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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.2005.tde-28112006-141248
Documento
Autor
Nome completo
Antonio Carlos Sant'Ana
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2005
Orientador
Banca examinadora
Temperini, Márcia Laudelina Arruda (Presidente)
Constantino, Carlos José Leopoldo
Salvatori, Maria Cecília Barbosa da Silveira
Torresi, Susana Inês Cordoba de
Vielstich, Teresa Benita Iwasita de
Título em português
Caracterização do ácido esquárico e materiais derivados por espectrocopia Raman intensificada (uso de substratos metálicos SERS de alto desempenho)
Palavras-chave em português
Ácido esquárico
Espectroscopia Raman
Filmes finos metálicos
SERS
Resumo em português
Nesta tese foram utilizadas as espectroscopias de espalhamento Raman intensificado pela superficie(Surface-EnhancedRaman Scattering- SERS) e Raman ressonante para monitorar a adsorção e o comportamento faradáico do ácido esquárico e seus derivados, além de um sal de transferência de carga de esquarato e tetratiofulvaleno e dois copolímeros de esquarato e pirróis. Outro tema desenvolvido neste estudo foi a construção de substratos SERS-ativos de elevado desempenho. A técnica SERS tem sido campo de grande interesse desde a detecção do espectro aman de uma única molécula, em 1997.O desenvolvimento de substratos SERS-ativos de elevado desempenho depende da apropriada manipulação de superficies metálicas nanoestruturadas, o que nos levou a adquirir conhecimento na síntese destes substratos. Colóides e filmes de Ag e Au foram preparados e seu desempenho SERS comparado com a superficie de eletrodos ativados por ciclos de oxidação-redução. A intensificação obtida para esses filmes foi comparávelà observada em eletrodos. O ânion esquarato, produto da dupla desprotonação do ácido esquárico, apresenta substancial delocalização de carga, sendo amplamente usado na síntese de materiais orgânicos condutores. Foram realizadas as caracterizações vibracionais do ácido esquárico, hidrogeno-esquarato e esquarato, além de seu radical, através da técnica SERS. Baseado nos resultados experimentais, um mecanismo de adsorção destas espécies sobre eletrodos de Au e filmes de ilhas de Ag ou Au foi proposto. Os resultados SERS também mostram que o ácido esquárico adsorvido sobre Au é decomposto em um processo catalisado pela superficie metálica, emboraestas espécies sejam muito estáveis em solução. Baseado nos resultados SERS do tetratiofulvaleno e de suas espécies oxidadas, foi eletroquimicamente, e formado pelo radical-cátion tetratiofulvaleno e o radical-ânion esquarato. Os elevados fatores de intensificação de Raman ressonante e SERS do tetratiofulvaleno impediram a detecção do esquarato no sal de transferência de carga. Duas poliesquaraínas polí(1-metilpirrol-co-ácido esquárico) e poli(1-dodecilpirrol-coácido esquárico) foram sintetizadas e caracterizadas pelas espectroscopias Raman ressonante, SERS e ressonância paramagnética de spin (EPR). Estes resultados nos levaram a propor uma estrutura polimérica diferente da apresentada pela literatura. Nossos resultados mostraram a presença de um radical orgânico delocalizado, do ânion esquarato protonadoe de dicátions similares aos presentes no polipirrol.
Título em inglês
Characterization of squaric acid and derived materials by enhanced Raman spectroscopy (use of high performance metallic SERS substrates)
Palavras-chave em inglês
Metallic thin films
Raman spectroscopy
SERS
Squaric acid
Resumo em inglês
In this Thesis Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) and resonance Raman spectroscopy were used for monitoring the adsorption and faradaic behavior of squaric acid and its derived species. In addition, the charge transfer salt of squarate and tetrathiofulvalene and the copolymers of squarate and pyrroles were also studied. Another theme developed in this study was the manufacturing of. high performance SERS-active substrates. SERS technique has been a field of great interest since the detection of a single molecule Raman spectrum in 1997. The development of high perforrnance SERS-active substrates depends on the proper manipulation of nanostructured metal surfaces, and order to acquire know-how in the synthesis of such substrates. Ag and Au island films as well as colloid substrates were prepared and compared with electrode surfaces SERS activated by oxidation-reduction cycles. The enhancement factor obtained for such films is comparable to those observed in electrodes. The squarate anion, product of the double deprotonation of squaric acid, shows substantial charge delocalization, being largely used in the synthesis of conducting organic materiaIs. The vibrational characterization of squaric acid, hydrogen-squarate, squarate as well as its radical was carried out from the SERS data. Based on the experimental data an adsorption mechanism of such species on Au electrodes and Au or Ag islands was proposed. SERS results also show that squaric acid adsorbed on Au is decomposed in a process catalyzed by the metal surface, although in solution it proves to be a very stable specles. The vibrational characterization of an electrochemically forrned charge transfer salt between tetrathiofulvalene radical-cation and squarate radical-anion was done based on the SERS data of tetrathiofulvalene and its oxidation species. The large resonance Raman and SERS enhancement factors of tetrathiofulvalene preclude the detection of the squarate species in the charge transfer salt. Two polysquaraines: poly(1-methylpyrrole-co-squaric acid) and poly(1-dodecylpyrrole-co-squaric acid) were synthesized and characterized by resonance Raman, SERS and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR) techniques. The results lead us to propose a polymeric structure different from that present in the literature. Our data showed a delocalized organic radical in the polymeric matrices together with dications similar to those present in polypirrole and protonated squarate anion.
 
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tomo_unico.pdf (3.45 Mbytes)
Data de Publicação
2007-03-22
 
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