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http://hdl.handle.net/1843/37629
Tipo: | Artigo de Periódico |
Título: | Applications of charge-density analysis to the rational design of molecular materials: a mini review on how to engineer optical or magnetic crystals |
Autor(es): | Leonardo Humberto Rezende dos Santos |
Resumen: | A difração de raios X de alta resolução e baixa temperatura tornou-se uma técnica bastante estabelecida para revelar detalhes da estrutura eletrônica de moléculas e até unidades poliméricas em cristais. Os avanços mais recentes em métodos, hardware e software permitiram a reconstrução sem precedentes de densidades de carga cristalina com alta precisão. Um passo natural na evolução do campo seria aplicar esses resultados à racionalização e previsão das propriedades de resposta macroscópica dos cristais, como expansão térmica e condutividade, polarização elétrica, magnetização, elasticidade mecânica, etc. Consequentemente, a análise de densidade de carga hoje em dia não está limitada a encontrar modelos de refinamento cada vez mais precisos, mas também aceitou o desafio de ajudar a projetar moléculas e materiais orientados para a aplicação. Portanto, nos últimos anos, as densidades de carga estimadas experimentalmente têm sido de interesse não apenas para a comunidade cristalográfica, mas também para os campos mais amplos da química e da ciência dos materiais. Em particular, uma visão detalhada pode ser obtida sobre a ótica ou magnetismo de materiais moleculares quando seu comportamento macroscópico cristalino é correlacionado com características estruturais e eletrônicas (conforme obtido por difração de raios-X ou cálculos de mecânica quântica de primeiro princípio) de seus componentes moleculares e sub blocos de construção molecular. Nesta mini revisão, essas relações são delineadas. A ênfase é colocada nos aminoácidos e polímeros de coordenação como sistemas prototípicos, mas as conclusões são gerais no sentido de que podem ser aplicadas a diferentes classes de sistemas moleculares. Este trabalho também pode ser lido como uma revisão tutorial pelos novatos interessados no emaranhamento entre análise de densidade de carga e engenharia de cristal. |
Abstract: | Low-temperature, high-resolution X-ray diffraction has become a rather established technique to unveil fine details of the electronic structure of molecules and even polymeric units in crystals. The most recent advances in methods, hardware and software have enabled the reconstruction of crystalline charge densities with unprecedented high accuracy. A natural step in the evolution of the field would be to apply these results to the rationalization and prediction of macroscopic response properties of crystals, such as thermal expansion and conductivity, electrical polarization, magnetization, mechanical elasticity, etc. Consequently, charge-density analysis is nowadays not limited to find ever more accurate refinement models, but it has also accepted the challenge of helping to engineer application-oriented molecules and materials. Therefore, in the last years, experimentally estimated charge densities have been of interest not only to the crystallographic community, but also to the broader fields of chemistry and materials science. In particular, detailed insight can be gained on the optics or magnetism of molecular materials when their crystalline macroscopic behavior is correlated with structural and electronic features (as obtained from X-ray diffraction or first-principle quantum-mechanical calculations) of their molecular and sub-molecular building blocks. In this mini review, such relationships are outlined. The emphasis is put on amino acids and coordination polymers as prototypical systems, but the conclusions are general in the sense that they may apply to different classes of molecular systems. This work can also be read as a tutorial review by the newcomers interested in the entanglement between charge-density analysis and crystal engineering. |
Asunto: | Raios X Difração Cristais líquidos poliméricos Cristais Mecânica quântica Aminoácidos Polímeros |
Idioma: | eng |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Institución: | UFMG |
Departamento: | ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA |
Tipo de acceso: | Acesso Restrito |
Identificador DOI: | https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.127431 |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/37629 |
Fecha del documento: | 2020 |
metadata.dc.url.externa: | https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022286019315406#! |
metadata.dc.relation.ispartof: | Journal of Molecular Structure |
Aparece en las colecciones: | Artigo de Periódico |
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