Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-02-01T18:50:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO (2016-11-28) - JOSÉ RODRIGO DA SILVA MELO.pdf: 2946716 bytes, checksum: e1ffe6854745a08dc2500b0dc996e8cb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-01T18:50:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO (2016-11-28) - JOSÉ RODRIGO DA SILVA MELO.pdf: 2946716 bytes, checksum: e1ffe6854745a08dc2500b0dc996e8cb (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / CAPES / Os eletrodos quimicamente modificados (EQMs) são definidos como superfícies modificadas intencionalmente, de modo a garantir controle das propriedades físico-químicas de interface (carga de superfície, hidrofobicidade, etc), e disponibilidade de grupos funcionais para realizar imobilizações específicas de moléculas, proteínas, nanopartículas, etc. Nesse contexto, o grupo NanoBio vem desenvolvendo EQMs contendo pontos quânticos (PQs), buscando compreender como eles atuam no processo de transferência de elétrons de sondas redox (TE), que é o objetivo deste trabalho. Para tal, foram utilizados dois sistemas: 1) eletrodo de ouro (EAu) modificado com monocamadas auto-organizadas (Self-assembled Monolayers, SAMs) do ácido 3-mercaptopropiônico (3-AMP), e PQs CdTe revestidos com cisteamina (PQ CdTe/Cd(SRNH2)2); 2) eletrodo de carbono vítreo (ECv) modificado com polímero do monômero 2-(1H-Pirrol-1-il)etanoamina (PiEtA), e PQs CdTe revestidos com ácido mercaptosuccínico (PQ CdTe/Cd(SRCOOH)2). As modificações com PQs foram realizadas por adsorção (interação eletrostática). Os sistemas foram estudados através de técnicas eletroquímicas de Voltametria cíclica (VC) e Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) para o processo de transferência de elétron da sonda [Fe(CN)6 ]3-/4- na concentração de 1 mmol L-1 em eletrólito suporte tampão fosfato salino (PBS), pH=7,4. Também foi realizada caracterização físico-química utilizando medidas de ângulo de contato, através do método da gota séssil para cada superfície. Neste estudo, foi observado que os PQ CdTe/Cd(SRNH3+)2 sofrem processo de oxidação de sua camada estabilizante, levando a difusão da nanopartícula da superfície para o interior da solução. Os PQ CdTe/Cd(SRCOO-)2 promovem uma diminuição do processo de transferência de elétron, em que esse efeito se estende da dupla camada interna à difusa. Aparentemente, o processo de transferência de elétron é afetado por interações eletrostáticas. / control their interface properties (such as: surface charge, hydrophobicity, specific immobilization of proteins and nanostructures, etc). In this context the Biomedical Nanotechnology research group has been developing CMEs containing II-VI semiconductor quantum dots (QDs). The main objective of the present study is to build modified interfaces that may act in electron transfer (ET) processes such as in redox probes and to perform their electrochemical characterization. Two systems have been prepared: 1) gold electrode (AuE) modified with self-assembled monolayers (SAMs) of mercaptopropionic acid (3-AMP), and Cysteamine coated CdTe QDs (PQ CdTe/Cd(SRNH2)2); 2) glass carbon electrodes (GCE) modified with Pyrrol polymer (2-(1H-Pirrol-1-il)etanoamina (PiEtA) Monomer), and mercaptosuccinic acid coated CdTe QDs (PQ CdTe/Cd(SRCOOH)2). The surface modifications with QDs were performed by adsorption processes. (electrostatic interactions). The final systems were analysed applying two electrochemical techniques: cyclic voltammetry (CV) and Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) for the 1 mmol L-1 [Fe(CN)6 ]3-/4- ET (phosphate buffer, pH = 7,4). We have also performed the contact angle measurement, by using the pendant drop method. In our study we verified that the CdTe/Cd(SRNH3+)2 QDs suffer an oxidation process related to their stabilizing coating leading to the diffusion of the particle in the solution. The CdTe/Cd(SRCOO-)2 QDs decrease the ET process, and this effect extends up to their diffuse double layer. After thorough analysis of the data we suggest that the ET process on the modified electrodes is affected by electrostatic interactions.

A espectroscopia fotoacústica e de fluorescência foram empregadas no estudo de reação da transferência de elétrons entre um doador (Octaetil-porfirina) dois tipos de aceitadores [Diclorodiciano-benzoquinona (DDQ) e Duroquinona (DQ)] em um meio rígido [poli (metil-metacrilato)] . Foram preparados filmes nos quais a concentração de doador foi mantida constante e a de aceitador foi variada. Observou-se um aumento exponencial da amplitude do sinal fotoacústico do doador em 620 nm, com o aumento da concentração de aceitadores nos filmes. O modelo de Perrin para a supressão de fluorescência foi aplicado aos dados de fotoacústica e o raio da esfera de ação, que representa a distância crítica para a ocorrência da transferência de elétrons, foi determinado. Os resultados obtidos foram: para DDQ37 angstron e para aDQ 32 a 34angstron. Era esperado um raio maior para a DDQ devido a sua maior elétron afinidade. Também foi aplicado a estes dados o modelo de Kaneko, desenvolvido para a supressão de fluorescência. Dele se obtém a distribuição de moléculas aceitadoras incorporadas na esfera de ação. Para uma mesma concentração de aceitadores (2,8mmoldm-3) , a probabilidade de encontrar uma molécula de DDQ na esfera de ação foi 27%, enquanto que a probabilidade de encontrar uma molécula de DQ na esferade ação foi de 20%. Este resultado é, na verdade, equivalente ao encontrado no modelo de Perrin pois a probabilidade maior encontrada para a DDQ vem do fato do raio da sua esfera de ação ser maior. O valor encontrado para o raio crítico com os dados de fluorescência foi de 34 A para a DQ. Isto demonstra que as duas técnicas são complementares e que a espectroscopia fotoacústica pode ser usada para monitorar o processo de transferência de elétrons / Steady-state photoacoustic and fluorescence spectroscopy were employed to study the electron-transfer reaction from donor molecules (Octaethyl-porphirin) to two types of acceptor molecules [Dichloro-dicyano-benzoquinone (DDQ) and Duroquinone (DQ)I in a rigid medium [poly (methyl -metacrylate)] . Films were prepared with a fixed donor concentration and severa1 acceptor concentrations. It was observed an exponential growth in the donor photoacoustic signal amplitude at 620 nm, with the increase in the acceptor concentration. Perrin model, used in fluorescence quenching, was applied to the photoacoustic data and the radius o£ an action sphere, which represents a critica1 distance for the electron transfer process, was determined. The results obtained were: for DDQ 37 angstron and for DQ from 32 to 34 angstron. It was expected a larger radius for DDQ than for DQ due to its stronger electron affinity. Kaneko\'s model, was also applied to these data. It provides the distribution o£ incorporated acceptor molecules in the action sphere. For the same acceptor concentration (2.8 mmol , the probability of finding one DDQ molecule in the action sphere was 27%, while for the DQ molecule this value was 20%. Actually, this result is equivalent to that found using Perrin model, because the larger probability obtained for DDQ comes frm the fact that its critical radius is bigger . The value obtained for the critica1 radius from the fluorescence data was 34 angstron for DQ. This shows that these two techniques are complementary and that photoacoustic spectroscopy can be used to monitor the electron transfer process

A transferência de elétrons tem sido objeto de um estudo intenso nos últimos anos, por causa da importância deste tipo de reação em processos naturais como a fotossíntese. Com isto, um progresso considerável foi conseguido na proposição de modelos para o centro de reação fotossintético, em particular utilizando o sistema-modelo porfirina-quinona. Nosso intuito e estudar o processo de transferência de elétrons da porfirina para a quinona, aleatoriamente distribuídas em uma matriz polimérica, utilizando a técnica de espectroscopia fotoacústica. A utilização de um filme de polímero como meio tem duas vantagens. A primeira e aproximar nosso sistema-modelo do processo fotossintético natural, no qual os doadores e os aceitadores de elétrons estão envoltos nas proteínas do centro de reação e, portanto, em um meio polimérico. A segunda e possibilitar a utilização desses filmes como possíveis componentes eletrônicos moleculares. Identificamos os estados eletrônicos da porfirina e da quinona e tentamos determinar o estado de cargas separadas, P+ e Q-. A partir dos espectros obtidos, determinamos a eficiência quântica de fluorescência da porfirina utilizada nos filmes. Estudamos, também, a degradação da porfirina nos filmes preparados. Por fim, verificamos o efeito da concentração crescente da quinona nos filmes preparados com a porfirina / The electron transfer phenomenon has been the subject of intense study for the last years, due to the importance of this kind of reaction in natural processes as photosynthesis. A great improvement has been achieved in the proposition of models for the photosynthetic reaction center, in particular using the porphyrin-quinone model system. Our intention is to study the electron transfer process of the porphyrin to the quinone randomly distributed in a polymeric matrix, using the photo acoustic spectroscopy. The utilization of a polymeric film as an environment has two advantages. The first is to approximate our model system to the natural photosynthetic process, in which the electron donors and acceptors are surrounded by, the proteins of the reaction center, and thus in a polymeric environment. The second is to allow the utilization of these films as possible molecular electronic components. We identified the electronic states of the porphyrin and the quinone, and we attempted to determine the charge separated electronic state. We determined the fluorescence quantum efficiency of the porphyrin films, by their photo acoustic and absorption spectra. Also, we studied the degradation of the porphyrin in the prepared films. Finally, we checked the effect of the increasing concentration of the quinone in the films prepared with the porphyrin

Este trabalho teve como objetivo estudar a transferência de elétrons em um meio rígido através de técnicas espectroscópicas convencionais, tais como a fluorescência e a fotoacústica, e verificar a possibilidade de se determinar a taxa de transferência através destas técnicas. Foram utilizados como doador de elétrons a tetrafenilporfirina (TPP), como aceitador de elétrons a duroquinona (DQ), e como meio rígido o polimetilmetacrilato (PMMA) e o poliestireno (PS). As amostras foram estudadas na forma de filmes, com uma distribuição aleatória de doadores e aceitadores de elétrons. Com a espectroscopia de fotoacústica não foi possível se detectar a ocorrência da transferência de elétrons. Com a fluorescência, usando o modelo de Perrin, foi possível determinar o raio crítico de transferência, 72k para o par TPP/DQ em poliestireno. No entanto, verificou-se a impossibilidade de se determinar univocamente a taxa de transferência de elétrons. Nos filmes preparados com polimetilmetacrilato foi observada uma fotodegradação irreversível, o que inviabilizou seus estudos / The objective of this work was to study the electron transfer process in a rigid medium using conventional spectroscopic techniques, such as fluorescence and photoacoustic, and verify the possibility of determining the electron transfer rate through these techniques. The molecules used were: tetraphenylporphyrin (TPP) as electron donor, duroquinone (DQ) as the electron acceptor, and polystyrene (PS) and polymethylmetacrilate (PMMA) as the rigid medium. The samples were studied in the form of films, with a random distribution of electron donor and acceptor molecules. With the photoacoustic spectroscopy it was not possible to detect the occurrence of the electron transfer process. With the fluorescence technique, using Perrin model, it was possible to determine the criticai radius for electron transfer, 7 À, for the par TPP/DQ in polystyrene. However, it was verified the impossibility of determining univocally the electron transfer rate. In the films made with polymethylmetacrilate, an irreversible photodegradation was observed, what made the study of these films non viable

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-03-31Bitstream added on 2014-06-13T18:41:07Z : No. of bitstreams: 1 paula_lc_dr_sjrp.pdf: 2712667 bytes, checksum: 532220ccc7e56ac66281c7460f0834da (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho é investigada a influência de ambientes complexos na dinâmica de reações de transferência de elétrons. O principal objetivo é demonstrar a ocorrência de fenômenos de intermitência em processos de transferência de elétrons. Entender como estes fenômenos são governados pela ação do solvente e caracterizar a dependência da temperatura, também são parte do propósito deste trabalho. O ambiente polar, no qual ocorre a reação, é tratado de modo simples, seguindo o modelo de Onuchic-Wolynes, e é representado por uma única camada de dipolos em torno da cavidade de carga. O método utilizado para realizar este estudo é através de simulação computacional de Monte Carlo. A dinâmica de solvente é estudada observando-se as razões entre os momentos dos tempos de primeira passagem (first passage time) dos eventos de transferência de elétrons, definido como Rn. Primeiramente é feita uma análise do modelo teórico em que o sistema é caracterizado analiticamente através de parâmetros termodinâmicos. Posteriormente os resultados computacionais são analisados e mostram concordância com a teoria. O sistema apresenta três regiões de temperatura, nas quais, o comportamento cinético da reação se alterna em exponencial, não exponencial e novamente exponencial. / In this work, we have investigated the influence of complex environments on electron transfer reaction dynamics. The main objective in this work is to show the occurrence of intermittence phenomenon on electron transfer reactions. The understanding on how these phenomenons are governed by solvent and the temperature dependence characterization, are also addressed. The polar environment, in which the reaction takes place, is treated in a simple way, following the Onuchic-Wolynes model, and it is represented by a single shell of dipoles around a charge cavity. This study is performed using Monte Carlo simulation method. The solvent dynamic is studied by the observation of the ratios of the first passage time of electron transfer events, defined as Rn. Firstly, it is performed the analysis of the theoretical model in which the system is characterized, analytically, by thermodynamics parameters. Next the computational results are analyzed and it shows agreement with the theory. The system exhibits three temperature regimes, in which, the kinetic behavior of the reaction is changed from exponential, to nonexponential and again to exponential.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5023.pdf: 6583719 bytes, checksum: 985c4f31057497a00516797169af68e3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / In order to simulate the photoinduced electron-transfer steps in the photosystem II (PSII), the mononuclear complexes fac-[Mn(CO)3(phen)(L)]+, L= imidazole and substituted imidazoles were synthesized to mimic the photochemical step of the natural photosynthesis (manganese cluster). Also the binuclear complexes [Ru(BL2)2Mn(CO)3(phen)]3+, BL2 = bridge ligand (4'-(4- pyridyl)-2,2':6',2''-terpyridine e 4'-(4-pyridyl)-2,6-di(2-pirazynil)pyridine) and polynuclear complexes cis,fac-[(phen)2Ru(BL)2Mn(CO)3(L)]2 6+, BL = bridge ligand (4,4'-bipyridine e pyrazine) were synthesized to mimic the donor step (Chlorophylla P680 - manganese cluster) in natural photosynthesis. The new complexes were characterized by elemental analysis, spectroscopic (EPR, UVvis, FTIR, NMR) and electrochemical (cyclic voltammetry and spectroelectrochemistry) techniques. The complex fac- [Mn(CO)3(phen)(4meim)]+ (fac-4meim) in aqueous solution and in the absence of oxidizing agents is able to split water molecules producing molecular oxygen. The photo-redox process involves 4-electron/4H+ mechanism in a similar way of the Mn cluster in the PSII. The photoinduced electron donor properties of fac- 4meim were evaluated using methylviologen (MV2+) as an electron acceptor molecule and through the experiments using oxygen evolution sensor, Clarktype microelectrodes. The absorption spectra of the tetranuclear complexes exhibit intense absorptions in the visible region and a broad emission at 590 nm, showing a biexponential luminescent decay kinectic in according to the population of the excited emissive state ILCT and MLCT. The luminescent properties of the Ru(II) mononuclear complex were intensified in the bi- and tetranuclear complexes, probably due to a high symmetry and rigidity of the system, the complex using pirazine ligand showed different behavior. The photoinduced electron transfer reactions (ET) in the bi- and polinuclear complexes in presence of the acceptor MV2+ were possible only using TEOA as electron donor. Another problem found to the bi- and polinuclear complexes was the photodissociation and solvent interaction during photolysis. The molecular oxygen production of the complexes Ru-4,4'bpy-Mn e Ru-pyterpy-Mn, in aqueous solution during photolysis was certified. The photocatalytic properties of the complexes are interesting to the search of new compounds to be used in the artificial photosynthesis. / A fim de simular as reações de transferência de elétrons fotoinduzidas, que ocorrem no fotossistema II (FSII), foram sintetizados os complexos mononucleares fac-[Mn(CO)3(phen)(L)]+ onde L= imidazol e imidazóis substituídos, para mimetizar a etapa fotoquímica da fotossíntese natural (cluster de Mn(II)) e os complexos binucleares [Ru(BL2)2Mn(CO)3(phen)]3+, BL2 = ligante ponte (4'-(4-piridil)-2,2':6',2''-terpiridina e 4'-(4-pyridil)-2,6-di(2- pirazinil)piridina) e polinucleares cis,fac-[(phen)2Ru(BL)2Mn(CO)3(L)]2 6+, BL = ligante ponte (4,4'-bipiridina e pirazina) para mimetizarem a etapa doadora da fotossíntese natural (Clorofila P680 - cluster de Mn(II)). Os novos complexos sintetizados foram caracterizados por análise elementar, técnicas espectroscópicas (RPE, UV-vis, IV, RMN, luminescência) e eletroquímicas (voltametria cíclica e espectroeletroquímica). O complexo fac- [Mn(CO)3(phen)(4meim)]+ (fac-4meim) em solução aquosa e na ausência de agentes oxidantes é capaz de clivar a molécula de água produzindo oxigênio molecular. O processo fotoredox envolve 4 elétrons/4H+ de maneira similar a etapa química do FSII. As propriedades fotocatalíticas do complexo fac-4meim foram confirmadas frente ao receptor de elétrons MV2+ e nos experimentos utilizando microeletrodos seletivos de oxigênio, do tipo Clark. Os espectros de absorção dos complexos tetranucleares exibiram intensa absorção na região do visível e apresentaram uma larga emissão em 590 nm apresentando cinética de decaimento luminescente biexponencial coerente com a população dos estados excitados emissivos de ILCT e MLCT. As propriedades luminescentes dos complexos mononucleares de Ru(II) foram intensificadas nos complexos bi- e XIV tetranucleares, provavelmente devido ao aumento de simetria e rigidez do sistema, a única excessão é observada para o complexo com o ligante pirazina. As reações de transferência de elétrons fotoinduzidas (TE) dos complexos bi- e polinucleares na presença do receptor de elétrons MV2+ foram possíveis apenas na presença do doador de elétrons TEOA. Outro problema encontrado para os sistemas bi- e polinucleares foi a fotodissociação e interação com o solvente durante a fotólise. A produção de oxigênio molecular em soluções aquosas durante a fotólise foram comprovadas para os complexos Ru-4,4'bpy-Mn e Rupyterpy- Mn. As propriedades fotocatalíticas observadas para estes compostos são interessantes na busca de compostos que mimetizem a fotossíntese natural.

A transferência de elétrons tem sido objeto de um estudo intenso nos últimos anos, por causa da importância deste tipo de reação em processos naturais como a fotossíntese. Com isto, um progresso considerável foi conseguido na proposição de modelos para o centro de reação fotossintético, em particular utilizando o sistema-modelo porfirina-quinona. Nosso intuito e estudar o processo de transferência de elétrons da porfirina para a quinona, aleatoriamente distribuídas em uma matriz polimérica, utilizando a técnica de espectroscopia fotoacústica. A utilização de um filme de polímero como meio tem duas vantagens. A primeira e aproximar nosso sistema-modelo do processo fotossintético natural, no qual os doadores e os aceitadores de elétrons estão envoltos nas proteínas do centro de reação e, portanto, em um meio polimérico. A segunda e possibilitar a utilização desses filmes como possíveis componentes eletrônicos moleculares. Identificamos os estados eletrônicos da porfirina e da quinona e tentamos determinar o estado de cargas separadas, P+ e Q-. A partir dos espectros obtidos, determinamos a eficiência quântica de fluorescência da porfirina utilizada nos filmes. Estudamos, também, a degradação da porfirina nos filmes preparados. Por fim, verificamos o efeito da concentração crescente da quinona nos filmes preparados com a porfirina / The electron transfer phenomenon has been the subject of intense study for the last years, due to the importance of this kind of reaction in natural processes as photosynthesis. A great improvement has been achieved in the proposition of models for the photosynthetic reaction center, in particular using the porphyrin-quinone model system. Our intention is to study the electron transfer process of the porphyrin to the quinone randomly distributed in a polymeric matrix, using the photo acoustic spectroscopy. The utilization of a polymeric film as an environment has two advantages. The first is to approximate our model system to the natural photosynthetic process, in which the electron donors and acceptors are surrounded by, the proteins of the reaction center, and thus in a polymeric environment. The second is to allow the utilization of these films as possible molecular electronic components. We identified the electronic states of the porphyrin and the quinone, and we attempted to determine the charge separated electronic state. We determined the fluorescence quantum efficiency of the porphyrin films, by their photo acoustic and absorption spectra. Also, we studied the degradation of the porphyrin in the prepared films. Finally, we checked the effect of the increasing concentration of the quinone in the films prepared with the porphyrin

Este trabalho teve como objetivo estudar a transferência de elétrons em um meio rígido através de técnicas espectroscópicas convencionais, tais como a fluorescência e a fotoacústica, e verificar a possibilidade de se determinar a taxa de transferência através destas técnicas. Foram utilizados como doador de elétrons a tetrafenilporfirina (TPP), como aceitador de elétrons a duroquinona (DQ), e como meio rígido o polimetilmetacrilato (PMMA) e o poliestireno (PS). As amostras foram estudadas na forma de filmes, com uma distribuição aleatória de doadores e aceitadores de elétrons. Com a espectroscopia de fotoacústica não foi possível se detectar a ocorrência da transferência de elétrons. Com a fluorescência, usando o modelo de Perrin, foi possível determinar o raio crítico de transferência, 72k para o par TPP/DQ em poliestireno. No entanto, verificou-se a impossibilidade de se determinar univocamente a taxa de transferência de elétrons. Nos filmes preparados com polimetilmetacrilato foi observada uma fotodegradação irreversível, o que inviabilizou seus estudos / The objective of this work was to study the electron transfer process in a rigid medium using conventional spectroscopic techniques, such as fluorescence and photoacoustic, and verify the possibility of determining the electron transfer rate through these techniques. The molecules used were: tetraphenylporphyrin (TPP) as electron donor, duroquinone (DQ) as the electron acceptor, and polystyrene (PS) and polymethylmetacrilate (PMMA) as the rigid medium. The samples were studied in the form of films, with a random distribution of electron donor and acceptor molecules. With the photoacoustic spectroscopy it was not possible to detect the occurrence of the electron transfer process. With the fluorescence technique, using Perrin model, it was possible to determine the criticai radius for electron transfer, 7 À, for the par TPP/DQ in polystyrene. However, it was verified the impossibility of determining univocally the electron transfer rate. In the films made with polymethylmetacrilate, an irreversible photodegradation was observed, what made the study of these films non viable

A espectroscopia fotoacústica e de fluorescência foram empregadas no estudo de reação da transferência de elétrons entre um doador (Octaetil-porfirina) dois tipos de aceitadores [Diclorodiciano-benzoquinona (DDQ) e Duroquinona (DQ)] em um meio rígido [poli (metil-metacrilato)] . Foram preparados filmes nos quais a concentração de doador foi mantida constante e a de aceitador foi variada. Observou-se um aumento exponencial da amplitude do sinal fotoacústico do doador em 620 nm, com o aumento da concentração de aceitadores nos filmes. O modelo de Perrin para a supressão de fluorescência foi aplicado aos dados de fotoacústica e o raio da esfera de ação, que representa a distância crítica para a ocorrência da transferência de elétrons, foi determinado. Os resultados obtidos foram: para DDQ37 angstron e para aDQ 32 a 34angstron. Era esperado um raio maior para a DDQ devido a sua maior elétron afinidade. Também foi aplicado a estes dados o modelo de Kaneko, desenvolvido para a supressão de fluorescência. Dele se obtém a distribuição de moléculas aceitadoras incorporadas na esfera de ação. Para uma mesma concentração de aceitadores (2,8mmoldm-3) , a probabilidade de encontrar uma molécula de DDQ na esfera de ação foi 27%, enquanto que a probabilidade de encontrar uma molécula de DQ na esferade ação foi de 20%. Este resultado é, na verdade, equivalente ao encontrado no modelo de Perrin pois a probabilidade maior encontrada para a DDQ vem do fato do raio da sua esfera de ação ser maior. O valor encontrado para o raio crítico com os dados de fluorescência foi de 34 A para a DQ. Isto demonstra que as duas técnicas são complementares e que a espectroscopia fotoacústica pode ser usada para monitorar o processo de transferência de elétrons / Steady-state photoacoustic and fluorescence spectroscopy were employed to study the electron-transfer reaction from donor molecules (Octaethyl-porphirin) to two types of acceptor molecules [Dichloro-dicyano-benzoquinone (DDQ) and Duroquinone (DQ)I in a rigid medium [poly (methyl -metacrylate)] . Films were prepared with a fixed donor concentration and severa1 acceptor concentrations. It was observed an exponential growth in the donor photoacoustic signal amplitude at 620 nm, with the increase in the acceptor concentration. Perrin model, used in fluorescence quenching, was applied to the photoacoustic data and the radius o£ an action sphere, which represents a critica1 distance for the electron transfer process, was determined. The results obtained were: for DDQ 37 angstron and for DQ from 32 to 34 angstron. It was expected a larger radius for DDQ than for DQ due to its stronger electron affinity. Kaneko\'s model, was also applied to these data. It provides the distribution o£ incorporated acceptor molecules in the action sphere. For the same acceptor concentration (2.8 mmol , the probability of finding one DDQ molecule in the action sphere was 27%, while for the DQ molecule this value was 20%. Actually, this result is equivalent to that found using Perrin model, because the larger probability obtained for DDQ comes frm the fact that its critical radius is bigger . The value obtained for the critica1 radius from the fluorescence data was 34 angstron for DQ. This shows that these two techniques are complementary and that photoacoustic spectroscopy can be used to monitor the electron transfer process

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2369_1.pdf: 4588742 bytes, checksum: 7359c39184a61c299104b1a396348c30 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pela simplicidade do tratamento teórico, fácil processabilidade, e possíveis aplicações em ciências dos materiais, oligômeros conjugados representam uma classe especial de compostos orgânicos. A substituição terminal dessas estruturas com grupos doadores (D) e aceitadores de elétrons (A) resulta em moléculas (D 􀀀 􀀀 A) com propriedades óticas e eletrônicas excepcionais. Em geral, estes sistemas são caracterizados por uma efetiva Transferência de Elétrons Intramolecular Fotoinduzida (TEIF). Por exemplo, betaínas são compostos D 􀀀􀀀 A que têm recebido uma atenção especial devido à grande redução do seu momento de dipolo após excitação eletrônica, o que induz uma intensa transferência de carga do grupo D para o A. Em particular, examinamos betaínas piridínicas, contendo uma longa ponte -conjugada, devido à sugestão de que podem exibir uma TEIF na direção inversa, isto é, do grupo A para o D, como consequência de uma mudança observada na localização dos orbitais moleculares de fronteira (OMFs) HOMO e LUMO. Inicialmente, confirmamos por método ab initio a existência de uma TEIF inversa em uma família representativa de betaínas piridínicas, e destacamos o papel fundamental desempenhado pela ponte conjugada. Estes resultados contribuem para a expectativa de que a TEIF inversa seja um efeito físico real e não um artefato do método utilizado. Estendemos nossa análise a um total de 88 oligômeros D􀀀()n 􀀀A pertencentes a 8 novas famílias distintas de moléculas, nas quais a inversão HOMO-LUMOfoi identificada. Verificamos ainda que os orbitais HOMO-i e LUMO+i (i=1,2 e 3) desses cromóforos também são suscetíveis a mudanças na localização espacial como função do tamanho da cadeia conjugada, devido a sucessivos pontos de cruzamento entre os níveis de energia destes orbitais. Em seguida, exploramos teoricamente os efeitos da mudança na localização espacial dos OMFs sobre as propriedades espectroscópicas das 88 estruturas examinadas. Por m, investigamos a influência do solvente sobre as propriedades eletrônicas e espectroscópicas de uma família de moléculas D 􀀀 ()n 􀀀 A derivados da Betaína-30 utilizando modelos de solvatação contínuos. Concluímos que a intensidade e a direção dos deslocamentos solvatocrômicos do espectro destes cromóforos dependem do comprimento da cadeia conjugada que conecta os grupos D e A, sugerindo uma possível forma de verificação experimental para o fenômeno de inversão HOMO-LUMO. Discutimos também, as possíveis aplicações deste efeito para o desenvolvimento de uma nova classe de dispositivos da Eletrônica Molecular em fase líquida.