorreram na representação B2, enquanto que as alterações no número dos modos internos aconteceu somente na representação A. Notamos ainda anomalias nas evoluções das frequências e larguras de linha de vários modos de vibração de todas as representações. Estas alterações sugerem pequenas distorções de sítios. Analisamos os espectros Raman da geometria de espalhamento y(x+z,x+z)y com pressões hidrostáticas variando de 0 a 4,8 GPa. As alterações espectrais ocorrem tanto na região dos modos da rede quanto na região dos modos internos e mostram que este composto apresenta pelo menos três transições de fase com a pressão hidrostática. A primeira transição de fase ocorre entre 0,0 e 0,2 GPa, a segunda entre 0,6 e 0,9 GPa e a terceira entre 0,9 e 1,3 GPa. Foi observado que todas as transições de fase estão associadas com a dinâmica das pontes de hidrogênio existentes no composto.
Abstract: Polarized Raman spectra of cristais of 1-asparagine monohidrated over the range 3500-40 cm-1 were recorded since 10K untill the room temperature. The data obtained have been used to propose a general assignment of the vibrational fundamentals at room temperature on the base of temperature dependence of some modes and correlations with frequencies assigned in other aminoacids, principally the anidrous 1-asparagine which look like our compound. The coupling of the four zwitterions in the unit cell lead to 237 optical modes [60A + 59B1 + 59B2 + 59B3]. These data confirm that 1-asparagine monohydrated crystallize in an orthorhombic form with space group symmetry given by P212121 (D2). A great number of solid substances can be modeled as a dynamical system consisting of harmonic oscillators. However, some materials, as l-asparagine monohydrated and other hydrogen-bounded crystals, behave as anharmonic system. This leads to an important mechanism of broadening and shifting of the Raman lines. Temperature dependence polarized Raman studies show that although there are difference among Raman spectra below and above 160K, the selection rules are consistent with orthorhombic crystal structure in the temperature range 10-300K. There are changes in the numbers of external modes of B2 representation and in the internal modes of A representation. We also observed little changes in the slope of the temperature dependence of the Raman parameters. It was shown that the 1-asparagine monohidrated crystal axhibits various phase transitons with hidrostatic pressure. The first pressure-induced phase transition occur below 0.2 GPa and is accompanied by abrupt changes in the external and internal modes. The change of external modes of this region look like the observed changes at 160K in the temperature-dependence Raman spectra. The second phase transition occurs between 0,6 and 0,9 GPa and the third pressure induced phase transition is observed between 0,9 and 1,3 GPa. From the Raman data we observe the appearance of three hidrostatic pressureinduced phase transitions. Wowever, we expect tha further phase transitions can be observed for pressures above 2 GPa.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/44168
metadata.dc.type: Tese
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