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Title in Portuguese: Espectroscopia Raman dos aminoácidos L-metionina e DL-alanina e de nanotubos de carbono
Author: Lima Júnior, José Alves de
Advisor(s): Freire, Paulo de Tarso Cavalcante
Co-advisor(s): Crivellenti, Volia Lemos
Keywords: Física da matéria condensada
Cristais
Cristais
Nanotubos de carbono
Efeito Raman intensificado por superfícies
Pressão hidrostática
Transição de fase
Issue Date: 2008
Citation: LIMA JÚNIOR, J. A. Espectroscopia Raman dos aminoácidos L - metionina e DL - alanina e de nanotubos de carbono. 2008. 187 f. Tese (Doutorado) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
Abstract in Portuguese: No presente trabalho foram realizadas medidas de espalhamento Raman polarizado em cristais de L-metionina e de DL-alanina (dois aminoácidos) e em diversas amostras de nanotubos de carbono de parede simples (SWNT). As medidas de espalhamento Raman em cristais de L-metionina foram realizadas no intervalo espectral entre 50 cm-1 e 3100 cm-1 desde a temperatura ambiente até a temperatura de 17 K. No intervalo de temperatura estudado a estrutura da L-metionina manteve-se estável. À temperatura ambiente também foram realizadas medidas Raman em altas pressões hidrostáticas. A máxima pressão atingida foi de 4,7 GPa e diversas modificações nos modos associados às unidades CO2, NH3, CC, CS, CH, CH2 e CH3 sugerem que a L-metionina sofre um transição estrutural de fase em torno de 2,1 GPa com histerese de aproximadamente 0,8 GPa. No cristal de DL-alanina foram realizadas medidas de espalhamento Raman no intervalo de temperatura de 15 K a 295 K. Embora nenhuma mudança significativa tenha sido observada neste intervalo de temperatura, os resultados são importantes para se entender o comportamento de uma molécula fundamental na constituição das proteínas. Medidas de espalhamento Raman em SWNT’s foram realizadas em amostras preparadas pela técnica de arco voltáico, utilizando-se vários catalisadores metálicos. As amostras foram divididas em duas séries: A primeira com os catalisadores à base de MnNiCo e a segunda à base de FeNiCo. Em ambas as séries observou-se que a inserção de Cério (Ce) foi responsável por tornar a distribuição de diâmetros do subconjunto ressonante com a energia 2,41 eV mais estreita. Além disso, o máximo da distribuição é deslocado para o azul, provavelmente em conseqüência da seleção de tubos de menor diâmetro dentro do subconjunto estudado. A inserção de Zircônio (Zr) à segunda série não trouxe mudanças significativas. Foram realizadas medidas de espalhamento Raman em função da pressão hidrostática em uma amostra comercial de SWNT. Como fluido transmissor foram utilizadas soluções de dois surfactantes: o dodecil sulfato de sódio (SDS) e o ácido plurônico F127 (F127). Devido à baixa relação sinal-ruído, não foi possível estudar o comportamento dos modos de respiração radial (RBM), mas pela descontinuidade do gráfico da freqüência em função da pressão dos modos tangenciais em aproximadamente 2 GPa é provável que os nanotubos sofram uma transição de fase estrutural nessa pressão, com deformação da seção circular dos tubos como predito por estudos teóricos. Dois conjuntos de amostras contendo diferentes níveis de inserção de lítio também foram estudados por espectroscopia Raman. Cada conjunto era formado por uma amostra sem lítio, uma com lítio e a terceira com inserção parcial de lítio (obtida pela lavagem da amostra que contém lítio). Nos dois conjuntos a inserção foi eficiente, contudo o mecanismo de inserção é diferente de uma série para outra. Na primeira série o catalisador utilizado para a inserção de lítio foi LiNi0,5Co0,5O2. Com este composto o lítio é intercalado intersticialmente e pode ser removido quase que completamente pela lavagem da amostra. Já na segunda série o composto utilizado foi LiCO3/NiO/CoO o que fez com que o lítio fosse intercalado dentro dos tubos de modo a não ser removido pela lavagem da amostra.
Abstract: This work describes polarized Raman scattering measurements in L-methionine and in DL-alanine (two amino acids) crystals and in several samples of single-walled carbon nanotubes (SWNT). In L-methionine crystal the Raman spectra were obtained from 17 K to 295 K in the spectral range from 50 cm-1 to 3100 cm-1, but no indication of a phase transition was observed. At room temperature, Raman scattering measurements were also performed for pressure up to 5 GPa. Several changes observed in the spectra were interpreted as due to structural phase transition undergone by L-methionine crystal at ~ 2.1 GPa. The results for decompression show that the phase transition is reversible with a hysteresis of ~ 0.8 GPa. In DL-alanine crystal the Raman spectra were obtained at temperatures from 15 K to 295 K over the spectral range 50 cm-1 - 3100 cm-1. No evidence of structural phase transition was found in this range of temperature, although information about diverse modes of the crystal were furnished. Samples of SWNT’s studied were prepared with metallic catalysts using the arc voltaic method. MnNiCo was the main compound of the first series and FeNiCo, the main compound of the second. In both sets it was observed that Cerium (Ce) insertion induces in the sub-set, probed with the 2.41 eV excitation energy, a narrowing of the diameter distribution favoring the tubes with smaller diameter. The Raman scattering measurements in a commercial sample of SWNT’s show a discontinuity at about 2 GPa. The discontinuity was represented by a changing in the slope of the frequency versus pressure for tangential modes. The measurement was performed twice, using two different solutions of surfactants, sodium dodecil sulfate (SDS) and plurocic acid F127 (F127), and the results were similar. The anomaly was interpreted as due to the deformation of the tubes as predicted theoretically. Two sets of three samples of SWNT’s containing different levels of lithium insertion were also analyzed by Raman spectroscopy. Each set of sample was formed by a sample with lithium, a sample without lithium and a sample with partial insertion of lithium. The results show that the lithium is efficiently intercalated with both lithium containing compound (LiCO3/NiO/CoO and LiNi0.5Co0.5O2), but the mechanism of intercalation differs from one to the other. The intercalation is unstable when lithium is intercalated interstitially (LiNi0.5Co0.5O2) and it can be removed almost completely by washing the sample, but if the lithium is intercalated inside the tubes (LiCO3/NiO/CoO) it can not be removed by the same process.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/8057
metadata.dc.type: Tese
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