Estudo de corantes em ambientes confinados por Espectroscopia Raman resolvida no tempo

Resumo

A nanoestruturação (cristalinidade) de pigmentos inorgânicos ou o microambiente no qual corantes orgânicos se encontram atuam de forma decisiva em processos físico-químicos a eles relacionados, como sua deterioração ou estabilização. Os objetivos deste trabalho são investigar a interação de corantes (índigo, alizarina, e ²-caroteno) com matrizes inorgânicas (montmorilonita, vermiculita, caulinita, laponita, paligorsquita, sepiolita e hidrotalcita, um hidróxido duplo lamelar (HDL)) buscando uma melhor compreensão dos aspectos ligados à nanoestruturação nas propriedades macroscópicas como cor e estabilidades física e química dos colorantes. Tais propriedades são salientes em sistemas de interesse arqueológico como o pigmento azul maia e têxteis pré-colombianos. Especificamente no caso de matrizes inorgânicas vem sendo usadas argilas e um hidróxido duplo lamelar de Al3+ e Mg2+ (hidrotalcita). Tais matrizes são sistemas com os quais os corantes podem interagir através de adsorção nas superfícies das lamelas ou intercalação nos espaços interlamelares. Nesses processos podem ocorrer protonação nos sítios ácidos da argila, oxidação devido à ação de íons metálicos presentes na matriz inorgânica, particularmente íons Fe3+, assim como distorções na geometria molecular. Um aspecto adicional de complicação é que nenhum desses processos é excludente e distintos fatores podem estar presentes nas interações corante/argila. Considerando a complexidade do problema, diversas técnicas estão propostas no Projeto de Doutoramento objetivando compreender quais desses fatores são preponderantes para a estabilidade química e física dos corantes em tais sistemas e o papel desempenhado no confinamento aos espaços interlamelares no caso dos intercalatos. Particularmente no que diz respeito à estrutura geométrica e eletrônica dos corantes, a espectroscopia Raman ressonante resolvida no tempo (Time Resolved Resonance Raman Spectroscopy, TR3) é de crucial importância. Isso porque existe a possibilidade de que o confinamento impeça distorções na geometria molecular associadas a estados excitados, afetando com isso a reatividade de corantes. A espectroscopia Raman ressonante resolvida no tempo é uma técnica de sondagem de moléculas no estado excitado e processos dinâmicos através da defasagem de um laser pulsado capaz de levar a molécula para o estado excitado a partir do qual é feita a sondagem. A resolução temporal depende da configuração experimental e pode alcançar a faixa de 10-15 s (femtosegundos). Para sondar estados eletrônicos excitados a resolução temporal na faixa de nano ou picosegundo pode trazer as informações desejadas sobre os sistemas corante-argila o que o Projeto diz respeito. Esses aspectos deverão ser explorados nos experimentos a serem realizados no laboratório do Prof. Terry Gustafson da Ohio State University (OSU - EUA). Essas medidas serão realizadas a partir de sistemas em fluxo da dispersão do composto corante+argila. Isso porque a alta energia do laser pulsado, usado na obtenção dos espectros, pode ocasionar a fotodegradação da amostra. A partir disso os resultados serão analisados objetivando encontrar uma correlação entre a estrutura do corante confinado e do corante puro no estado excitado, a partir da atribuição das bandas vibracionais do estado eletrônico excitado obtido para o sistema corante/argila. (AU)