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Tipo do documento: Dissertação
Título: Crescimento e caracterização de cristais de cloreto, brometo e clorobrometo de bis-glicina
Título(s) alternativo(s): Growth and characterization of bis-glycine chloride, bromide and chlorobromide crystals
Autor: LOPES, Jardel Bruno de Oliveira 
Primeiro orientador: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Primeiro membro da banca: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Segundo membro da banca: MACEDO, Ana Angélica Mathias
Resumo: A maioria das pesquisas na área de crescimento de cristais se direciona pela busca por cristais que possam ser utilizados como um conversor de frequência fidedigno, os quais precisam ter um bom coeficiente óptico não-linear (NLO), ampla faixa de transparência na região do espectro visível, elevada estabilidade térmica, alto limiar de dano, alta resistência mecânica, facilidade de crescimento e baixo custo de produção. Os cristais semiorgânicos visam combinar propriedades dos materiais inorgânicos e dos compostos puramente orgânicos com o intuito de potencializar suas propriedades para as aplicações optoeletrônicas. Devido ao seu comportamento anfótero, a glicina pode reagir tanto com cátions como com ânions formando muitos complexos com íons metálicos por meio de ligação iônica ou ainda formando sais semiorgânicos com íons da série dos halogênios que se estabilizam por meio de ligações de hidrogênio e/ou forças de Van der Waals. Isso leva a glicina a ser o aminoácido mais extensivamente estudado. Este trabalho tem por objetivo a síntese e caracterização de cristais de brometo de bis-glicina (BGHBr), cloreto de bis-glicina (BGHCl) e do cristal inédito de clorobrometo de bis-glicina (BGHClBr) promovido pela mistura das soluções de crescimento dos cristais citados anteriormente na proporção equimolar. Os três cristais foram crescidos pela técnica de evaporação lenta do solvente, os quais foram cultivados após um período médio de 7 a 8 semanas e caraterizados pelas seguintes técnicas: fluorescência de raios X, difração de raios X conjuntamente com o refinamento de estruturas pelo método de Rietveld, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia Raman, calorimetria exploratória diferencial, XRD em função da temperatura. Por meio das análises de XRF foi possível confirmar que os íons Cle Brentraram na estrutura do cristal de BGHClBr em concentrações praticamente iguais. As análises de XRD à temperatura ambiente em conjunto com o refinamento de estruturas pelo Método de Rietveld comprovaram que os cristais sintetizados são isomorfos estruturais possuindo estrutura ortorrômbica (grupo espacial P212121). Os parâmetros de rede das amostras de BGHBr e BGHCl estão de acordo com o que foi reportado na literatura, apresentando diferença menor que 1% e os parâmetros do cristal de BGHClBr possui valores intermediários aos dos outros dois cristais, indicando o desenvolvimento de um novo cristal. As atribuições para as bandas apresentadas no espectro de FTIR e Raman confirmaram a existência de duas diferentes moléculas de glicina presente nos cristais. Uma delas está na forma dipolar (NH3 +CH2COO- ) e a outra na forma catiônica (NH3 +CH2COOH). Além disto, pode se notar a semelhança entre os três espectros indicando que os três cristais possuem os mesmo grupos funcionais. Os espectros Raman mostram que os modos internos apresentaram-se praticamente iguais em algumas regiões, indicando o isomorfismo entre as três amostras e que os modos de rede são diferentes para os três cristais. Desta forma, estes resultados estão em concordância com as análises de DRX confirmando o desenvolvimento do novo material. As curvas de DSC indicam que o cristal de BGHCl é mais estável com temperatura de fusão em aproximadamente 189 ºC, os outros dois, BGHBr e BGHClBr, apresentaram o mesmo evento na temperatura de aproximadamente 172 °C e 177 ºC, respectivamente. As análises de DRX em função da temperatura indicam a formação e uma nova fase para o cristal de BGHBr em torno de 160ºC. Como os cristais de BGHCl e de BGHBr já têm sua eficiência no processo de geração do segundo harmônico comprovada e devido a estabilidade térmica observada para os três cristais, e tendo em vista que novo cristal desenvolvido neste trabalho é isomorfo estrutural destes sais semiorgânicos, estes materiais são promissores na aplicação em dispositivos óptico não-lineares.
Abstract: Most of the research in the crystal growth area is directed in the search for crystals that are used as a reliable frequency converter, And for this it is necessary good NLO coefficient, wide range of transparency in the visible spectrum region, high thermal stability, high Damage threshold, High mechanical strength, ease of growth and low cost of production. The semiorganic crystals aim to combine properties of inorganic materials and purely organic compounds in order to potentiate their properties for optoelectronic applications. Due to its amphoteric behavior, glycine can react with both cations and anions forming numerous complexes with metal ions by means of ionic bonding or even forming semiorganic salts with ions of the series of halogens that stabilize by means of hydrogen bonds. This leads glycine to be the most extensively studied amino acid. This work aims at the synthesis and characterization of crystals of bis-glycine hydrobromide (BGHBr), bis-glycine hydrochloride (BGHCl) and the unpublished bis-glycine chlorobromide crystal (BGHClBr) promoted by the mixture of the growth solutions of the Crystals previously mentioned in the equimolar proportion. The three crystals were grown by the solvent evaporation technique, which were colleted after an average period of 7 to 8 weeks and characterized by X-ray fluorescence, Xray diffraction techniques in conjunction with the refinement of structures by the Rietveld method, FTIR, Raman spectroscopy, differential scanning calorimetry, of XRD as a function of temperature. By means of the XRF analysis it was possible to confirm that ions Cland Brentered the crystal structure of BGHClBr in almost equal concentrations. The XRD analyzes at room temperature in conjunction with the refinement of structures by the Rietveld Method have shown that the synthesized crystals are structural isomorphs having orthorhombic structure (spatial group P212121). The network parameters of the BGHBr and BGHCl samples are in accordance with what has been reported in the literature, presenting a difference of less than 1% and the crystal parameters of BGHClBr have values intermediate to those of the other two crystals, indicating the development of a new crystal. Assignments for the bands presented in the FTIR and Raman spectrum confirmed the existence of two different glycine molecules present in the crystals. One is in the dipole form (NH3 +CH2COO- ) and the other in cationic form (NH3 +CH2COOH). In addition, the similarity between the three spectra can be noted indicating that the three crystals have the same functional groups. The Raman spectra show that the internal modes were practically the same in some regions, indicating the isomorphism between the three samples and that the network modes are different for the three crystals, and in this way these results are in agreement with the XRD analyzes confirming the development of the new material. The DSC curves indicate that the crystal of BGHCl is more stable with melting temperature at approximately 189 °C, the other two, BGHBr and BGHClBr, exhibited the same event at the temperature of approximately 172 °C and 177 °C, respectively. The XRD analyzes in function of temperature indicate the formation and a new phase for BGHBr crystal at about 160 °C. As the crystals of BGHCl and BGHBr already have their efficiency proven in the process of generation of the second harmonic and due to the thermal stability observed for the three crystals, and considering that new crystal developed in this work is structural isomorph of these semiorganic salts, these materials Are promising in the application in non-linear optical devices.
Palavras-chave: Glicina com Halogênios
Cristais Semiorgânicos
Síntese
Caracterização
Glycine with Halogens
Semiorganic crystals
Synthesis
Characterization
Área(s) do CNPq: Física da Matéria Condensada
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - IMPERATRIZ/CCSST
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: LOPES, Jardel Bruno de Oliveira. Crescimento e caracterização de cristais de cloreto, brometo e clorobrometo de bis-glicina. 2017. 75 f. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais)- Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2017.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/1941
Data de defesa: 5-Jul-2017
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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