Estudo mecânico-quântico de compostos de inclusão com moléculas fotocrônicas

Abstract

Resumo: Nos últimos anos tem havido intensa pesquisa sobre novos compostos que possam ser empregados como dispositivos de armazenamento de dados para uso em Informática. Estes compostos são atraentes para tal uso devido a apresentarem fotocromismo. Neste estudo tentamos utilizar a Mecânica Quântica como instrumento de análise inicial de moléculas fotocrômicas para esta utilização tecnológica, baseados em critérios sugeridos por grandes grupos de pesquisa em fotocrômicos com esta finalidade. Entretanto, sugerimos a utilização como meio de suporte para o fotocrômico de uma rede molecular com características covalentes de estrutura tridimensional com propriedades mecânicas e estruturais bem definidas, assim como a utilização da técnica de excitação de dois fótons em seção cruzada para alterar o estado do composto fotocrômico por excitação. Entre as diversas classes de composto disponíveis na literatura, os dados obtidos sugerem a utilização do 6-nitro-BIPS como o fotocrômico com características mais apropriadas. Neste trabalho foi examinada a espectroscopia de fotocrômicos conhecidos. As geometrias foram otimizadas em nível RM1, e os espectros foram calculados para cada geometria otimizada usando-se o método INDO/S. O aspecto geral dos espectros é correto quanto à ordenação das bandas. Os resultados obtidos são discutidos em detalhe, mostrando que a metodologia empregada é adequada para a descrição do comportamento espectroscópico dos compostos estudados, permitindo a proposição de moléculas inéditas usando-se apenas cálculos de Mecânica Quântica.

Abstract: There has been an intense research on new compounds that can be used as data storage devices for use in Informatics. Such compounds are known to exhibit photochromism. In this work we use Quantum Chemistry as initial analysis tool on a series of photochromic molecules. We review the criteria previously suggested by other research groups. Since the photochromic molecules need a support media, we suggest the employment of a molecular grid with three-dimensional covalent structure. In addition, we envision the use of the cross beam two photon excitation technique to change the state of the photochromic through excitation. Among the several classes of compounds available in the literature, our results suggest the use of 6-nitro-BIPS as this was the photochromic whose calculated properties were the most appropriate. In this work we have examined the spectroscopy of a number of known photochromic compounds. Geometries were optimized at the semiempirical RM1 level, and spectra were calculated for each optimized geometry using the INDO/S method. The calculated spectra reproduce the available experimental data. We discuss the obtained results in detail, showing that the chosen methodology properly describes the spectroscopic behaviour of the studied compounds, allowing for the proposition of new molecules using Quantum Mechanical calculations.