SILVA, José de Arimatéa Freitas e. Propriedades vibracionais da L-Asparagina monohidratada sob pressões de até 30GPA. 2012. 109 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-20T13:46:57Z
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Previous issue date: 2012 / Crystalline materials where hydrogen bonds play fundamental roles have received great attention in
the last years.
Amo
ng these systems there are amino acids, which are molecules of great importance
to the life.
In this Thesis the vibrational properties of L
-
asparagine monohydrated (LAM) submitted
to high pressure conditions through Raman spectroscopy between 30 and 3600 c
m
-
1
are studied. The
maximum pressure was 30 GPa, in fact, the highest pressure a cystalline amino acid was studied up
to now. This points to a new paradigm because when many materials are submetted to pressure
values of such a magnitude, they undergo an a
morphization process, i.
e., they lost long
-
order
symmetry (as occurs, for example, with L
-
alanine that
suffers amorphization at 15 GPa).
Surprisely,
LAM remain with a well defined crystal structure up to 30 GPa, although it presents na
extraordinary seque
nce of phase transitions.
A previous study showed the occurrence of three phase
transitions for LAM between
0 e 2 GPa.
In this work, when crystal was investigated in the range
between
2
and
30 GPa,
it was possible to infer that LAM undergoes
f
ive additiona
l phase transitions
in the following ranges
: (i) 2,1
–
3,1 GPa; (ii) 4,7
–
6,6 GPa; (iii) 9,3
–
9,9 GPa; (iv) 15,0
–
17,0
GPa; (v) 22,4
–
2
5,1
GPa.
The phase transitions in such a kind of system can be understood as
molecular conformation in the unit cell
; changes of the intermolecular hydrogen bonds; or structural
changes with modification of the space group. From a careful analysis of the modifications of both
external and internal modes of the crystal, it was possible to give a
p
icture of the
f
ive diffe
rent
phase transitions undergone by LAM.
One of these transitions, between
9,3
and
9,9 GPa,
involving
changes in all spectral range, clearly is related to a solid
-
solid phase transition with modification of
the crystal space group.
All phase transitions ar
e reversible, because the original Raman spectrum is
recovered when pressure is released from 30 GPa to atmospheric pressure.
Analysis of the
frequency of the mode associated to NH
3
+
as a function of pressure and the
connection
with
dimensions of hydrogen
bonds is furnished,
as well as it is given a comparison of the present study
with others already published in the literature
.
Finally, data related to experimental fittings
d
/dP
of
the frequency of all vibrational modes in the complete range of pressure i
s also furnished. / Os materiais cristalinos unidos por ligações de hidrogênio têm recebido a atenção de pesquisas científicas durante vários anos. Entre estes sistemas se destacam os cristais de aminoácidos, que são moléculas fundamentais para a vida. Nessa Tese estudam-se as propriedades vibracionais do cristal de L-asparagina monohidratada (LAM) submetido a condições de altas pressões através da técnica de espectroscopia Raman no intervalo de frequência entre 30 e 3600 cm-1. As pressões nas quais o material foi submetido chegaram até a 30 GPa, se constituindo no maior valor de pressão no qual um cristal dessa família foi comprimido até hoje. Tal fato aponta para um novo paradigma, haja vista que sob pressões dessa ordem de grandeza muitos materiais sofrem amorfização, ou seja, perdem a ordem de longo alcance (como acontece com a L-alanina, que se amorfiza a 15 GPa). Surpreendentemente, a LAM permanece com uma estrutura cristalina bem definida até o valor de pressão acima especificado, proporcionando uma extraordinária série de transições de fase. Um estudo anterior apontava para a ocorrência de três transições de fase sofridas pela LAM no intervalo entre 0 e 2 GPa. Nesta Tese, investigando-se o cristal entre 2 e 30 GPa, inferiu-se que a LAM sofre mais cinco transições de fase: (i) entre 2,1 – 3,1 GPa; (ii) entre 4,7 – 6,6 GPa; (iii) entre 9,3 – 9,9 GPa; (iv) entre 15,0 – 17,0 GPa; (v) entre 22,4 – 25,1 GPa. As transições de fase nestes sistemas podem ser entendidas como conformação molecular na célula unitária; modificação nas ligações de hidrogênio intermoleculares; ou mudança estrutural com modificação no grupo espacial do cristal. A partir da avaliação conjunta das bandas ativas no Raman associadas a modos da rede e a modos internos do material, foi possível fornecer-se um quadro sobre as cinco diferentes transições de fase. Uma dessas transições, entre 9,3 e 9,9 GPa, que envolve modificações em todas as regiões espectrais, aponta claramente para uma transição de fase sólido-sólido com mudança de grupo espacial do cristal. Todas as transições de fase são reversíveis, uma vez que o espectro Raman original é recuperado quando a pressão é relaxada de 30 GPa à pressão atmosférica. Uma análise do comportamento da freqüência do modo associado à torção do NH3+ em função da pressão e a conexão com as dimensões das ligações de hidrogênio é apresentada, bem como é fornecida uma comparação do presente resultado com outros resultados já publicados na literatura. Finalmente, são fornecidos os dados relativos aos ajustes experimentais d/dP das freqüências de todos os modos vibracionais em função da pressão no intervalo completo de pressão investigad
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/8138 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Silva, José de Arimatéa Freitas e |
| Contributors | Lima Júnior, José Alves de, Freire, Paulo de Tarso Cavalcante |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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