Orientador: Flávio Caldas da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-30T20:50:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IngaCaqui_MarvynWilliam_M.pdf: 57466489 bytes, checksum: e14e1adbe90a64e5b5e7ee380f180702 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Neste trabalho desenvolvemos uma montagem óptica para realizar espectroscopia de alta sensibilidade através de medidas do tempo de decaimento da luz em uma cavidade óptica contendo uma amostra transparente (ring-down time spectroscopy). Usando um laser contínuo de comprimento de onda único em S32nm e uma cavidade de finesse moderada (16500), optamos por explorar o uso deste sistema para análise de amostras líquidas ou sólidas, ao invés do uso tradicional em espectroscopia de gases. Para isto utilizamos uma cubeta comercial intracavidade, com faces orientadas em ângulo de Brewster, para estudo de amostras líquidas. Uma análise das perdas residuais por reflexão nas faces foi realizada a fim de extrair o coeficiente de absorção do líquido. Demonstramos também o uso deste sistema para medidas de pequenos coeficientes de absorção de sólidos transparentes / Abstract: In this work, an experimental optical setup for high sensitivity ring-down time spectroscopy was developed. This is based on measurements of the light decay time in an optical cavity containing a transparent sample. Using a continuous-wave, single-wavelength laser at 532 nm and an optical cavity of moderate finesse (16500), we opted for exploring this system for analysis of liquid and solid samples, instead of the traditional use in gas spectroscopy. For this, an intracavity commercial cuvette with faces oriented at Brewster's angle was used for the study of liquid samples. An analysis of the limitations arising from the residual losses by reflection on the faces was carried out, in order to extract the absorption coefficient of the liquid. The usefulness of this system for measurements of the small absorption coefficients of transparent solids was also demonstrated / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1186373/2013 / CAPES

O complexo formado pela molécula de tetraciclina com o íon de magnésio é capaz de impedir a replicação do material genético no ribossomo bacteriano, tornando a tetraciclina um excelente antibiótico. Outra aplicação da tetraciclina, ligada ao íon európio, consiste em estimar a concentração de colesterol no sangue a partir das mudanças do espectro de emissão. Tal técnica apresenta uma resposta imediata e confiável, comparada às técnicas atuais. Emgeral, o espectro de absorção e emissão da tetraciclina é bastante sensível aos íons alojados e ao pH do solvente que o conjunto está imerso. Entretanto, o espectro de absorção teórico em solvente foi obtido com simples modelos contínuos que não consideram interações específicas impostas pelo ambiente no líquido, além da escassez de estudos teóricos para os complexos. Nossa proposta é obter o espectro de absorção eletrônica da tetraciclina e dos complexos formados com os íons Mg e Eu. Além disso, analisamos as mudanças de intensidade e deslocamentos dos máximos das bandas nos sistemas mencionados, em função do pH do solvente e do posicionamento do íon, estimando seu correto posicionamento. Realizamos a simulação clássica usando a técnica de Monte Carlo aplicando o potencial de Lennard-Jones mais Coulomb para cada átomo da molécula de tetraciclina e dos complexos em água. O espectro de absorção eletrônica foi obtido a partir da teoria funcional da densidade dependente do tempo considerando diversos modelos para descrição do solvente e do íon. Em geral, obtivemos uma boa descrição qualitativa dos espectros, quando comparado com os resultados experimentais. Os deslocamentos das bandas e mudanças de intensidades foram bem descritos pelos modelos que utilizaram a simulação clássica para gerar as configurações. Porém cada modelo privilegiou uma propriedade de um determinado sistema, tanto para as diferentes formas da tetraciclina quanto para a presença de íons. Palavras-chaves: tetraciclina, magnésio-tetraciclina, európio-tetraciclina, espectro de absorção, teoria do funcional da densidade dependente do tempo, simulação por Monte Carlo / The complex formed by the tetracycline molecule with the magnesium ion is able to avoid the replication of the genetic material in bacterial ribosome, making tetracycline an excellent antibiotic. Another application of tetracycline attached to the europium ion, is to evaluate the concentration of cholesterol in the blood from the changes in the emission spectrum. This technique presents an immediate and reliable response compared to current techniques. In general, the absorption and emission spectrum of tetracycline is sensitive to ions coupled and the pH of the solvent that the complex is immersed. However, the theoretical absorption spectrum in solvent was obtained with simple continuum models that do not consider specific interactions imposed by the liquid environment, and also the lack of theoretical studies for the complexes. Our proposal is to obtain the electronic absorption spectrum of tetracycline and complexes formed with the ions Mg and Eu. In addition, we analyze the changes in intensity and peak shifts of the bands in the systems mentioned as the function of pH of the solvent and the position of the ion, and estimating the correct position of the ion. We performed a simulation using the classical Monte Carlo technique applying the Lennard-Jones plus Coulomb potential for each atom of the molecule tetracycline and complexes in water. The electronic absorption spectrum was obtained with the time dependent density functional theory considering several models to describe the solvent and ion. In general, we obtained a good qualitative description of the spectra when compared to the experimental results. The shift of the bands and intensity changes were well described by the used models on classical simulation. However, each model favored one property of the system, both for the different forms of tetracycline and for the presence of ions. Keywords: tetracycline, magnesium-tetracycline, europium-tetracycline, absorption spectrum, time dependent density functional theory, Monte Carlo simulation

O estudo da penetração da radiação solar no meio aquático foi desenvolvido em quatro partes. Na primeira delas, voltada para a atenuação da radiação solar na coluna d’água, foram discutidos fatores de interferência e suas inter-relações. Neste sentido, foi feita uma comparação da penetração da radiação solar em ecossistemas continentais naturais e artificiais, analisando as diferenças e similaridades. O estudo comparativo da atenuação da radiação solar subaquática em toda extensão de reservatórios constituiu a segunda parte deste trabalho. A comparação foi feita entre reservatórios que apresentam proximidades de localização, mas com diferenças marcantes nos usos e ocupações nas regiões em que os mesmos estão inseridos. Na terceira parte foram apresentados dois recursos de grande utilização na obtenção das respostas imediatas do ambiente aquático, do ponto de vista óptico, diante dos impactos sofridos. O primeiro recurso foi a determinação do espectrograma da radiação solar, indicando a atenuação da radiação solar subaquática na faixa fotossinteticamente ativa (400 nm - 700 nm). O outro recurso foi a obtenção do espectro de absorção da água superficial, que permitiu o estabelecimento do “Índice de Absorção Espectral da Água", I.A.E.A., que facilmente possibilita a detecção de fontes pontuais de poluição e contaminação. Como quarta e última parte foi proposto o desenvolvimento de um aparelho a partir da reconstrução do hidrofotômetro (Modelo Nº 268 WA 310 GM MFG & Instrument Corp. Bronx. N.Y. 10 451), onde foi introduzido e adaptado o detector fotocondutivo (PIN - 250DP) em substituição às fotocélulas anteriormente danificadas. Durante o trabalho de campo, este aparelho foi testado e foi feita a comparação com os obtidos do Quanta-meter LI-COR (LI - 185A) também utilizado neste trabalho. / The study of solar radiation penetration in aquatic environment was developed in four parts. The first one, directed to solar radiation attenuation in the water column, interference factors and their inter-relations were discussed. In this sense, a penetration comparison of the solar radiation in natural and artificial continental ecosystems was carried out, analyzing differences and similarities. The second part of this work consisted of a comparative study of underwater solar radiation in the entire reservoir. The comparison was done between reservoirs that are near to one another, but with marked differences in use and occupation within the regions where they are located. In the third part, two resources of great utilization in obtaining immediate response from the aquatic environment, from an optical point of view of the impacts experienced, were presented. The first resort was the spectrogram determination of solar radiation, which indicated the underwater solar radiation attenuation in the active photosynthetic range (400 nm - 700 nm). The other resort was the superficial water absorption spectrum, which allowed establishing the “Water Spectral Absorption Index", I.A.E.A. that easily makes possible detection of accurate sources of pollution and contamination. The fourth and last part proposed to develop an apparatus from the construction of an underwater hydrophotometer (Model 268 WA 310 GM MFG & Instrument Corp. Bronx N.Y. 10451), where the photoconductor detector was adapted and introduced (PIN - 250DP) substituting the previously damaged photocells. During field work, this apparatus was tested and comparison was performed with data obtained from Quanta-meter LI-COR (LI - 185A), also used in this work.

O estudo da penetração da radiação solar no meio aquático foi desenvolvido em quatro partes. Na primeira delas, voltada para a atenuação da radiação solar na coluna d’água, foram discutidos fatores de interferência e suas inter-relações. Neste sentido, foi feita uma comparação da penetração da radiação solar em ecossistemas continentais naturais e artificiais, analisando as diferenças e similaridades. O estudo comparativo da atenuação da radiação solar subaquática em toda extensão de reservatórios constituiu a segunda parte deste trabalho. A comparação foi feita entre reservatórios que apresentam proximidades de localização, mas com diferenças marcantes nos usos e ocupações nas regiões em que os mesmos estão inseridos. Na terceira parte foram apresentados dois recursos de grande utilização na obtenção das respostas imediatas do ambiente aquático, do ponto de vista óptico, diante dos impactos sofridos. O primeiro recurso foi a determinação do espectrograma da radiação solar, indicando a atenuação da radiação solar subaquática na faixa fotossinteticamente ativa (400 nm - 700 nm). O outro recurso foi a obtenção do espectro de absorção da água superficial, que permitiu o estabelecimento do “Índice de Absorção Espectral da Água”, I.A.E.A., que facilmente possibilita a detecção de fontes pontuais de poluição e contaminação. Como quarta e última parte foi proposto o desenvolvimento de um aparelho a partir da reconstrução do hidrofotômetro (Modelo Nº 268 WA 310 GM MFG & Instrument Corp. Bronx. N.Y. 10 451), onde foi introduzido e adaptado o detector fotocondutivo (PIN - 250DP) em substituição às fotocélulas anteriormente danificadas. Durante o trabalho de campo, este aparelho foi testado e foi feita a comparação com os obtidos do Quanta-meter LI-COR (LI - 185A) também utilizado neste trabalho. / The study of solar radiation penetration in aquatic environment was developed in four parts. The first one, directed to solar radiation attenuation in the water column, interference factors and their inter-relations were discussed. In this sense, a penetration comparison of the solar radiation in natural and artificial continental ecosystems was carried out, analyzing differences and similarities. The second part of this work consisted of a comparative study of underwater solar radiation in the entire reservoir. The comparison was done between reservoirs that are near to one another, but with marked differences in use and occupation within the regions where they are located. In the third part, two resources of great utilization in obtaining immediate response from the aquatic environment, from an optical point of view of the impacts experienced, were presented. The first resort was the spectrogram determination of solar radiation, which indicated the underwater solar radiation attenuation in the active photosynthetic range (400 nm - 700 nm). The other resort was the superficial water absorption spectrum, which allowed establishing the “Water Spectral Absorption Index”, I.A.E.A. that easily makes possible detection of accurate sources of pollution and contamination. The fourth and last part proposed to develop an apparatus from the construction of an underwater hydrophotometer (Model 268 WA 310 GM MFG & Instrument Corp. Bronx N.Y. 10451), where the photoconductor detector was adapted and introduced (PIN - 250DP) substituting the previously damaged photocells. During field work, this apparatus was tested and comparison was performed with data obtained from Quanta-meter LI-COR (LI - 185A), also used in this work.

Um procedimento baseado no uso sequencial de simulação Monte Carlo e cálculos de Mecânica Quântica é proposto e usado para o tratamento de efeitos de solvente, com especial atenção parao sovatocromismo no espectro de absorção molecular. A ideia básica é realizar simulações clássicas com o método Monte Carlo para gerar estruturas supermoleculares do sistema em solução e em seguida tratar estas supermoléculas (soluto, solvente e suas interações) com cálculos quânticos. Um modelo totalmente discreto do solvente é utilizado e, portanto, o uso de meios dielétricos contínuos é dispensado. Neste procedimento, as supermoléculas são compostas por uma molécula do soluto rodeada pela primeira camada de solvatação definida através da função distribuição. Os efeitos de solvente são calculados usando médias configuracionais sobre estruturas supermoleculares descorrelacionadas obtidas através de análises estatísticas das simulações. Como aplicação, os deslocamentos espectrais da primeira banda de absorção do benzeno 1B2u(- *), devido a presença de diversos solventes, foram analisados e calculados. Boa concordância com os resultados experimentais foram obtidos. / A approach based on the sequential use of Monte Carlo simulation and Quantum Mechanics is proposed and use for the treatment of solvent effects with special attention to solvatochromic shifts. The basic Idea is to perform a classical Monte Carlo simulation to generate supermolecular structures of the system, then to treat these supermolecules (solute, solvent and all its interaction) by quantum mechanics. This is a totally discrete modelo f the solvent that avoids the use of a dielectric continuum. In this approach, the supermolecules are composed by the solute molecule surrounded by the first solvation Shell as determined by the distribution function. The solvent effects are calculated using ensemble average over uncorrelated supermolecular structures obtained by statistical analysis. As na application, the spectral shifts of the 1B2u(- *) trnsition of benzene in different solvents are investigated. Good agreement with the experimental results are obtained.

Estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas da molécula emodina (EM), em diferentes condições, do ponto de vista experimental e teórico. Numa primeira parte, realizamos medidas do espectro eletrônico de absorção da EM, em meio solvente (água, clorofórmio e metanol). Nessa parte, obtivemos que o solvente provoca pouco efeito nos deslocamentos das bandas. Numa segunda parte, estudamos a EM, isoladamente e nos três solventes, através de cálculos quânticos com funcional de densidade (B3LYP), conjunto de função base de Pople (6-31G*) e modelo contínuo polariz ável (PCM). Como principais resultados obtivemos que a EM é rígida a menos da orientação relativa das 3 hidroxilas. A mudança orientacional nessas hidroxilas pode provocar formação de até 2 ligações de hidrogênio intramolecular (o que estabiliza sua geometria) e conseqüente uma diminuição no momento dipolo de 5.5 a 1.7D (o que desestabiliza sua interação com a água). Numa terceira parte, realizamos simulações com método Monte Carlo e Dinâmica Molecular em solução. Nessa parte, obtivemos que as ligações de hidrogênio intramoleculares são raramente quebradas devido as interações com o solvente e isso atribui a EM um caráter hidrofóbico. Adicionalmente, utilizando Teoria de Perturbação Termodinâmica nas simulações, calculamos a variação de energia livre de solvatação da EM em partição água/clorofórmio e água/- metanol e obtivemos -2.6 e -4.9 kcal/mol, respectivamente. Esse resultado está em boa concordância com o resultado experimental de -5.6 kcal/mol para partição de água/octanol. Por último, realizamos cálculos do espectro eletrônico de absorção da EM, isoladamente e nos três solventes, considerando as moléculas através do modelo, contínuo de solvente (SCRF) e explícito de solvente, com o método INDO/CIS. Nessa parte, obtivemos que o efeito do solvente é bem descrito teoricamente. / We study the structural and electronic properties of the emodin (EM) in different solvents of experimental and theoretical the point of view. We started performing measurements of the UV-Vis absorption spectrum of the EM in solution (water, chloroform and methanol). Our main result is that the solvent causes little effect on shifts the bands. In the second part of this work, we performing quantum calculations of isolated EM and in the three solutions using density functional (B3LYP), a set of Pople basis function (6-31G*) and the polarizable continuum model (PCM). In this part, our result is that EM presents a rigid conformation unless the orientation of its 3 hydroxyls. The change in these hydroxyls orientation can form up to 2 intramolecular H-bonds (which stabilizes its geometry) and causes a decrease in the dipole moment from 5.5 to 1.7D (which destabilizes its interaction with water). In the third part of this work, we performing Monte Carlo and Molecular Dynamics simulations in solution. Our main result is that the intramolecular H-bonds are rarely broken, even in aqueous solution, and these give to EM a hydrophobic character. Additionally, using Thermodynamics Perturbation Theory in the simulations, we calculate variations of free energy of solvation of EM in partition of water/chloroform and water/methanol and obtained -2.6 and -4.9kcal/mol, respectively. This last result is in good agreement with the experimental result[3] of -5.6kcal/mol for partition of water/octanol. Finally, we performing calculations of UV-Vis absorption spectrum of isolated EM and in the three solutions. In this calculations, we considering the molecules through the continuum solvent (SCRF) and explicit solvent model with the method INDO/CIS. In this part, we obtaining that effect of solvent is well described theoretically.

Neste trabalho estudamos o espectro de absorção da clorofila d, incluindo os efeitos do solvente metanol, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo em combinação com o método s-QM/MM. Diferentes abordagens para a descrição do meio solvente, que vão desde o modelo contínuo polarizável até a inclusão de moléculas explícitas do solvente, são utilizadas. Observamos que a inclusão do solvente desloca o espectro, em relação ao calculado em vácuo, para o vermelho. A inclusão de 20 moléculas explícitas de metanol e 880 representadas como as cargas pontuais do seus átomos para a descrição do meio solvente foi a que melhor concordou com os valores experimentais. Mediante cálculos de mecânica quântica obtivemos para o complexo composto por a molécula de clorofila d e apenas uma de metanol explícita um deslocamento do átomo de magnésio da clorofila d em relação ao anel de 0,31 Å. Mediante a analise da função de distribuição radial de pares obtida da simulação clássica comprovamos que esse átomo de magnésio é penta-coordenado. Além disso, é usada uma estrutura simplificada da clorofila d baseado na localização dos orbitais moleculares participantes das transições eletrônicas com o objetivo de diminuir o custo computacional dos cálculos de mecânica quântica. Os espectros calculados para a clorofila d não apresentaram diferenças significativas com os calculados para a simplificação proposta. Como complementação o espectro Raman da clorofila d isolada é calculado mediante DFT e alguns dos modos normais são caracterizados. / In this work we study the absorption spectrum of chlorophyll d, including the effects of the solvent methanol, using the Time Dependent Density Functional Theory in combination with the method s-QM/MM. Different approaches for the description of the solvent medium, ranging from the polarizable continuum model to the inclusion of explicit solvent molecules, are used. We note that the inclusion of solvent shifts the spectrum, relative to that calculated in vacuum, to the red side of the spectrum. The inclusion of 20 explicit molecules of methanol and 880 represented as point charges of their atoms for the description of the solvent medium was the one that best agreed with the experimental values. By quantum mechanics calculations we obtained for the complex composed of the molecule of chlorophyll d and only one explicit methanol molecule a displacement of the magnesium atom of chlorophyll d in relation to the ring of 0,31 Å. By means of the analysis of the radial distribution function obtained from the classic simulation we can see that this atom of magnesium is penta-coordinated. In addition, a simplified structure of chlorophyll d is used based on the location of the molecular orbitals involved in the electronic transitions in order to reduce the computational cost of quantum mechanics calculations. The spectra calculated for chlorophyll d did not show significant differences with those calculated for the proposed simplification. As a complement the Raman spectrum of isolated chlorophyll d is calculated by DFT and some of the normal modes are characterized.

Estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas da molécula emodina (EM), em diferentes condições, do ponto de vista experimental e teórico. Numa primeira parte, realizamos medidas do espectro eletrônico de absorção da EM, em meio solvente (água, clorofórmio e metanol). Nessa parte, obtivemos que o solvente provoca pouco efeito nos deslocamentos das bandas. Numa segunda parte, estudamos a EM, isoladamente e nos três solventes, através de cálculos quânticos com funcional de densidade (B3LYP), conjunto de função base de Pople (6-31G*) e modelo contínuo polariz ável (PCM). Como principais resultados obtivemos que a EM é rígida a menos da orientação relativa das 3 hidroxilas. A mudança orientacional nessas hidroxilas pode provocar formação de até 2 ligações de hidrogênio intramolecular (o que estabiliza sua geometria) e conseqüente uma diminuição no momento dipolo de 5.5 a 1.7D (o que desestabiliza sua interação com a água). Numa terceira parte, realizamos simulações com método Monte Carlo e Dinâmica Molecular em solução. Nessa parte, obtivemos que as ligações de hidrogênio intramoleculares são raramente quebradas devido as interações com o solvente e isso atribui a EM um caráter hidrofóbico. Adicionalmente, utilizando Teoria de Perturbação Termodinâmica nas simulações, calculamos a variação de energia livre de solvatação da EM em partição água/clorofórmio e água/- metanol e obtivemos -2.6 e -4.9 kcal/mol, respectivamente. Esse resultado está em boa concordância com o resultado experimental de -5.6 kcal/mol para partição de água/octanol. Por último, realizamos cálculos do espectro eletrônico de absorção da EM, isoladamente e nos três solventes, considerando as moléculas através do modelo, contínuo de solvente (SCRF) e explícito de solvente, com o método INDO/CIS. Nessa parte, obtivemos que o efeito do solvente é bem descrito teoricamente. / We study the structural and electronic properties of the emodin (EM) in different solvents of experimental and theoretical the point of view. We started performing measurements of the UV-Vis absorption spectrum of the EM in solution (water, chloroform and methanol). Our main result is that the solvent causes little effect on shifts the bands. In the second part of this work, we performing quantum calculations of isolated EM and in the three solutions using density functional (B3LYP), a set of Pople basis function (6-31G*) and the polarizable continuum model (PCM). In this part, our result is that EM presents a rigid conformation unless the orientation of its 3 hydroxyls. The change in these hydroxyls orientation can form up to 2 intramolecular H-bonds (which stabilizes its geometry) and causes a decrease in the dipole moment from 5.5 to 1.7D (which destabilizes its interaction with water). In the third part of this work, we performing Monte Carlo and Molecular Dynamics simulations in solution. Our main result is that the intramolecular H-bonds are rarely broken, even in aqueous solution, and these give to EM a hydrophobic character. Additionally, using Thermodynamics Perturbation Theory in the simulations, we calculate variations of free energy of solvation of EM in partition of water/chloroform and water/methanol and obtained -2.6 and -4.9kcal/mol, respectively. This last result is in good agreement with the experimental result[3] of -5.6kcal/mol for partition of water/octanol. Finally, we performing calculations of UV-Vis absorption spectrum of isolated EM and in the three solutions. In this calculations, we considering the molecules through the continuum solvent (SCRF) and explicit solvent model with the method INDO/CIS. In this part, we obtaining that effect of solvent is well described theoretically.

Neste trabalho estudamos o espectro de absorção da clorofila d, incluindo os efeitos do solvente metanol, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo em combinação com o método s-QM/MM. Diferentes abordagens para a descrição do meio solvente, que vão desde o modelo contínuo polarizável até a inclusão de moléculas explícitas do solvente, são utilizadas. Observamos que a inclusão do solvente desloca o espectro, em relação ao calculado em vácuo, para o vermelho. A inclusão de 20 moléculas explícitas de metanol e 880 representadas como as cargas pontuais do seus átomos para a descrição do meio solvente foi a que melhor concordou com os valores experimentais. Mediante cálculos de mecânica quântica obtivemos para o complexo composto por a molécula de clorofila d e apenas uma de metanol explícita um deslocamento do átomo de magnésio da clorofila d em relação ao anel de 0,31 Å. Mediante a analise da função de distribuição radial de pares obtida da simulação clássica comprovamos que esse átomo de magnésio é penta-coordenado. Além disso, é usada uma estrutura simplificada da clorofila d baseado na localização dos orbitais moleculares participantes das transições eletrônicas com o objetivo de diminuir o custo computacional dos cálculos de mecânica quântica. Os espectros calculados para a clorofila d não apresentaram diferenças significativas com os calculados para a simplificação proposta. Como complementação o espectro Raman da clorofila d isolada é calculado mediante DFT e alguns dos modos normais são caracterizados. / In this work we study the absorption spectrum of chlorophyll d, including the effects of the solvent methanol, using the Time Dependent Density Functional Theory in combination with the method s-QM/MM. Different approaches for the description of the solvent medium, ranging from the polarizable continuum model to the inclusion of explicit solvent molecules, are used. We note that the inclusion of solvent shifts the spectrum, relative to that calculated in vacuum, to the red side of the spectrum. The inclusion of 20 explicit molecules of methanol and 880 represented as point charges of their atoms for the description of the solvent medium was the one that best agreed with the experimental values. By quantum mechanics calculations we obtained for the complex composed of the molecule of chlorophyll d and only one explicit methanol molecule a displacement of the magnesium atom of chlorophyll d in relation to the ring of 0,31 Å. By means of the analysis of the radial distribution function obtained from the classic simulation we can see that this atom of magnesium is penta-coordinated. In addition, a simplified structure of chlorophyll d is used based on the location of the molecular orbitals involved in the electronic transitions in order to reduce the computational cost of quantum mechanics calculations. The spectra calculated for chlorophyll d did not show significant differences with those calculated for the proposed simplification. As a complement the Raman spectrum of isolated chlorophyll d is calculated by DFT and some of the normal modes are characterized.

Um procedimento baseado no uso sequencial de simulação Monte Carlo e cálculos de Mecânica Quântica é proposto e usado para o tratamento de efeitos de solvente, com especial atenção parao sovatocromismo no espectro de absorção molecular. A ideia básica é realizar simulações clássicas com o método Monte Carlo para gerar estruturas supermoleculares do sistema em solução e em seguida tratar estas supermoléculas (soluto, solvente e suas interações) com cálculos quânticos. Um modelo totalmente discreto do solvente é utilizado e, portanto, o uso de meios dielétricos contínuos é dispensado. Neste procedimento, as supermoléculas são compostas por uma molécula do soluto rodeada pela primeira camada de solvatação definida através da função distribuição. Os efeitos de solvente são calculados usando médias configuracionais sobre estruturas supermoleculares descorrelacionadas obtidas através de análises estatísticas das simulações. Como aplicação, os deslocamentos espectrais da primeira banda de absorção do benzeno 1B2u(- *), devido a presença de diversos solventes, foram analisados e calculados. Boa concordância com os resultados experimentais foram obtidos. / A approach based on the sequential use of Monte Carlo simulation and Quantum Mechanics is proposed and use for the treatment of solvent effects with special attention to solvatochromic shifts. The basic Idea is to perform a classical Monte Carlo simulation to generate supermolecular structures of the system, then to treat these supermolecules (solute, solvent and all its interaction) by quantum mechanics. This is a totally discrete modelo f the solvent that avoids the use of a dielectric continuum. In this approach, the supermolecules are composed by the solute molecule surrounded by the first solvation Shell as determined by the distribution function. The solvent effects are calculated using ensemble average over uncorrelated supermolecular structures obtained by statistical analysis. As na application, the spectral shifts of the 1B2u(- *) trnsition of benzene in different solvents are investigated. Good agreement with the experimental results are obtained.