Estudo do comportamento de compostos de coordenação com cobre(II) e cobalto(II) sob exposição monocromática a raios-x moles

Abstract

Compostos de coordenação possuem interessantes comportamentos frente a interação luz- matéria. Estruturas metal-orgânicas podem trazer propriedades vantajosas para a arquitetura de novos circuitos integrados. Estudos sobre o comportamento desses materiais frente à radiação de raios-X moles estão ausentes na literatura. Por essa razão, quatro diferentes complexos poliméricos (com cobre (II) e cobalto (II)) são apresentados neste trabalho. Os materiais foram caracterizados e irradiados com raios-X moles para induzir a degradação seletiva da estrutura molecular, como ocorre com os fotorresistores utilizados na indústria eletrônica. Para isso, filmes finos foram formados pela deposição de solução de MOF em substrato de silício e submetidos a experimentos de irradiação monocromática usando transições eletrônicas da borda interna (C 1s e O 1s) por 15 minutos sob condições de ultra alto vácuo na linha de feixes PGM no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS - Campinas - SP - Brasil). Foram realizadas análises espectroscópicas (Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X, Espectroscopia de Absorção de Raios-X, Espectroscopia de Absorção de UV-Vis e Espectroscopia Vibracional de Infravermelho com Transformada de Fourrier) e os resultados confirmaram o MOF em uma estrutura molecular de coordenação de ponte. Além disso, após a irradiação, os espectros de XPS e XANES dos complexos mostraram, em geral, uma sensibilização no grupo de anéis aromáticos. Um aumento no teor de oxigênio nos complexos de benzoato com Cu (II) e Co (II) foi observado quando irradiado a uma energia de 285 eV. Além de um novo ambiente molecular do complexo para- amin-benzoato com Co (II) quando irradiado em 285 e 537 eV. Análises microscópicas (Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Energia Dispersiva e Perfilometria) mostraram que, em geral, todos os compostos não apresentam alterações superficiais dramáticas (erosão, rachaduras e fissuras), sugerindo a estabilidade dos compostos quando submetidos à radiação de raios-X moles.

Coordination compounds have interesting behaviour when considered light-mater interaction. Metal-organic frameworks could bring advantageous properties for the archtecture of new integrated circuits. Studies on the behaviour of these material against to the soft X-rays radiation are absent in the literature. For this reason, four different coordination polymers (with copper (II) and cobalt (II)) are presented in this work. The materials were characterized and irrradiated with soft X-rays to induce the selective degradation of molecular structure, as it does with the photoresistors used in the electronics industry. For that, thin films were formed by the deposition of MOF solution in silicon substrate and subjected to monochromatic irradiation experiments using inner shell transitions (C 1s and O 1s) for 15 minutes under ultra-high vacuum conditions in the PGM beam line at the Synchrotron Light National Laboratory (LNLS - Campinas - SP - Brazil). Spectroscopycal analysis were performed (X-ray Photoelectron Spectroscopy, X-ray Absortion Spectroscopy, UV-Vis Absortion Spectroscopy, and Fourrier Transformed Infrared Vibrational Spectroscopy), and the results confirmed the MOF in a bridge coordination molecular structure. Moreover, after irradiation, the XPS and XANES spectra of the complexes showed, in general, a sensitization in the aromatic ring group. An increase in the oxygen contend in the benzoate complexes with Cu (II) and Co (II) was observed when irradiated at an energy of 285 eV. In addition to a new molecular environment of the para-amin- benzoate complex with Co (II) when irradiated at 285 and 537 eV. Microscopic analysis (Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive Spectroscopy, and Profileometry) showed thar in generally, all coumpunds do not show dramatic surface changes (erosion, cracks, fissures), suggestiong the stability of the compounds when subjected to the soft X-ray radiation.