ANÁLISE DAS PROPRIEDADES ÓPTICAS NÃO LINEARES DO CRISTAL C19H17N3O

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Ribeiro, I.N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Valverde, C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)

Resumo

Cálculos ab initio são utilizados para a obtenção de propriedades geométricas e elétricas de moléculas e cristais orgânicos. Utilizando abordagem supermolecular, foram realizados cálculos obtendo as propriedades ópticas não lineares do cristal C19H17N3O como o momento de dipolo, polarizabilidades, primeira e segunda hiperpolarizabilidades. Foi analisada a estrutura da molécula abordada em meio gás e vários solventes. Os cálculos foram realizados utilizando o método da Teoria do Funcional de Densidade (DFT), onde o funcional utilizado foi o cam-b3lyp com um conjunto de funções de base 6-311 + G(d). Com isso foi verificado se o cristal tratado possui relevante em ótica não linear e diferentes meios.

Palavras chaves

Polarizabilidade; Hiperpolarizabilidade; Momento de dipolo

Introdução

O cristal (E)-4-[({4-[(piridin-2- ilmetilideno)amino]fenil} amino)-metil]fenol (EPAF) C19H17N3O é uma base de Schiff e, geralmente, compostos que pertencem a essa base apresentam atividades biológicas e, em muitos casos, propriedades anticancerígenas, anti-inflamatória, antibacteriana e antitóxica (LOZIER et al, P. 961, 1975; ISKENDEROV et al, p. 410, 2018). A ótica não linear (ONL) estuda as alterações nas propriedades óticas dos materiais. Estas propriedades são diretamente proporcionais ao surgimento de termos de ordens superiores na polarização induzida no material (BOYD, p. 620, 2008). Os cristais orgânicos com propriedades em ONL demonstram várias vantagens em comparação com outros materiais convencionais tais como geração de segundo harmônico e uma ampla aplicação em optoeletrônica e fotônica. No desenvolvimento do projeto foi analisado as propriedades elétricas, através da teoria do funcional da densidade (DFT) do cristal EPAF. Devido à grande aplicação na óptica moderna de materiais orgânicos, é grande o interesse na determinação das propriedades ópticas não lineares de materiais orgânicos. Estudos nesta área produziram diferentes grupos de compostos orgânicos (CUSTODIO et al, p. 211, 2018; VALVERDE et al, p. 122, 2017(1); VAZ et al, p.79215, 2016). Assim, a elaboração de uma proposta, que visa à caracterização dessas propriedades inéditas para a estrutura aqui abordada, é uma contribuição valiosa para o meio cientifico.

Material e métodos

Inicialmente, uma única molécula do cristal EPAF foi isolada e, em seguida, os dados estruturais desta molécula foram levados primeiramente ao pacote de programas GAUSSIAN09, onde realizou-se a simulação computacional pela DFT. O funcional de densidade utilizado para a simulação foi o CAM-B3LYP com um conjunto de funções de base 6-311 + G(d). Após a realização dos cálculos computacionais foi primeiramente analisado as energias dos orbitais mais alto ocupado (HOMO) e do orbital mais baixo desocupado (LUMO) e em seguida foi analisado o momento de dipolo, a polarizabilidade a primeira e segunda hiperpolarizabilidade.

Resultado e discussão

As energias do HOMO e do LUMO fornecem informações do caráter elétron-aceitador ou elétron-doador da molécula.Após os cálculos realizados verificou-se que a energia do HOMO (figura 1) em meio com água é de -9,228 eV e que se concentra no benzeno central da molécula EPAF.A energia do LUMO (figura 2) da molécula no mesmo meio é -3,776 eV e concentra-se em maior parte na piridina da molécula. Analisando os resultados das propriedades ópticas não lineares, verificou-se a influência de diferentes solventes.

HOMO da molécula calculada em meio com água.


LUMO da molécula calculada em meio com água.

Conclusões

Observando as propriedades elétricas da molécula EPAF, verificou-se que as energias do HOMO e do LUMO são semelhantes em muitos solventes utilizados. Com os resultados obtidos foi possível calcular a energia de gap, que é a energia necessária para um fóton realize a transição do HOMO para o LUMO (RAUK, p.25, 2001). Foi verificado também que o a constante dielétrica de cada solvente utilizado influenciou nos resultados obtidos.

Agradecimentos

Gostaria de agradecer a CAPES pela bolsa fornecida que me permitiu comparecer ao evento, a Universidade Estadual de Goiás, ao meu orientador e aos meus professores.

Referências

BOYD, R. W. Nonlinear Optics. 3. ed. New York: Elsevier/ Academic Press, .p 620, 2008.

CUSTODIO, J. M. F.; MOREIRA, C. A.; VALVERDE, C.; AQUINO, G. L. B.; BASEIA, B.; NAPOLITANO, H. B. Hirshfeld Surfaces and Nonlinear Optics on Two Conformers of a Heterocyclic Chalcone. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 29, n° 2, p. 258-268, 2018.

ISKENDEROV, T. S.; FAIZI, S. H.; Dege N. Crystal structurre and DFT study of (E)-4-[({pyridin-2-ylmethylidene)amino]phenyl}amino)-methyl]phenol. Acta Cryst E. ed Crystallographic Communications, v. 74, n° 3, p.410-413 2018.

Lozier, R. H.; Bogomolni, R. A.; Stoeckenius, W. Bacteriorhodopsin: a light-driven proton pump in Halobacterium Halobium. Biophys. J., v. 15, n° 9, 955–962, 1975.

RAUK, A. Orbital Interaction Theory of Organic Chemistry. John Wiley & Sons, n° 2, 25-27, 2001.

VALVERDE, C.; VAZ, W. F.; CUSTODIO, J.M. F.; DUARTE, V. S.; CARVALHO JUNIOR, P. S.; FIGUEREDO, A. S.; AQUINO, G. L. B.; BASEIA, B.; NAPOLITANO, H. B. Solid State Structure and Environmental Polarization Effect of a Novel Asymmetric Azine. New Journal of Chemistry, v. 40, p. 1-12, 2017(1).

VAZ, W. F.; CUSTODIO, J. M. F.; SILVEIRA, R. G.; CASTRO, A. N.; CAMPOS, C. E. M.; ANJOS, M. M.; OLIVEIRA, G. R.; VALVERDE, C.; BASEIA, B.; NAPOLITANO, H. B. Synthesis, Characterization, and Third-Order Nonlinear Optical Properties of a New Neolignane Analogue. Journal to further the chemical sciences, v. 6, p. 79215-79227, 2016.