A influência do fator de vibração térmica na densidade eletrônica de cristais bidimensionais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da potencialidade a condução do BDT através da densidade eletrônica de estados via tight binding e desenvolvimento de software (B3J)

Neste trabalho nos propomos a fazer um estudo acerca da potencialidade de condução eletrônica no polímero BDT (1,3-benzoditiol 4H-ciclopenta[2,1-b:3,4b’]). O estudo usual de polímeros conjugados é feito de modo a obter sua densidade de estados com diversos tipos e níveis de dopagem. O método de Huckel é o mais utilizado e se baseia na separabilidade das ligações sigma e pi que é possível quando a molécula estudada é plana. Os polímeros conjugados são em sua maioria planos e estão inseridos nesta aproximação. O monômero do BDT apresenta sua geometria fora do plano por apresentar ligações com orbitais sp3. Para contornar esse problema foi desenvolvido o programa B3J, que considera todos os orbitais de valencia (s, px, py e pz). O programa B3J calcula a densidade de estados de sistemas poliméricos. O estudo das bandas do BDT foi feito com este software. Calculamos a densidade de estados do sistema neutro e com diversos níveis de dopagem, com distribuição aleatória e ordenada dos defeitos, dopagem do tipo n e do tipo p. O comportamento do quadrado do coeficiente da expansão da função de onda foi obtido para polímeros de até 20 monômeros. Estes cálculos foram obtidos com geometrias dos métodos AM1 e PM3. Obtivemos os espectros de absorção de oligômeros a fim de inferir seu comportamento para um polímero. Foram utilizados cálculos de otimização de geometria através dos métodos semi-empíricos AM1 e PM3 e ZINDO/S e o método DFT. Em outro objetivo desta monografia há o estudo do aproveitamento de tetrâmeros de BDT como dispositivos eletrônicos. Tais oligômeros foram otimizados em diversos valores de potencial elétrico, com a inserção em suas cadeias de moléculas doadoras e aceitadoras para induzir um aumento no momento de dipolo da mesma.

Índice de aromaticidade baseado na deslocalização, degenerescência e densidade (D3BIA) para acenos e moléculas homoaromáticas

The aromaticity index is an important tool for the investigation of aromatic molecules. This work consists on new applications of the aromaticity index developed by teacher Caio Lima Firme, so-called D3BIA (density, delocalization, degeneracy-based index of aromaticity). It was investigated its correlation with other well-known aromaticity indexes, such as HOMA (harmonic oscillator model of aromaticity), NICS (nucleus independent chemical shielding), PDI (para-delocalization index), magnetic susceptibility (), and energetic factor in the study of aromaticity of acenes and homoaromatic species based on bisnoradamantanyl cage. The density functional theory (DFT) was used for optimization calculations and for obtaining energetic factors associated with aromaticity and indexes HOMA and NICS. From quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) it was obtained the indexes D3BIA, PDI and . For acenes, when the over-mentioned indexes were applied it was observed no correlation except for D3BIA and HOMA (R2=0.752). For bisnoradamantenyl dication and its derivatives, it was obtained a good correlation between D3BIA and NICS. Moreover, it was evaluated solely one of the factors used on D3BIA calculation, the delocalization index uniformity (DIU), so as to investigate its possible influence on stability of chemical species. Then, the DIU was compared with the formation Gibbs free energy of some pairs of carbocations, isomers or not, which each pair had small difference in point group symmetry and no difference among other well-known stability factors. The obtained results indicate that DIU is a new stability factor related to carbocations, that is, the more uniform the electron density delocalization, the more stable the is carbocation. The results of this work validate D3BIA and show its importance on the concept of aromaticity, indicating that it can be understood from degeneracy of atoms belonging the aromatic site, the electronic density in the aromatic site and the degree of uniformity of electron delocalization

Confinamento de fónons ópticos em estruturas piezoelétricas periódicas e quasiperiódicas

We study the optical-phonon spectra in periodic and quasiperiodic (Fibonacci type) superlattices made up from III-V nitride materials (GaN and AlN) intercalated by a dielectric material (silica - SiO2). Due to the misalignments between the silica and the GaN, AlN layers that can lead to threading dislocation of densities as high as 1010 cm−1, and a significant lattice mismatch (_ 14%), the phonon dynamics is described by a coupled elastic and electromagnetic equations beyond the continuum dielectric model, stressing the importance of the piezoelectric polarization field in a strained condition. We use a transfer-matrix treatment to simplify the algebra, which would be otherwise quite complicated, allowing a neat analytical expressions for the phonon dispersion relation. Furthermore, a quantitative analysis of the localization and magnitude of the allowed band widths in the optical phonon s spectra, as well as their scale law are presented and discussed

Desenvolvimento de um novo complexo macrocíclico do sistema cobalto cyclam

In this work were synthesized and studied the spectroscopic and electrochemical characteristics of the coordination compounds trans-[Co (cyclam)Cl2]Cl, trans- Na[Co(cyclam)(tios)2], trans-[Co(en)2Cl2]Cl and trans-Na[Co(en)2(tios)2], where tios = thiosulfate and en = ethylenediamine. The compounds were characterized by: Elemental Analysis (CHN), Absorption Spectroscopy in the Infrared (IR), Uv-Visible Absorption Spectroscopy, Luminescence Spectroscopy and Electrochemistry (cyclic voltammetry). Elemental Analysis (CHN) suggests the following structures for the complex: trans- [Co(cyclam)Cl2]Cl.6H2O and trans-Na[Co(cyclam)(tios)2].7H2O. The electrochemical analysis, when compared the cathodic potential (Ec) processes of the complexes trans- [Co(cyclam)Cl2]Cl and trans-[Co(en)2Cl2]Cl, indicated a more negative value (-655 mV) for the second complex, suggesting a greater electron donation to the metal center in this complex which can be attributed to a greater proximity of the nitrogen atoms of ethylenediamine in relation to metal-nitrogen cyclam. Due to the effect of setting macrocyclic ring to the metal center, the metal-nitrogen bound in the cyclam are not as close as the ethylenediamine, this fact became these two ligands different. Similar behavior is also observed for complexes in which the chlorides are replaced by thiosulfate ligand, trans-Na[Co(en)2(tios)2] (-640 mV) and trans-Na[Co(cyclam)(tios)2] (-376 mV). In absorption spectroscopy in the UV-visible, there is the band of charge transfer LMCT (ligand p d* the metal) in the trans-Na[Co(cyclam)(tios)2] (350 nm, p tios  d* Co3+) and in the trans-Na[Co(en)2(tios)2] (333 nm, p tios d* Co3+), that present higher wavelength compared to complex precursor trans- [Co(cyclam)Cl2]Cl (318 nm, pCl  d* Co3+), indicating a facility of electron density transfer for the metal in the complex with the thiosulfate ligand. The infrared analysis showed the coordination of the thiosulfate ligand to the metal by bands in the region (620-635 cm-1), features that prove the monodentate coordination via the sulfur atom. The νN-H bands of the complexes with ethylenediamine are (3283 and 3267 cm-1) and the complex with cyclam bands are (3213 and 3133 cm-1). The luminescence spectrum of the trans-Na[Co(cyclam)(tios)2] present charge transfer band at 397 nm and bands dd at 438, 450, 467, 481 and 492 nm.

Estudo teórico QTAIM e DFT dos compostos de coordenação: efeito quelato, titanocenos e ligação química

This work is a study of coordination compounds by quantum theory of atoms in molecules (QTAIM), based on the topological analysis of the electron density of molecular systems, both theoretically and experimentally obtained. The coordination chemistry topics which were studied are the chelate effect, bent titanocene and chemical bond in coordination complexes. The chelate effect was investigated according to topological and thermodynamic parameters. The exchange of monodentate ligands on polydentate ligands from same transition metal increases the stability of the complex both from entropy and enthalpy contributions. In some cases, the latter had a higher contribution to the stability of the complex in comparison with entropy. This enthalpic contribution is explained according to topological analysis of the M-ligand bonds where polidentate complex had higher values of electron density of bond critical point, Laplacian of electron density of bond critical point and delocalization index (number of shared electrons between two atoms). In the second chapter, was studied bent titanocenes with bulky cyclopentadienyl derivative π-ligand. The topological study showed the presence of secondary interactions between the atoms of π-ligands or between atoms of π-ligand and -ligand. It was found that, in the case of titanocenes with small difference in point group symmetry and with bulky ligands, there was an nearly linear relationship between stability and delocalization index involving the ring carbon atoms (Cp) and the titanium. However, the titanocene stability is not only related to the interaction between Ti and C atoms of Cp ring, but secondary interactions also play important role on the stability of voluminous titanocenes. The third chapter deals with the chemical bond in coordination compounds by means of QTAIM. The quantum theory of atoms in molecules so far classifies bonds and chemical interactions in two categories: closed shell interaction (ionic bond, hydrogen bond, van der Waals interaction, etc) and shared interaction (covalent bond). Based on topological parameters such as electron density, Laplacian of electron density, delocalization index, among others, was classified the chemical bond in coordination compounds as an intermediate between closed shell and shared interactions

Estudo teórico aplicado ao petróleo: estabilidade dos alcenos e recuperação terciária

The present work aims to study the theoretical level of some processes employed in the refining of petroleum fractions and tertiary recovery of this fluid. In the third chapter, we investigate a method of hydrogenation of oil fractions by QTAIM (Quantum Theory of Atoms in Molecules) and thermodynamic parameters. The study of hydrogenation reactions, and the stability of the products formed, is directly related to product improvement in the petrochemical refining. In the fourth chapter, we study the theoretical level of intermolecular interactions that occur in the process of tertiary oil recovery, or competitive interactions involving molecules of non-ionic surfactants, oil and quartz rock where oil is accumulated. Calculations were developed using the semiempirical PM3 method (Parametric Model 3). We studied a set of ten non-ionic surfactants, natural and synthetic origin. The study of rock-surfactant interactions was performed on the surface of the quartz (001) completely hydroxylated. Results were obtained energetic and geometric orientations of various surfactants on quartz. QTAIM was obtained through the analysis of the electron density of interactions, and thus, providing details about the formation of hydrogen bonds and hydrogen-hydrogen systems studied. The results show that the adsorption of ethoxylated surfactants in the rock surface occurs through the hydrogen bonding of the type CH---O, and surfactants derivatives of polyols occurs by OH---O bonds. For structures adsorption studied, the large distance of the surfactant to the surface together with the low values of charge density, indicate that there is a very low interaction, characterizing physical adsorption in all surfactants studied. We demonstrated that surfactants with polar group comprising oxyethylene units, showed the lowest adsorption onto the surface of quartz, unlike the derivatives of polyols

Síntese e caracterização de compostos de coordenação homolépticos e heterolépticos com o ligante ácido kójico

The present work has as main objective to contribute to the coordination chemistry of the ligand kojic acid, with the synthesis and characterization of the homoleptic compounds [Al(kj)3], [Fe(kj)3], [Fe(kj)2], [Cu(kj)2] e [Ru(kj)3], and the new heteroleptic complexes, trans- K2[Fe(kj)2(CN)2] and trans-Na2[Ru(kj)2(CN)2]. The obtained compounds were characterized by vibrational spectroscopy in the infrared region (IV) and Electronic spectroscopy in the ultraviolet and visible region (Uv-Vis). The infrared results indicated the coordination of the bidentate ligand kojic acid, due to reductions in the values of the stretching frequencies of the carbonyl and double bonds, compared to the free ligand for all complexes obtained. The presence of new vibrational modes indicated the change of symmetry of the molecules in the new compounds synthesized. Additionally, the presence of vibrational modes assigned to metal-oxygen also contributed to confirm the ligand coordinating to the metal ions. Through this technique, was also possible to perform correlations of the numbers of vibrational modes, in the region 1400-900 cm-1 and the compounds geometry. The heteroleptic compounds exhibited υC≡N in 2065 and 2053 cm-1, respectively, for the trans-K2[Fe(kj)2(CN)2] and trans-Na2[Ru(kj)2(CN)2], indicating coordination of the cyano ligand to metal ions FeII e RuII. Comparing the obtained values with literature data was possible to identify the complex isomerism as trans. In relation to the results of electronic spectroscopy, studies of pH variation of kojic acid provided information on the distribution of electron density in the molecule, showing characteristic spectral profile of kojic ion and its protonated form (Hkj, kojic acid), with two bands at 215 and 269 nm, or deprotonated (kj-), with bands at 226 and 315 nm. The electronic spectra obtained for all complexes in aqueous medium, in the ultraviolet region, exhibited variations of the energies assigned to kojic acid intraligand transitions while in the visible region, only transitions assigned to charge transfer of iron and ruthenium complex have been identified

Simulação computacional de materiais com elétrons fortemente interagentes: DMRG aplicado a super-redes Hubbard com modulação de condução entre camadas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e caracterização de intermetálicos ordenados binários de ouro: potenciais eletrocatalisadores de reações em células à combustível

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Influência da estrutura de corantes azo na cinética de degradação por processo foto-Feton e ferro zero e na toxicidade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Simulação de perfis nucleares de poço em formações complexas

A identificação e descrição dos caracteres litológicos de uma formação são indispensáveis à avaliação de formações complexas. Com este objetivo, tem sido sistematicamente usada a combinação de ferramentas nucleares em poços não-revestidos. Os perfis resultantes podem ser considerados como a interação entre duas fases distintas: • Fase de transporte da radiação desde a fonte até um ou mais detectores, através da formação. • Fase de detecção, que consiste na coleção da radiação, sua transformação em pulsos de corrente e, finalmente, na distribuição espectral destes pulsos. Visto que a presença do detector não afeta fortemente o resultado do transporte da radiação, cada fase pode ser simulada independentemente uma da outra, o que permite introduzir um novo tipo de modelamento que desacopla as duas fases. Neste trabalho, a resposta final é simulada combinando soluções numéricas do transporte com uma biblioteca de funções resposta do detector, para diferentes energias incidentes e para cada arranjo específico de fontes e detectores. O transporte da radiação é calculado através do algoritmo de elementos finitos (FEM), na forma de fluxo escalar 2½-D, proveniente da solução numérica da aproximação de difusão para multigrupos da equação de transporte de Boltzmann, no espaço de fase, dita aproximação P₁, onde a variável direção é expandida em termos dos polinômios ortogonais de Legendre. Isto determina a redução da dimensionalidade do problema, tornando-o mais compatível com o algoritmo FEM, onde o fluxo dependa exclusivamente da variável espacial e das propriedades físicas da formação. A função resposta do detector NaI(Tl) é obtida independentemente pelo método Monte Carlo (MC) em que a reconstrução da vida de uma partícula dentro do cristal cintilador é feita simulando, interação por interação, a posição, direção e energia das diferentes partículas, com a ajuda de números aleatórios aos quais estão associados leis de probabilidades adequadas. Os possíveis tipos de interação (Rayleigh, Efeito fotoelétrico, Compton e Produção de pares) são determinados similarmente. Completa-se a simulação quando as funções resposta do detector são convolvidas com o fluxo escalar, produzindo como resposta final, o espectro de altura de pulso do sistema modelado. Neste espectro serão selecionados conjuntos de canais denominados janelas de detecção. As taxas de contagens em cada janela apresentam dependências diferenciadas sobre a densidade eletrônica e a fitologia. Isto permite utilizar a combinação dessas janelas na determinação da densidade e do fator de absorção fotoelétrico das formações. De acordo com a metodologia desenvolvida, os perfis, tanto em modelos de camadas espessas quanto finas, puderam ser simulados. O desempenho do método foi testado em formações complexas, principalmente naquelas em que a presença de minerais de argila, feldspato e mica, produziram efeitos consideráveis capazes de perturbar a resposta final das ferramentas. Os resultados mostraram que as formações com densidade entre 1.8 e 4.0 g/cm³ e fatores de absorção fotoelétrico no intervalo de 1.5 a 5 barns/e^-, tiveram seus caracteres físicos e litológicos perfeitamente identificados. As concentrações de Potássio, Urânio e Tório, puderam ser obtidas com a introdução de um novo sistema de calibração, capaz de corrigir os efeitos devidos à influência de altas variâncias e de correlações negativas, observadas principalmente no cálculo das concentrações em massa de Urânio e Potássio. Na simulação da resposta da sonda CNL, utilizando o algoritmo de regressão polinomial de Tittle, foi verificado que, devido à resolução vertical limitada por ela apresentada, as camadas com espessuras inferiores ao espaçamento fonte - detector mais distante tiveram os valores de porosidade aparente medidos erroneamente. Isto deve-se ao fato do algoritmo de Tittle aplicar-se exclusivamente a camadas espessas. Em virtude desse erro, foi desenvolvido um método que leva em conta um fator de contribuição determinado pela área relativa de cada camada dentro da zona de máxima informação. Assim, a porosidade de cada ponto em subsuperfície pôde ser determinada convolvendo estes fatores com os índices de porosidade locais, porém supondo cada camada suficientemente espessa a fim de adequar-se ao algoritmo de Tittle. Por fim, as limitações adicionais impostas pela presença de minerais perturbadores, foram resolvidas supondo a formação como que composta por um mineral base totalmente saturada com água, sendo os componentes restantes considerados perturbações sobre este caso base. Estes resultados permitem calcular perfis sintéticos de poço, que poderão ser utilizados em esquemas de inversão com o objetivo de obter uma avaliação quantitativa mais detalhada de formações complexas.

Degradação de antibióticos sulfonamidas por processo foto-Feton: identificação de intermediários

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Células solares de ZnO:Ga nanocristalino sensibilizado por corante

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e estudo estrutural de polioxometalatos: propriedades e aplicações

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)