Colisão de elétrons de baixa energia com moléculas de acetona, acetaldeído e glicoaldeído

Abstract

Resumo

Resumo: O interesse dos processos de colisão de elétrons por moléculas, e em especial biomoléculas, vem crescendo a cada dia a fim de compreender os processos pelo qual o elétron é capaz de dissociar moléculas de relevância biológica. Um dos processos de maior interesse é a dissociação por elétron aprisionado (DEA1). A DEA é a dissociação de uma molécula mediada pela captura de um elétron do contínuo. Este fenômeno pode provocar a quebra de simples e dupla fita de DNA. O processo de DEA, é mediado pela formação de uma ressonância, sendo que, a caracterização da mesma é de grande interesse tanto do ponto de vista tecnológico, como no entendimento de processos como a quebra de DNA. Neste trabalho o leitor vai encontrar aplicações do método multicanal de Schwinger no estudo do espalhamento elástico de elétrons por moléculas de acetona, acetaldeído, e glicoaldeído sendo que, para o último, o estudo foi realizado para quatro de seus confórmeros e duas formas de dímeros. Os cálculos de espalhamento foram efetuados nas aproximações estático-troca e estático-troca mais polarização, sendo que os elétrons de caroço dos átomos pesados foram substituídos pelos pseudopotenciais de Bachelet, Hamann e Schlüter. Para a acetona e acetaldeído apresentamos as seções de choque integrais, diferenciais e de transferência de momento, a fim de caracterizar as ressonâncias. É mostrada a influência da substituição de um hidrogênio por um grupo metil na seção de choque e posição da ressonância (efeito substitucional). Para estas moléculas foi empregado o procedimento de Born-closure para levar em conta o efeito do potencial produzido pelo dipolo elétrico. As ressonâncias destas moléculas não são observadas na seção de choque total, devido ao efeito de longo alcance do dipolo elétrico. Por fim os resultados obtidos são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Para o glicoaldeído, apresentamos a seção de choque integral para caracterizar as ressonâncias comparando sua posição nos quatro confórmeros da molécula, mostrando a influência da geometria da molécula na caracterização das mesmas. Comparamos os dados obtidos com dados experimentais de DEA. Por fim comparamos a seção de choque integral elástica para o espalhamento de elétrons por dímeros de cadeia cíclica e com ligação tipo hidrogênio, evidenciando as diferenças na formação de ressonâncias ao alterar as ligações da molécula.

Abstract: The interest in the collision processes of electrons with molecules, in particular biomolecules, is growing every day in order to understand the processes by which the electron is able to modify the structure of molecules of biological relevance. One of the processes of greatest interest is the Dissociative electron attachment (DEA). The DEA is the dissociation of a molecule mediated by the capture of an electron from the continuum. This phenomenon can lead to breakage of single and double stranded DNA. The DEA process, that has mostly aroused the interest of the scientific community, is mediated by the formation of a resonance, and the characterization of these is interesting from the technological point of view as well for the understanding of processes such as DNA break. In this work, the reader will find applications of the Schwinger multichannel method in the study of elastic electron scattering by molecules of acetone, acetaldehyde, glycolaldehyde, in which for the laster, the study was conducted for four of its conformers and two forms of dimers. The scattering calculations were performed on the static-exchange and static-exchange plus polarization approaches, and the core electrons of heavy atoms were replaced by pseudopotentials of Bachelet, Hamann and Schlüter. For acetone and acetaldehyde it is present the integral, differential and momentum transfer cross sections, in order to characterize the resonance. It is shown the influence of the replacement of a hydrogen by a methyl group in cross section and position of the resonance (substitutional effect). For these molecules we used the Born-closure procedure in order to take into account the effect of the potential produced by the electric dipole. The resonances of these molecules are not observed in the total cross-section, due to the effect of long-range dipole potential. Finally, the calculated results are compared to experimental data available in the literature. For glycolaldehyde we present the integral cross section in order to fully characterize the resonances, comparing its position in the four conformers of the molecule, showing the influence of the geometry of the molecule in the characterization of the same. The data obtained was compared with the experimental data of DEA. Finally we compare the elastic integral cross section for electron scattering by cyclic and hydrogen bounded dimers, showing the differences in the formation of resonances by changing the molecule bonds.