DL-norvalina

A DL-norvalina (ácido 2-aminopentanoico) destaca-se por sua semelhança com a valina e por sua importância na aplicação em diversos campos. A presente investigação foi parte do trabalho de mestrado do estudante Lucas S. L. Olivier, que teve como orientador o Prof. José Alves de Lima Jr., atual coordenador do LAP-UFC. Neste estudo, investigou-se as propriedades vibracionais e a estabilidade estrutural de monocristais de DL-norvalina sob condições de altas pressões utilizando espectroscopia Raman. Os cristais apresentam simetria monoclínica com oito moléculas por célula unitária (Z = 8), pertencentes ao grupo espacial C2/c, conforme confirmado por difração de raios X em pó. Cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade foram realizados em uma única molécula em sua forma zwitteriônica para respaldar os achados experimentais. Os espectros Raman da DL-norvalina sob condições extremas de pressão, entre 10⁻⁴ GPa e 8,2 GPa, foram obtidos utilizando uma célula de bigorna de diamante com membrana. Foram observadas mudanças em três valores de pressão: (i) a 0,1 GPa, (ii) a 1,7 GPa e (iii) em torno de 4 GPa. Em (i) e (ii), alterações na região dos modos externos, relacionados à rede cristalina, e dos modos internos sugerem transições de fase associadas às conformações da molécula. Em (iii), a presença de desordem ou perda da estrutura cristalina é evidente. [L.S.A. Olivier, R.S. Silva, J.A.S. Silva, D.L.M. Vasconcelos, J.A. Lima Jr., Journal of Molecular Structure 1337, 142165 (2025)].

Carbono sob pressão dinâmica

Compreender e contemplar a estabilidade estrutural dos materiais sob condições extremas é uma das áreas fundamentais de pesquisa mais ativas, fornecendo informações essenciais sobre os aspectos da estabilidade. Em experimentos de compressão estática o módulo de compressibilidade volumétrica foi considerado um fator-chave para determinar com precisão a estabilidade dos materiais. No entanto, sob condições dinâmicas (choques acústicos), os materiais podem sofrer transições de fase independentemente de seus módulos de compressibilidade, o que levanta diversas questões sobre a estabilidade estrutural em tempo real desses materiais. Em experimentos realizadas na China - ainda não temos esta disponibilidade no LAP-UFC, mas esperamos poder implementá-las no futuro (a contribuição do nosso laboratório neste artigo foi apenas no sentido de auxiliar na interpretação dos resultados) - explorou-se a pressão dinâmica num sistema particular. Para fornecer informações diretas sobre a capacidade de transição de fase induzida por ondas de choque acústico, no trabalho cuja capa é apresentada abaixo, escolheu-se três estruturas de carbono com diferentes módulos de compressibilidade: o carbono amorfo tetraédrico (ta-C), o grafite e o grafeno, de modo que sua estabilidade estrutural pudesse ser examinada sob diferentes condições de choque - especificamente após exposição a 0, 250, 500 e 750 choques. Com base em resultados de espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons por raios X, identificou-se que o ta-C se transformou em grafite altamente ordenado após 750 choques, enquanto as estruturas de grafite e grafeno não passaram por nenhuma transição estrutural. Pela primeira vez na literatura, introduz-se o parâmetro de condutividade térmica como um fator-chave comum para explicar os resultados observados sob condições de choque, constatando-se que materiais com menor condutividade térmica tendem a sofrer transições estruturais com mais facilidade, enquanto o oposto ocorre para materiais com maior condutividade térmica. Acreditamos que as estruturas de grafite e grafeno demonstram estabilidade sob condições de choque justamente por possuírem alta condutividade térmica (tal correlação não desqualifica, eventualmente, outras correlações, mas que não foram exploradas neste trabalho). A abordagem proposta foi comparada com resultados previamente publicados sob condições semelhantes, revelando-se compatível com a interpretação atual. De acordo com os resultados observados, a ordem de estabilidade estrutural é a seguinte: ta-C < grafite < grafeno, indicando que a ordem de estabilidade dessas três estruturas de carbono é completamente diferente daquela observada sob compressão estática.  [Sivakumar Aswathappa, Lidong Dai, Sahaya Jude Dhas Sathiyadhas, Raju Suresh Kumar, P.T.C. Freire, Cathrin Lims Selvakumar, Phuong V. Pham, Diamond & Related Materials 153, 112034 (2025)].