O papel das interações fônon-fônon em sistemas com alta anarmonicidade: o caso das isômeros ópticos L-cisteína e D-cisteína

• Processo: 11/04896-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2013
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Herculano da Silva Martinho
• Beneficiário: Mariana Sayuri Ishikawa
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Aminoácidos Transição de fase Calor específico Macromolécula Espectroscopia Raman
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aminoácidos | Calor específico | espectroscopia Raman | macromoléculas | Transições de fase | matéria condensada mole

Resumo

Duas transições de fase dinâmicas de caráter universal tem sido recentemente observadas em macromoléculas (lisozima, mioglobina, bacteriorodopsina, DNA e RNA) nas temperaturas TD = 180 - 220 K e T* = 100$ K. A primeira representa o limiar de atividade biológica e a transição de um regime dinâmico anarmônico para harmônico para o movimento das biomoléculas hidratadas. A segunda representa o limiar para uma transição harmônica secundária. Apesar de sua relevância, é ausente uma completa compreensão da natureza destas transições e as suas conseqüências para a bio-atividade de macromoléculas. Especificamente, podemos citar como importantes pontos em aberto (i) a natureza dos mecanismos de relaxação envolvidos nas diversas interações moleculares e como eles dependem do nível de hidratação; (ii) a natureza termodinâmica das transições envolvidas (iii) a dependência de TD e T* com o nível de hidratação e a complexidade estrutural da biomolécula envolvida; (iv) papel das interações fônon-fônon e as contribuições relativas oriundas das anarmonicidades intrínseca e extrínseca (v) papel da vizinhança local do sítio das águas. No presente projeto temos como objetivo contribuir para a elucidação das questões levantadas acima escolhendo como objeto de estudo os isômeros ópticos (dextrógiro e levógiro) bem como a mistura racêmica do aminoácido cisteína (C3H7NO2S) para vários níveis de hidratação. A relevância desta escolha consiste no fato de que as formas dextrógiras não desempenham atividade biológica e busca-se vericar neste projeto se a correlação ausência de atividade biológica - harmonicidade é válida. A metodologia empregada consiste em estudar as propriedades termodinâmicas (calor específico), estruturais (difração de Raios-X) e espectro de fônons ativos em Raman em função da temperatura (10-300 K), em conjunto com simulações computacionais (cálculos DFT) das propriedades físicas.