Orientador: Rene Alfonso Nome Silva

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Polímeros de PEG-PEO tem sido muito utilizado em diversas áreas, incluindo novas energias, como o aumento da condução de prótons em células a combustível e condução de íons em eletrólitos poliméricos de baterias. Previamente, estudos de partição de polímero PEO em sistemas bifásicos...

Resumo: Polímeros de PEG-PEO tem sido muito utilizado em diversas áreas, incluindo novas energias, como o aumento da condução de prótons em células a combustível e condução de íons em eletrólitos poliméricos de baterias. Previamente, estudos de partição de polímero PEO em sistemas bifásicos aquoso/orgânico em função do peso molecular do polímero e também de sua concentração foram reportados. Este trabalho também reportou a conexão entre os resultados termodinâmicos e os mecanismos a nível microscópico, incluindo a extensão da hidratação em cada uma das duas fases. Em nosso grupo, previamente nós reportamos medidas de espectroscopia de femtossegundos em soluções de eletrólitos simples integradas em células eletroquímicas para estudar os efeitos do potencial eletroquímico aplicado sobre a dinâmica molecular. No presente trabalho, nós realizamos medidas de espectroscopia de femtossegundos no mesmo sistema, em função da concentração, incluindo as fases aquosa e orgânica do sistema bifásico, bem como os experimentos-controle com solventes puros e as misturas binárias monofásicas correspondentes em cada uma das concentrações. Os resultados experimentais são usados para caracterizar as escalas de tempo fundamentais nas escalas de femtossegundos e picossegundos para cada fase, além de obter as densidades espectrais Raman de baixa-frequência. Os resultados são consistentes com estudos de partição descritos previamente. No domínio da frequência, os resultados são usados para discutir como a aditividade das densidades espectrais depende das interações entre o sistema e o banho para cada amostra estudada. Em termos mais gerais, nós discutimos como a técnica de espectroscopia ultrarrápida utilizada neste trabalho se conecta com experimentos de partição e calorimétricos, e também em como a dinâmica ultrarrápida do sistema se correlaciona com o mecanismo macroscópico de partição inferido a partir de medidas termodinâmicas

Abstract: PEG-PEO polymers have been widely used in several areas, including new energies, such as increasing proton conduction in fuel cells and ion conduction in polymeric battery electrolytes. Previously, studies of PEO polymer partitioning in two-phase aqueous/organic systems as a function of...

Abstract: PEG-PEO polymers have been widely used in several areas, including new energies, such as increasing proton conduction in fuel cells and ion conduction in polymeric battery electrolytes. Previously, studies of PEO polymer partitioning in two-phase aqueous/organic systems as a function of the molecular weight of the polymer and also of its concentration were reported. This work also reported the connection between thermodynamic results and mechanisms at the microscopic level, including the extent of hydration in each of the two phases. In our group, we previously reported femtosecond spectroscopy measurements on simple electrolyte solutions integrated into electrochemical cells to study the effects of applied electrochemical potential on molecular dynamics. In the present work, we performed femtosecond spectroscopy measurements in the same system, as a function of concentration, including the aqueous and organic phases of the two-phase system, as well as control experiments with pure solvents and the corresponding single-phase binary mixtures at each of the concentrations. The experimental results are used to characterize the fundamental time scales in the femtosecond and picosecond scales for each phase, in addition to obtaining the low-frequency Raman spectral densities. In general, we observed ultra-fast dynamics with shorter time scales in the two-phase mixtures, compared to the corresponding binary mixtures. The results are consistent with previously described partition studies. In the frequency domain, the results are used to discuss how the additivity of spectral densities depends on the interactions between the system and the bath for each sample studied. In more general terms, we discuss how the ultrafast spectroscopy technique used in this work connects with partitioning and calorimetric experiments, and also how the ultrafast dynamics of the system correlates with the macroscopic partitioning mechanism inferred from thermodynamic measurements

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