Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01Bitstream added on 2014-06-13T20:33:12Z : No. of bitstreams: 1 000760033.pdf: 2884905 bytes, checksum: 042c79002743a836dd6824dd5a9305b4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um estudo sistemático das propriedades de transporte elétrico DC em monocristais de ludwigita homometálica de ferro, Fe3O2BO3, cuja estrutura é ortorrômbica, pertencente ao grupo espacial Pbam em temperatura ambiente. Foram realizadas medidas de resistividade em duas direções perpendiculares do material na faixa de 10 K a 320 K. Experimentos aplicando-se corrente e medindo-se tensão (VxI) apresentam, em ambas as direções, não linearidade característica de sistemas com ordenamento de carga do tipo “onda de densidade de carga” (CDW). Para medidas em uma faixa extensa de corrente observou-se resistência diferencial negativa (NDR) na faixa medida entre 220 K e 320 K. A partir de um circuito RC simples obtiveram-se oscilações autossustentadas na faixa de temperatura e correntes em que se verificou o efeito NDR. Medidas aplicando-se tensão e medindo-se corrente (IxV) apresentam, para tensões superiores a uma dada tensão limite, VL, acréscimos acentuados nos valores de corrente para pequenos acréscimos nos valores de tensão, porém limitações técnicas impossibilitaram um melhor estudo de tal fenômeno / This work presents a systematic study of the electrical DC transport properties of single crystals of the homometallic iron ludwigite, Fe3O2BO3, whose structure is orthorhombic, belonging to space group Pbam at room temperature. Resistivity measurements were performed in two perpendicular directions of the material in the range of 10 K to 320 K. Experiments applying current and measuring voltage (VxI) shows, in both directions, nonlinear characteristics of systems which present charge ordering of the charge density wave (CDW) type. Measurements in a wide current range has been performed and negative differential resistance (NDR) has been observed in the range measured between 220 K and 320 K. Using a simple RC circuit, self-sustained oscillations were obtained in the temperature and current ranges showing the NDR effect. Measurements applying voltage and measuring current (IxV) have, for a voltage exceeding a given threshold voltage, VL, a sharp increase in the current values for small a increase in voltage values, but technical limitations prevented us to perform a more complete study of this phenomenon

Orientador: Lygia Christina de Moura Walmsley / Banca: Agnaldo Aparecido Freschi / Banca: Ervino Carlos Ziemath / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sistemático das propriedades de transporte elétrico DC em monocristais de ludwigita homometálica de ferro, Fe3O2BO3, cuja estrutura é ortorrômbica, pertencente ao grupo espacial Pbam em temperatura ambiente. Foram realizadas medidas de resistividade em duas direções perpendiculares do material na faixa de 10 K a 320 K. Experimentos aplicando-se corrente e medindo-se tensão (VxI) apresentam, em ambas as direções, não linearidade característica de sistemas com ordenamento de carga do tipo "onda de densidade de carga" (CDW). Para medidas em uma faixa extensa de corrente observou-se resistência diferencial negativa (NDR) na faixa medida entre 220 K e 320 K. A partir de um circuito RC simples obtiveram-se oscilações autossustentadas na faixa de temperatura e correntes em que se verificou o efeito NDR. Medidas aplicando-se tensão e medindo-se corrente (IxV) apresentam, para tensões superiores a uma dada tensão limite, VL, acréscimos acentuados nos valores de corrente para pequenos acréscimos nos valores de tensão, porém limitações técnicas impossibilitaram um melhor estudo de tal fenômeno / Abstract: This work presents a systematic study of the electrical DC transport properties of single crystals of the homometallic iron ludwigite, Fe3O2BO3, whose structure is orthorhombic, belonging to space group Pbam at room temperature. Resistivity measurements were performed in two perpendicular directions of the material in the range of 10 K to 320 K. Experiments applying current and measuring voltage (VxI) shows, in both directions, nonlinear characteristics of systems which present charge ordering of the "charge density wave " (CDW) type. Measurements in a wide current range has been performed and negative differential resistance (NDR) has been observed in the range measured between 220 K and 320 K. Using a simple RC circuit, self-sustained oscillations were obtained in the temperature and current ranges showing the NDR effect. Measurements applying voltage and measuring current (IxV) have, for a voltage exceeding a given threshold voltage, VL, a sharp increase in the current values for small a increase in voltage values, but technical limitations prevented us to perform a more complete study of this phenomenon / Mestre

Orientadores: Iris Torriani, Carlos Manuel Giles Antunez de Mayolo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-24T15:21:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yokaichiya_Fabiano_M.pdf: 3950746 bytes, checksum: b2041a1a088a90ad5dc400e822d77628 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Ondas de densidade de carga (CDW) e ondas de densidade de spin (SDW) de monocristais de cromo e algumas de suas ligas (Cr O, 18% Re e Cr 0,2% V) foram investigados através de difração de raios-X em fontes de luz síncrotron na França (ESRF) e no Brasil (LNLS). Varreduras no espaço recíproco em posições correspondente à CDW e SDW foram realizadas na linha de luz de Espalhamento Magnético (ID20) no ESRF .Determinamos a dependência de temperatura e a influência da composição das ligas nas características dos picos satélites relacionados a CDW. Medidas similares foram realizadas na linha de luz XRD no LNLS. Aqui um monocristal de Cr 0, 18% Re foi investigado para o estudo de picos satélites relacionados a CDW à temperatura ambiente. O conjunto destas medidas foi qualitativamente analisado para o estudo da origem dos picos da CDW. Foi mostrado uma contribuição da chamada onda de deformação (SW) coexistindo com o pico da CDW na fase antiferromagnética transversal do monocristal de cromo (abaixo da temperatura de Néel e acima da temperatura de spin-flip). Achou-se que a amplitude e o deslocamento atômico da onda de densidade de carga podem se quantitativamente determinados por difração de raios-X. A composição das ligas tem uma influência nestes valores e comporta-se de acordo com a expectativa teórica: a amplitude da CDW aumenta com o número de elétrons de valência das impurezas nas ligas de Cr. Um modelo que leva em conta a presença e a interação destas três ondas no cristal e que determina a intensidade relativa de todos os diferentes picos satélites numa amostra de cromo foram desenvolvidos e apresentados / Abstract: Charge density waves (CDW) and spin density waves (SDW) of Cr single crystals and some alloys (Cr 0,18% Re and Cr 0,2% V) have been investigated through x ray diffraction at synchrotron radiation sources in France (ESRF) and Brazil (LNLS). Reciprocal space scans at positions corresponding to CDW and SDW were performed at the Magnetic Scattering beam1ine (m20) at ESRF. We have determined the temperature dependence and the influence of the alloy composition on the characteristics of the CDW satellite peaks. Similar measurements were performed at the XRD beam1ine at LNLS. Here a Cr 0,18% Re single crystal has been investigated to study CDW satellite peaks at room temperature. The ensemble of these measurements has shown that there is a contribution from the so called strain wave (SW) coexisting in the transversal antiferromagnetic phase of chromium single crystals (below the Néel temperature and above the spin-flip temperature) with the CDW peak. It was found that the amplitude and the atomic displacement of the charge density wave can be quantitatively determined by x ray diffraction. The alloy composition has an influence on these values and they behave according to the theoretical expectation: the amplitude of the CDW increases with the number of valence electrons of the impurity in the Cr alloy. A model taking into account the presence and the interaction of the three waves in the crystal and determining the relative intensity of all the different satel1ite peaks in a Cr sample has also been developed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1960.pdf: 10381131 bytes, checksum: 5638ec0c0a5f463febc74da13a4f7c30 (MD5) Previous issue date: 2006-08-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / The fundamental magnetic properties of chromium and its alloys Cr(1¡x)Nb(x) and Cr(1¡x)V(x), were investigated with the aim to achieve a better comprehension about the nature of the spin density waves. Was dened the edge between the AF1 and AF2 phases on the Cr(1¡x)Nb(x) alloys as function of niobium concentration. Using x-rays di®raction techniques was studied de formation of antiferromagnetic domains in the surfaces with [001] direction of chromium samples. As observed, cooling the sample under applied magneticeld do not create new magnetic domains, actuating only on its reorien- tation. The magnetic history of sample does not in°uence the surface magnetic domains formation, been an exclusive property of the sample surface crystalographic orientation. Was observed the formation of localized magnetic moment on paramagnetic phase of Cr(1¡x)Nb(x) alloys. This phenomenon early studied in Cr(1¡x)V(x) alloys, shown important qualitative di®erences which are explained on Friedel oscillations picture generated by impurity atoms. Was realized x-rays di®raction experiments which provided evidences of the existence of Friedel oscillations in Cr(1¡x)V(x) alloys. / As propriedades magnéticas fundamentais do cromo e de suas ligas de Cr(1¡x)Nb(x) e Cr(1¡x)V(x), foram investigadas com o objetivo de melhorar a compreensão sobre a natureza das ondas de densidade de spin (spin-density-wave). Foi determinada a fronteira entre as fases AF1 e AF2 nas ligas Cr(1¡x)Nb(x) em função da concentração de nióbio. Utilizando tecnica de difração de raios-x foi estudada a formação dos dominios antiferro-magnéticos nas superfícies paralelas às direções [001] e [111] de uma amostra de cromo crescida por transporte qumico de vapor (chemical vapor deposition method). Os resultados obtidos com o estado de monodomínio volumétrico preparado por resfriamento das amostras com campo magnético aplicado, comparados com aqueles das amostras em estado multi-domínio volumétrico e monodomínio de superfície, levam a conclusão de que a aplicação de campo magnético ou de outra maneira, a história magnética da amostra, não implica na formação de novos domínios magnéticos na superfície do cromo e que o campo magnético atua especificamente na reorientação do domínios existentes. Portanto, a formação de monodomínios superficiais e uma propriedade exclusiva da orientação cristalografica da superfície da amostra. Foi observada a formação de momento magnético localizado na fase paramagnética das ligas de Cr(1¡x)Nb(x). Esse fenômeno, anteriormente estudado nas ligas Cr(1¡x)V(x), apresentou diferenças qualitativas importantes na sua manifestação nas ligas de Cr(1¡x)Nb(x), que são explicadas a partir das oscilações de Friedel que se formam na região dos átomo de vanadio e nióbio. Foram realizados experimentos de difração de raios-x que forneceram evidências da existência das oscilações de Friedel nas ligas Cr(1¡x)V(x).

Orientadora: Lygia Christina de Moura Walmsley / Banca: Giovani Gozzi / Banca: Ernesto Chaves Pereira de Souza / Resumo: A técnica de espectroscopia de impedância foi aplicada para caracterizar um monocristal da ludwigita homometálica Fe3O2BO3, em que uma transição de ordenamento de carga (CO) ocorre em temperatura ambiente (~ 300 K) conforme reportada na literatura. Utilizando diferentes valores de amplitude do sinal AC aplicado, pudemos pelo estudo do comportamento da condutividade AC identificar nessas medidas o fenômeno de soltura de ondas de densidade de carga (CDW) e usamos a teoria de Bardeen, na faixa de temperatura em que foi possível aplica-la, para obter a razão entre a massa do condensado MF e a massa m do elétron, da ordem de 109 - 107. As características deste material foram comparadas a uma amostra de um sistema sem ordenamento de carga reportada, uma pastilha prensada de α-MnO2 dopado com cobre. Para ambos os materiais informação sobre o comportamento da constante dielétrica também foi obtido / Abstract: The impedance spectroscopy technique was applied to the characterization of a single crystal of the homometallic ludwigite Fe3O2BO3, in which a charge ordering transition (CO) occurs around room temperature (~ 300K), as reported in the literature. By using different values of the AC amplitude signal we could study the AC conductivity behavior and identify the depinning of the charge-density wave phenomenon (CDW). Applying the Bardeen theory, in a proper temperature range, to obtain the rate of the mass of the condensate MF in relation to that of the electron m, we found a ratio the order of 109 - 107 . The characteristics of this material were compared with a system without reported charge ordering transition, Cu doped α-MnO2 pressed pellets. For both materials, information about the behavior of the dielectric constant was also obtained / Mestre

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T19:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Uchoa_Bruno_D.pdf: 3173776 bytes, checksum: bbc84ac454d01ce5ee4aa4ae8b9d5b42 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Investigamos os efeitos macroscópicos de ondas das densidade de carga ( CDW) e da supercondutividade em sistemas organizados em planos que exibem quebra da simetria de inversão da rede (o que permitiria o aparecimento de piezoeletricidade), como nos metais de transição dicalcogenados (TMDs). Partindo da teoria de Ginzburg-Landau com dependência temporal a baixas temperaturas, estudamos como as distorções da rede e os modos coletivos de baixa energia da CDW se acoplam ao parâmetro de ordem supercondutor na presença de campos eletromagnéticos. Demonstramos que a supercondutividade e a piezoeletricidade podem coexistir nesses metais singulares. Além disso, este estudo indica a natureza do ponto crítico quântico entre a fase CDW comensurá.vel e a fase de faixas de carga, observado em função da pressão aplicada. Estes resultados são utilizados para fundamentar um modelo microscópico que unifica a supercondutividade às fases de CDW nos TMDs. Baseados na natureza do acoplamento elétron-fônon e na topologia peculiar da superfície de Fermi, propomos que o gap de CDW tem simetria f e quebra a simetria de inversão da rede na fase disorcida. As quase- partículas da teoria são férmions de Dirac definidos pelas exitações elementares da CDW na vizinhaça dos nós da superfície de Fermi, onde o gap da CDW se fecha. O estado supercondutor é formado pela atração entre férmions de Dirac através de fônons virtuais mediados pelo acoplamento piezoelétrico. Segundo esta teoria, as propriedades de transporte e o tempo de meia-vida das excitações de quase-partícula mostram fortes desvios em relação à teoria do líquido de Fermi / Abstract: We investigate the macroscopic effects of charge density waves (CDW) and superconductivity in layered superconducting systems with broken lattice inversion symmetry (allowing for piezoelectricity) such as two dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMD). We work with the low temperature time dependent Ginzburg-Landau theory and study the coupling of lattice distortions and low energy CDW collective modes to the superconducting order parameter in the presence of electromagnetic fields. We show that superconductivity and piezoelectricity can coexist in these singular metals. Furthermore, our study indicates the nature of the quantum phase transition between a commensurate CDW phase and the stripe phase that has been observed as a function of applied pressure. These results are used to support a microscopic unified picture with superconductivity and CDW phases in TMD. Based on the nature of the electron-phonon coupling and Fermi surface topology, we propose a f-wave symmetry CDW gap which breakes the lattice inversion symmetry in the distorted phase. The quasiparticles are Dirac fennions defined by the elementary excitations of the CDW in the vicinity of the Fermi surface nodes, where the CDW gap is zero. The superconducting state has its origin in virtual phonon attraction of the Dirac fermions, mediated by the piezoelectric coupling. According to this theory, the transport properties and the quasiparticles life-time show strong deviations from the Fermi liquid theory / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

As propriedades das ligações do complexo com metal de transição Cu(II)-L-alanil-L-valina e do composto orgânico Taurina foram determinadas por difração de raios-X a alta resolução. A análise da densidade de carga foi feita com o modelo multipolar de Hansen-Coppens para o estudo topológico da densidade de carga e determinação de populações dos orbitais d do metal. Radiação síncrotron (0.394 Å) e temperatura de hélio vaporizado foram utilizados na coleta de dados de difração de raios-X do complexo metálico. Para o orbital dx2-y2, a população reduzida é descrita pelas zonas de fuga de carga com eixo de simetria 4 nos mapas de deformação estática da densidade e do Laplaciano. Os valores da densidade de carga e das curvaturas nos pontos críticos localizados nas ligações Cu-N e Cu-O, indicam o caráter não iônico dessas ligações. Foi desenvolvido um algoritmo para obter as orientações preferenciais dos orbitais d de metais de transição da primeira linha coordenados em sítios assimétricos. As cargas atômicas foram determinadas por integração da densidade no esquema de partição de átomos topológicos (basins). O estudo de densidade de carga da Taurina foi realizado com dados coletados no difratômetro KappaCCD, usando radiação K\'alfa\' -Mo à temperatura de N2 vaporizado e dados de nêutrons obtidas na literatura. Propriedades topológicas de \'rô\' (\'VET.r\') foram calculadas do modelo. Os valores dos monopólos são comparados com cargas calculadas pela integração de \'rô\' (\'VET.r\') dentro de basins e determinadas por cálculos ab initio. / The bonding properties of the transition metal complex Cu(I1)-L-alanyl-L-valine and the Taurine compound have been determined by high resolution x-ray diffraction. The charge density analysis is performed using the Hansen-Coppens multipole model for both, the topological study of the electron density p(f) and the orbital population\'s analysis of the transition metal. Short wavelength synchrotron radiation (0.394 \'angstrom\') and vaporized helium temperature were used in the x-ray diffraction data collection of the metal complex. For the dx2-y2 orbital, the half population obtained is shown by the 4-fold depletion region in the static deformation and negative Laplacian maps. Values of the charge density and its curvature in the critica1 points located at the Cu-N and Cu-O bonds show the non-ionic character of these interactions. We have derived an algorithm to perform preferencial orientation search for the first row transition metal d-orbitals in non-symmetric sites. Atomic charge integration was carried out applying topological atoms partitioning (basins). The charge density of Taurine has been studied with data collected with a KappaCCD diffractometer using K\'alfa\'-Mo radiation at vaporized N2 temperature and neutron diffraction data obtained from the literature. Topological properties of \'rô\' (\'VET.r\') were calculated from the fitted model. Atomic charges given by the monopole parameters have been compared with those obtained by integration of the atomic basins and theoretical molecular calculations.

Apresentamos uma teoria para obtenção de seções de choque de espalhamento inelástico de luz via mecanismos de flutuações de densidade de carga e spin em um gás de elétrons não-uniforme formado por um sistema multi-camadas de GaAs periodicamente &#948-dopadas com concentração eletrônica relativamente alta. Os cálculos, onde estão inclusos efeitos da interação coulombiana entre os portadores, efeitos de correlação e troca dinâmicos e o acoplamento com fônons LO, foram efetuados em condições de extrema ressonância com o gap de split-off do GaAs. Em tais condições, a estrutura detalhada dos níveis de energia dos buracos de spin-split torna-se extremamente importante e é fundamental para o surgimento do espectro de partícula independente apresentado nos espectros polarizados. Este comportamento é revelado através da seção de choque de espalhamento que consiste da parte imaginária de uma função resposta constituída de um termo de caráter de partícula independente e outro de caráter coletivo. De forma a levar em conta o amortecimento das flutuações de densidade, propõe-se uma função espectral baseada na conservação da corrente local. Comparação com formas de linha experimentais disponíveis para o caso de espectros despolarizados mostram excelente concordância. No caso dos espectros polarizados a concordância se deu em nível semi-quantitativo, já que excitações de caráter coletivo obtidas experimentalmente apresentaram intensidade menor do que aquelas fornecidas pela teoria. Tal discrepância é atribuída a efeitos de desordem introduzidas no processo de dopagem e que implicam na quebra das regras de conservação de momentum. / We present a theory for the inelastic light scattering cross-section for the mechanisms of charge and spin-density fluctuations in the relatively high concentration of the non-uniform electron gas of a multi-layered &#948-doped GaAs system. The calculations are done in conditions of extreme resonance with the spin-split edge of GaAs and include the effects of Coulomb interactions between the carriers, dynamical exchange-correlations and coupling with LO phonons. In such conditions, the detailed energy level structure of the spin-split holes becomes extremely important and is responsible by the single-particle behavior presented in the polarized spectrum. This behavior revealed by the scattering cross-section derived from the imaginary part of a response function, consists of a term showing single particle character and another displaying collective character. To include the damping of the density fluctuations, a spectral function is proposed based on the foreknowledge that the local current must be conserved. Comparison with the available experimental line-shapes for the depolarized spectra show excellent agreement. In the case of polarized spectra the agreement was given in semi-quantitative terms as experimental collective excitations present less intensity than those calculated by the theory. Such difference is attributed to disorder effects produced during the doping process which results in break down of momentum conservation rules.

Este documento de Tese é o resultado de um trabalho de pesquisa voltado à análise cristalográfica de novas formas sólidas cristalinas derivadas de fármacos antirretrovirais, diante do contexto da engenharia de cristais para o desenho das novas formas sólidas, e principalmente diante da ótica da análise das densidades de carga, o que permitiu um entendimento mais acurado da estrutura eletrônica molecular desta classe de compostos. Compostos farmacêuticos antirretrovirais do tipo inibidores nucleosídeos da transcriptase reversa (INTRs), são de grande importância, uma vez que são amplamente usados na terapêutica antirretroviral, principalmente contra o vírus HIV. Nesse contexto, são conhecidos alguns problemas associados na manufatura destes fármacos, principalmente aos processos de extração e purificação dos fármacos Lamivudina (3TC) e Emtricitabina (FTC). Diante desta problemática, a engenharia de cristais fornece uma solução, mediante o planejamento racional de formas sólidas (sais, cocristais, solvatos, polimorfos, etc.) que apresentam maior estabilidade e facilitem principalmente o processo de purificação em grande escala. Daí surge a importância de estudar a estrutura molecular das diferentes formas sólidas derivadas destes fármacos, sendo uma das principais técnicas para este estudo a difração de raios X em monocristais (DRXM). Neste trabalho um total de nove novas formas sólidas foram avaliadas e reportadas, com uma discussão detalhada das conformações moleculares e supramoleculares. Entretanto, é realizada uma análise das densidades de carga mediante métodos experimentais, uma vez que foram conduzidos experimentos de DRXM em alta resolução, em virtude da boa qualidade dos cristais que algumas das formas sólidas apresentaram. Desta maneira foi possível propor modelos de densidade de carga experimentais construídos mediante o formalismo de Hansen & Coppens, utilizando refinamento por mínimos quadrados baseados nos dados de difração em alta resolução. Por último, com o intuito de ter um estudo mais completo e detalhado da estrutura eletrônica, foram realizados cálculos teóricos de primeiros princípios em condições gasosas e periódicas de contorno. Desta forma, é apresentada uma sinergia entre os resultados obtidos pelas análises das distribuições de densidade de cargas de algumas formas sólidas, com os resultados gerais da engenharia de cristais e, portanto, concluir e extrapolar alguns aspectos importantes, principalmente no que se refere às energias associadas com as interações intermoleculares. A sinergia dos estudos de engenharia de cristais e de densidade de carga, é um tipo de pesquisa pouco publicada dentro da área da cristalografia de pequenas moléculas. / This Thesis is the result of the research proposal aimed to the crystallographic analysis of new crystalline solid forms derived from antiretroviral drugs, in the context of the crystal engineering for the design of the new solid forms, mainly since the viewpoint of the charge density analysis, which allowed an accurate comprehension of the molecular electronic structure of this kind of compounds. Antiretroviral drug compounds of nucleoside analog reverse-transcriptase inhibitors (NRTI) type, are of great importance once they are large used in the antiretroviral therapy, mainly against the HIV. In this context, some problems are known regard to the manufacture process of these drugs, mainly in the extraction and purification procedures of the lamivudine (3TC) and emtricitabine (FTC) drugs. On this issue, the crystal engineering provides an answer, through the rational planning of solid forms (salts, cocrystals, solvates, polymorphs, etc.) that exhibit an increased stability and facilitate mainly the large-scale purification process. Hence is important to study the molecular structure of the diverse solid forms derived from these drugs, mainly through the single-crystal X-ray diffraction (SCXD) experiments. In this research a total of nine new solid forms were assessed and reported, along with a detailed discussion of the molecular and supramolecular conformations. Meantime, it was carried out an analysis of the experimental charge density, once it was performed high-resolution SCXD experiments, since some of the solid forms showed good quality single crystals. In this way, it was possible to propose models of experimental charge density through the Hansen & Coppens formalism, using least-square refinement against high-resolution X-ray diffraction data. Finally, with the aim to have a more complete and detailed study of the electronic structure, it was also carried out first principles theoretical calculations in gas-phase and periodic boundary conditions. Thus, it is shown a synergy between the results obtained by the analysis of the charge density distributions of some solid forms and the crystal engineering results and, therefore, to conclude and to extrapolate some important aspects, mainly involved with the intermolecular interaction energies. The synergy of the crystal engineering and charge density studies is a kind of research little published, within the small molecule crystallography area.

Cocristais fármaco-fármaco envolvem a junção de dois ou mais insumos farmacêuticos ativos (IFAs), preservando seu caráter neutro e sem a necessidade de quebra ou formação de ligação covalente, mantendo desta maneira sua eficácia. Propriedades dos IFAs em estado sólido, como as interações entre grupos farmacofóricos e receptores, são determinadas pela polaridade dos grupos funcionais e potencial eletrostático assim como pelas interações intermoleculares, que por sua vez dependem das características eletrônicas e moleculares do arranjo tridimensional. Propriedades eletrônicas moleculares e sua relação com a topologia da densidade de carga eletrônica é parte dos estudos teóricos apresentados neste trabalho. Estes estudos envolvem cálculos da distribuição da densidade de carga eletrônica e sua topologia por meio da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas AIM (do inglês, atoms in molecules) de Bader. Neste contexto, o presente trabalho apresentou cálculos teóricos da densidade de carga em um sistema periódico tridimensional, utilizando como modelo de partida os dados cristalográficos do cocristal fármaco-fármaco constituído da 5-Fluorocitosina (antimetabólito) e da Isoniazida (tuberculostático), nomeado por 5FC-INH. A função de onda deste sistema foi calculada por meio da teoria do funcional da densidade DFT (do inglês, density functional theory), com alguns níveis de teoria em conjunto com funções de base, utilizando o pacote de programas CRYSTAL14. A distribuição da densidade de carga, resultante destes cálculos, foi analisada por meio da AIM utilizando alguns descritores topológicos, como densidade de carga, Laplaciano da densidade de carga e a elipticidade nos pontos críticos das ligações de enlace covalentes e as interações intermoleculares da unidade assimétrica. Uma análise preliminar dos valores da densidade de carga eletrônica, calculada nos pontos críticos de ligação da 5FC-INH, permitiu selecionar o nível de teoria e conjunto de funções base que melhor reproduziu os dados experimentais, como sendo o B3LYP/6-311++G**. Os valores dos descritores, obtidos dos cálculos com este nível de teoria, foram comparados com os provenientes dos experimentos de difração de raios X de alta resolução e resultaram em boa concordância na descrição da topologia da densidade de carga eletrônica. Os descritores apresentaram valores muito próximos dos reportados na literatura para os grupos funcionais da 5-FC e da INH. Imagens dos mapas das trajetórias do gradiente e do Laplaciano da densidade de carga, dos caminhos de ligação e dos contornos das bacias atômicas, permitiram visualizar as regiões de depleção e acúmulo da densidade de carga. Por meio destas representações foi possível descrever as ligações de hidrogênio responsáveis pela estabilização do cocristal, as ligações químicas covalentes, as deformações das bacias atômicas que caracterizam as polarizações e os mapas do Laplaciano que permitem observar os pares solitários de elétrons, como dos átomos de flúor, oxigênio e nitrogênio. / Drug-drug cocrystals involve the formation of crystals of two or more active pharmaceutical ingredients (APIs) preserving their original chemical characteristics since no breakage or formation of covalent bonds is observed, thus maintaining their effectiveness. APIs solid state properties, such as pharmacophoric and receptor group interactions are determined by the polarity of functional groups, electrostatic potential and potential intermolecular interactions, which in turn depend on the electronic and molecular characteristics of the three-dimensional arrangement. Molecular electron properties and their relationship with charge density topology is part of the theoretical studies presented in this dissertation. These studies involve electron charge density distribution calculations and their topology through the Bader’s quantum theory of atoms in molecules (AIM). To that aim, the present work presents theoretical calculations of the charge density in a three-dimensional periodic system, using crystallographic data of the drug-drug cocrystal involving the antimetabolite prodrug 5-Fluorocytosine (5-FC) and the tuberculostatic drug Isoniazid (INH), namely, 5FC-INH, as a starting model. The wave function of this system was calculated through density functional theory (DFT), with some levels of theory together with an adequate basis set, using the CRYSTAL14 program package. The charge density distribution resulting from these calculations was analyzed for the asymmetric unit using the AIM model where topological descriptors such as charge density, charge density Laplacian and ellipticity at bond critical points (for covalent bonds and intermolecular interactions). A preliminary analysis of the electronic charge density values, calculated at the bond critical points of 5FC-INH, allowed us to select the level of theory and basis set that best reproduced the experimental data, in this case B3LYP/6-311++G**. The values of the descriptors obtained from the calculations with this level of theory were compared with those obtained from the high resolution X-ray diffraction experiments and resulted in good agreement in the description of the topology of the electronic charge density. The descriptors presented values are very close to those reported in the literature for the functional groups in the 5-FC and INH molecules. Images of the maps of the gradient trajectory and Laplacian of charge density, bond paths and atomic basins contours, allowed visualizing the regions of depletion and accumulation of charge density. Through these representations it was possible to describe the hydrogen bonds responsible for the stabilization of the cocrystal, the covalent chemical bonds and the deformations of the atomic basins that characterize the polarizations and the maps of the Laplacian that allow to observe the pairs of isolated electrons, such as those in fluorine, oxygen and nitrogen atoms.