Publicação: Espectroscopia Raman por elipsometria aplicada a moléculas orgânicas
Carregando...
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Coleções
Área do conhecimento
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Autores
Orientador
Coorientador
Campana, Patrícia Targon
Resumo
Neste trabalho mostramos o potencial da técnica espectroscopia Raman por elipsometria (ERS
- abreviação do inglês ellipsometric Raman spectroscopy) em obter informações adicionais
sobre as estruturas de diversos materiais orgânicos, complementares à outras técnicas de
espectroscopia óptica, através do estudo da polarização da luz espalhada. A técnica ERS foi
desenvolvida no grupo de espectroscopia de materiais e apresentada pela primeira vez para a
comunidade cientifica no artigo de minha autoria e colaboradores intitulado “Ellipsometric
Raman Spectroscopy” publicado em 2016. O ERS relaciona a polarização da luz espalhada,
através do cálculo dos parâmetros de Stokes, com a estrutura das moléculas. Através dos
parâmetros de Stokes calcula-se diversos parâmetros físicos, por exemplo, grau de polarização
(𝑃) e fator de assimetria (𝑔), este último pode ser relacionado ao sinal de atividade óptica
Raman (ROA – abreviação do inglês Raman optical activity) que é utilizado para caracterizar
estruturas secundárias de proteínas. No poli (metil metacrilato) (PMMA) foi analisado a
interação polímero-solvente em clorofórmio, tetrahidrofurano (THF) e tolueno. O ERS
demonstrou que os solventes clorofórmio e THF interagem com a matriz polimérica de forma
anisotrópica, principalmente com o ramo metil e o tolueno de forma isotrópica nas regiões
analisadas. Além disso, ela foi capaz de identificar as temperaturas relaxações térmicas 𝛾 e 𝛽
do PMMA. Na albumina do soro bovino (BSA – abreviação do inglês bovine serum albumin)
foi estudada sua conformação estrutural na mudança de ambiente químico de pH 2 a 12. Para
analisar esta mudança foram realizadas medidas de absorção óptica, dicroísmo circular,
fotoluminescência, espalhamento Raman e verificou-se a total concordância destes resultados
com a literatura. Através da técnica ERS, por ser uma técnica capaz de observar mudanças
localizadas, foi observada de que os aminoácidos aromáticos rotacionam em relação a cadeia
principal de uma forma que em pH mais ácidos eles se desmascaram de dentro da estrutura da
BSA e para meios mais básicos eles se incrustam mais na proteína. Essa é somente uma das
informações adicionais retiradas pelo ERS, no texto será abordado outras informações muito
relevantes. O polímero conjugado quiral (1R, 2R) diaminociclohexano, que é um material novo
na literatura e foi estudado na sua forma polimérica (nomeada neste trabalho de SW254) e na
forma de oligômero (nomeada neste trabalho de SW203). Para a caracterização óptica utilizouse
as mais variadas técnicas espectroscópicas, entre elas, o dicroísmo circular de excitação e o
ERS. Dentre vários resultados relevantes, destacam-se a capacidade de controlar a polarização
da luz através do comprimento de excitação e a assimetria causada pelo acoplamento éxciton
entre os grupos benzenos e estilbenzenos. Essas duas características fazem do (1R, 2R)
diaminociclohexano um material promissor, podendo ser utilizado para a fabricação de
metamateriais.
Abstract
In this work we show the potencial of the ellipsometric Raman spectroscopy technique (ERS)
in obtaining additional information about the structures of various organic materials,
complementary to other optical spectroscopy techniques, through the study of polarization of
the scattered light. The ERS technique was developed in the material spectroscopy group and
presented for the first time to the scientific community in an article by me and collaborators
entitled "ellipsometric Raman spectroscopy" published in 2016. The ERS relates the
polarization of scattered light by calculating Stokes parameters, with the structure of molecules.
Through the Stokes parameters, several physical parametersare calculated, for example, degree
of polarization (P) and asymmetry factor (g), the latter can be related to the Raman optical
activity signal (ROA - short for Raman optical activity) which is used to characterize secondary
protein structures. In the poly (methyl methacrylate) (PMMA), the polymer-solvent interaction
in chloroform, tetrahydrofuran (THF) and toluene was analyzed. The ERS demonstrated that
the solvents chloroform and THF interact with the polymeric matrix in an anisotropic manner,
mainly with the methyl branch and toluene in an isotropic manner in the analyzed regions. In
addition, she was able to identify the temperature relaxations 𝛾 and 𝛽 of the PMMA. In bovine
serum albumin (BSA - short for bovine serum albumin), its structural conformation in changing
the chemical environment from pH 2 to 12 was studied. In order to analyze this change, optical
absorption, circular dichroism, photoluminescense, Raman scattering measurements were
performed and tia total agreement of these resulta with the literature was verified. Through the
ERS technique, as it is a technique capable of observing localized changes, it was observed that
the aromatic amino acids rotate in relation to the main chain in a way that at more acidic pH
they are unmasked from within the BSA structure and for more basic means they get more
embedded in the protein. This is just one of the additional information removed by the ERS, in
the text other surprising information will be addressed. The chiral conjugated polymer (1R, 2R)
diaminocyclohexane, which is a new material in the literature and was studied in its polymeric
form (named in this work by SW254) and in the form of oligomer (named in this job by
SW203). For the optical characterization the most varied spectroscopic technique were used,
among them, the circular excitation dichroism and the ERS. Among several relevant results, we
highlight the ability to control the polarization of light through the excitation length and the
asymmetry caused by exciton coupling between the benzene and stylbenzene groups. Dias e
tão characteristics make (1R, 2R) diaminocyclohexane a promising material and can be used
for the manufacture of metamaterials.
Palavras-chave
Fotofísica, Proteínas, PMMA, BSA, ERS, Photophysics, Polymers, Proteins
Citação
BASILIO, Fernando Costa. Espectroscopia Raman por elipsometria aplicada a
moléculas orgânicas. 2020. 210 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.307.
Coleções
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto