Mudança de índice de refração

O estudo de materiais sob pressão muitas vezes revela aspectos bastante interessantes da natureza que só são revelados sob estas condições especiais. Na sequência das fotos abaixo mostra-se o comportamento de um cristal de fluoreto (contendo ítrio) à medida que a pressão é aumentada. De cima para baixo as pressões são de aproximadamente 1,5 GPa, 2,9 GPa, 3,4 GPa, 4,0 GPa e 4,8 GPa. Observa-se que sob alguns valores de pressão o índice de refração da amostra coincide com o índice de refração do meio compressor, de tal modo que o cristal desaparece da imagem, como se tivesse sido dissolvido no meio compressor. Entretanto, quando a pressão atinge um valor mais alto o seu índice de refração modifica-se novamente e o cristal volta a se tornar visível (esse experimento foi realizado no LAP-UFC lá pelos idos de 2003).

L-cisteína clorohidrato monohidratada

Nesse artigo estudou-se as propriedades vibracionais de cristais de L-cisteína clorohidrato monohidratado sob altas pressões, até cerca de 6 GPa. Desse estudo notou-se que o cristal é estável em todo o intervalo de pressão investigado, isso é, a estrutura cristalina original permanece a mesma em todo o intervalo de pressão. É interessante destacar que estudos anteriores mostraram que para esse mesmo intervalo de pressão tanto a L-cisteína quanto a DL-cisteína apresentam modificações estruturais. Isso indica, em uma primeira análise, que a introdução das moléculas de água e os íons HCl aumentam a estabilidade da estrutura. Obviamente, a estabilidade advém de fatores diversos, incluindo a complexa teia de ligações de hidrogênio unido as várias moléculas [J.F. Silva Junior, G.D.S. Souza, C.L. Lima, P.T.C. Freire, G.S. Pinheiro, Vibrational Spectroscopy 98, 92 – 97 (2018)].

L-glutamina

Até o momento vários cristais de aminoácidos tiveram suas propriedades vibracionais investigadas sob condições de altas pressões. O objetivo inicial desses estudos era tentar entender algumas propriedades físicas de materiais que prometiam possuir boas propriedades óticas não lineares. De fato, muitos dos cristais dessa família são não-centro simétricos, o que é uma condição sine qua non para se observar propriedades óticas não lineares. Continuando esse estudo das propriedades vibracionais de aminoácidos, nesse artigo investigou-se a L-glutamina até pressões de cerca de 6 GPa. Inicialmente mostra-se um cálculo de primeiros princípios tipo DFT que fornece os possíveis ângulos de torção das moléculas na célula unitária e a identificação tentativa de todos os modos normais de vibração tal como observados pela espectroscopia Raman. A seguir é feita a descrição dos resultados dos modos normais de vibração, também via espectroscopia Raman, em altas pressões. Os resultados indicam a ocorrência de uma transição de fase reversível em torno de 4 GPa. Essa conclusão não é definitiva. Há a possibilidade também das modificações observadas nos espectros Raman serem interpretadas como devido a mudanças conformacionais das moléculas devido a ligeiras rotações realizadas como consequência do rearranjo das ligações intermoleculares [R.O. Holanda, C.B. Silva, J.G. Silva Filho, C.L. Lima, J.A. Lima Jr., P.T.C. Freire, Vibrational Spectroscopy 98, 69 – 76 (2018).].

óxidos binários

Nesse trabalho observou-se o efeito de altas pressões e altas temperaturas em algumas propriedades físico-químicas de nanocompósitos de óxidos binários CeAl, CeMn e NiAl. No caso do CeMn observou-se mudanças estruturais devido à oxidação da fase MnOx com o aquecimento da amostra. No mesmo material foram observados efeitos de anarmonicidade na rede. No que diz respeito ao CeMn e NiAl, os resultados indicaram que a pressão modifica o comprimento das ligações e reduz as dimensões das partículas. [A.N. da Silva, A.B.S. Neto, A.C. Oliveira,.M.C. Junior, J.A.L. Junior, P.T.C. Freire, J. Mendes Filho, A.C. Oliveira, R. Lang, Spectrochimica Acta A 199, 160 – 167 (2018).]

Memória: XLVII EHPRG

Há nove anos, membros do LAP-UFC participaram do XLVII-th European High Pressure Research Group (EHPRG 47) ocorrido em Paris entre os dias 6 e 11 de setembro de 2009. Esse encontro, que aconteceu no Campus Cordeliers da Univesité Pierre et Marie Curie,  teve como Chairman o Prof. Alain Polian e como Co-Chairmen, Michel Gauthier e Stefan Klotz. Participaram quase 300 cientistas de 24 países, sendo que do Brasil estiveram presentes os Profs. José Alves Lima Jr. e Paulo Freire (Universidade Federal do Ceará), Cleânio Luz Lima e Gardênia de Sousa Pinheiro (atualmente ambos na Universidade Federal do Piauí) e a Profa. Silvete Guerini (Universidade Federal do Maranhão). Nessa conferência foram atribuídos prêmios aos três melhores trabalhos apresentados em poster. Um dos agraciados com esse prêmio era membro do LAP-UFC; foram eles: José Alves de Lima Jr. (Fortaleza, Brazil), Eran Greenberg (Tel Aviv, Israel e Bayreuth, Germany) e Helen Maynard-Casely (Edinburgh, UK). No que diz respeito ainda ao LAP-UFC, cinco trabalhos foram apresentados pelos seus membros: (i) Investigation of L-histidine.HCl.H₂O crystals by Raman spectroscopy under high pressure conditions, G.P. De Sousa, P.T.C. Freire, F.E.A. Melo, J. Mendes Filho, J.A. Lima Jr.; (ii) High-pressure vibrational properties of L-isoleucine crystals, P.T.C. Freire, A.S. Sabino, G.P. De Sousa, C. Luz-Lima, F.E.A. Melo, J. Mendes Filho; (iii) High pressure vibrational properties of L-proline, B.T.O. Abagaro, V. Lemos, P.T.C. Freire, J.A. Lima Jr., F.E.A. Melo, J. Mendes Filho; (iv) High pressure Raman spectra of Na₂MoO4.2H₂O crystals, C. Luz-Lima, P.T.C. Freire, G.D. Saraiva, W. Paraguassu, A.G. Souza Filho, J. Mendes Filho; (v) Raman spectra of deuterated L-alanine crystal sutdied under high pressure conditions, J.A. Lima Jr., R.O. Goncalves, P.T.C. Freire, F.E.A. Melo, J.M. Filho, H.N. Bordallo, D.N. Argyriou, R.J.C. Lima.  Esses trabalhos eram bastante representativos dos temas de pesquisa que estavam sendo desenvolvidos à época pelos estudantes do Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal do Ceará no que diz respeito a estudos com pressão hidrostática, quais sejam, cristais de aminoácidos e cristais de molibdatos. 

Participantes do EHPRG, em Paris, 6 - 11 Setembro 2009.

Modo bending NH3 de semi-orgânicos

Neste artigo foi estudado o modo do tipo bending do NH3 do nitrato mono-L-alaninium e do nitrato de monoglicina através da espectroscopia Raman até 5,5 GPa. Teve-se a curiosidade de se observar os modos de deformação do NH3; sob compressão notou-se um decréscimo nas energias dessas bandas, o que é contrário ao que acontece com outros modos. A interpretação não é direta, mas supos-se que o que acontece é que as ligações N-H...O tornam menos lineares em altas pressões, reduzindo o ângulo de ligação. Tal fato favoreceria a um impedimento da ligação de dobramento. Sugere-se ainda no trabalho a realização de outros estudos para se obter uma visão mais completa sobre o assunto [A.L.O. Cavaignac, R.A. Soares, R.J.C. Lima, P.F. Façanha-Filho, P.T.C. Freire; Crystals 8, 245 (2018). doi:10.3390/cryst8060245].

Clorohidrato de tirosina-L

Um cristal de L-tirosina HCl sob pressão foi investigado sob o escrutínio da espectroscopia Raman no intervalo entre 1 atm e 7 GPa. Inicialmente foi realizada uma identificação dos modos vibracionais em condições ambientes através de cálculos de primeiros princípios tendo sido encontrada uma boa concordância entre os dados experimentais e os calculados. A análise dos modos vibracionais com a pressão não mostram nenhuma grande modificação que possa ser associada a uma transição de fase estrutural. Entretanto, pequenas mudanças na intensidade de algumas bandas bem como pequenas modificações nas curvas que representam a frequência dos modos vibracionais em função da pressão indicam que entre 1.0 e 1.5 GPa as moléculas de tirosina sofrem uma mudança conformacional. Em outras palavras, a estrutura monoclínica original do cristal é estável em todo o intervalo de pressão investigado. Adicionalmente, uma discussão a respeito do papel da cadeia lateral na estabilidade da estrutura também é fornecida.[C.A.A.S.S. dos Santos, J.O. Carvalho, J.G. da Silva Filho, J.L. Rodrigues, R.J.C. Lima, G.S. Pinheiro, P.T.C. Freire, P.F. Façanha Filho, Physica B 531, 35 – 44 (2018)].