Orientadores: Angelo Malachias de Souza, Eduardo Granado Monteiro da Silva

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: Esta dissertação trata do estudo estrutural e termodinâmico de sistemas orgânicos auto-organizados utilizando diferentes técnicas de espalhamento de raios-x. Multicamadas autoorganizadas de dois tipos de moléculas de ácidos fosfônicos foram analisadas: para o OPA [Ácido octadecilfosfônico -...

Resumo: Esta dissertação trata do estudo estrutural e termodinâmico de sistemas orgânicos auto-organizados utilizando diferentes técnicas de espalhamento de raios-x. Multicamadas autoorganizadas de dois tipos de moléculas de ácidos fosfônicos foram analisadas: para o OPA [Ácido octadecilfosfônico - CH2(CH3)17PO(OH)2] e para o OcPA [Ácido octilfosfônico - CH2(CH3)7PO(OH)2]. Utilizando a fonte do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) realizamos um conjunto de experimentos para investigar a organização lamelar e planar destas moléculas em função da temperatura. Medidas de difração convencional permitiram introduzir modelos de empilhamento capazes de identificar a coexistência de diferentes configurações de ordenamento e modificações nas mesmas em função da temperatura. Uma vez estabelecidos estes modelos fizemos uso da técnica de difração de raios-x dispersiva em energia, ainda pouco utilizada no Brasil, para obter informações detalhadas sobre o volume relativo de material ordenado com cada uma das configurações encontradas, identificando aquelas que são termicamente mais estáveis. O padrão de organização das moléculas no plano foi também investigado realizando-se medidas em geometria de transmissão de raios-x. Reunindo as informações descritas acima construímos um diagrama de fase ilustrando o ordenamento lamelar e planar das moléculas em função da temperatura. Além disso, fizemos um estudo do comportamento crítico das configurações de ordenamento nas vizinhanças da transição ordemdesordem para cada tipo de molécula e acerca da organização de curto e longo alcance das moléculas nas multicamadas. Os resultados preliminares são apresentados no fim deste trabalho

Abstract: This thesis comprises structural and thermodynamic studies on self-assembled organic systems using synchrotron x-ray scattering techniques. Multilayers obtained from selforganization of phosphonic acid molecules were analyzed for two different compounds: the octadecylphosphonic acid [OPA ¿...

Abstract: This thesis comprises structural and thermodynamic studies on self-assembled organic systems using synchrotron x-ray scattering techniques. Multilayers obtained from selforganization of phosphonic acid molecules were analyzed for two different compounds: the octadecylphosphonic acid [OPA ¿ CH2(CH3)17PO(OH)2] and the octylphosphonic acid [OcPA ¿ CH2(CH3)7PO(OH)2]. Using the source of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) we have performed an ensemble of experiments to investigate their lamellar and in-plane order of these molecules and their behavior. Conventional angle-resolved X-ray diffraction measurements were analyzed using kinematical models and allowed to verify the coexistence of distinct lamellar configurations as well as to track changes as the temperature rises. Once structural parameters were determined from the established models, detailed information about the relative volume of each lamellar configuration was retrieved using energy-dispersive X-ray diffraction, a technique still poorly explored in Brazil. This allowed identifying the most stable configurations at high temperatures. The in-plane order of molecules was also studied using x-ray transmission geometry via a wide-angle x-ray scattering setup. Gathering the above mentioned information we have built phase diagrams depicting the lamellar and planar packing of OPA and OcPA molecules as a function of temperature. Finally, we have performed a study of the critical behavior of the ordered configurations in the vicinity of order-disorder transition temperatures for each molecule. The preliminary results explained in the final chapter of this work shed light into the short- and long-range order behavior of the two systems