DINAMICA VIBRAZIONALE IN UN GLASS FORMER FRAGILE MEDIANTE SPETTROSCOPIA BRILLOUIN

SAPIENZA UNIVERSITA’ DI ROMA

FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI

CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN FISICA

Relatore:

Dott. Tullio Scopigno

Candidato:

Alessandra Virga

ANNO ACCADEMICO 2012/2013

Tesi di Laurea Triennale in Fisica

• La transizione vetrosa e lo Scattering Brillouin

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• Dinamica vibrazionale di un glass former

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• Analisi delle misure e risultati sperimentali

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OUTLINE

APPLICAZIONE DEI GLASS-FORMERS ALL’AMBITO FARMACEUTICO: L’INDOMETACINA.

Time [s]

Aqueous solubility [mg/100ml]

LA TRANSIZIONE VETROSA

Volume

Temperatura

Liquido

Vetro

Cristallo

Sottoraffreddato

Rate 1 10K/min

Rate 2 0.1K/min

ALCUNI STRUMENTI

FUNZIONE DI CORRELAZIONE

VARIABILI DINAMICHE RILEVANTI

FUNZIONE INTERMEDIA DI SCATTERING

FATTORE DI STRUTTURA DINAMICO

LO SCATTERING DELLA LUCE: BLS

IMC LIQUIDA: IDRODINAMICA SEMPLICE

Ipotesi regime idrodinamico:

Conservazione della materia

Conservazione dell’impulso

Conservazione dell’energia

Matrice idrodinamica

.

IMC IN FASE SOTTORAFFREDDATA E VETROSA:

IL FORMALISMO DELLA MEMORY FUNCTION

Equazione di Langevin

generalizzata

DHO

ANALISI DEI DATI

Correzione quantistica 🡪 Bilancio dettagliato

VELOCITA’ DEL SUONO IN BLS

COEFFICIENTE DI ATTENUAZIONE DEL SUONO IN BLS

Broadband PicoAcustics

Brillouin Light Scattering

Funzione intermedia

di scattering

Fattore di struttura

dinamico

Trasformata di

Fourier nel tempo

CONFRONTO TECNICHE TIME- FREQUENCY DOMAIN:

BPA E BLS

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​

glass

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Substrate

Stimulated Brillouin Scattering

Interferometric Detection

TECNICA TIME DOMAIN: BROADBAND PICOACUSTICS(BPA)

Silicon substrate

Ω

Γ

Reflectivity [a.u.]

Time [ps]

Time Fourier Transform

CONFRONTO TECNICHE TIME- FREQUENCY DOMAIN:

BPA E BLS

CONFRONTO TECNICHE TIME- FREQUENCY DOMAIN:

BPA E BLS

CONFRONTO TECNICHE TIME- FREQUENCY DOMAIN:

BPA E BLS

CONCLUSIONI

• Determinazione di proprietà acustiche: velocità del suono e coefficiente di attenuazione del suono in funzione della temperatura;

• Analisi della dinamica vibrazionale: modello dell’idrodinamica per IMC liquida, equazione di Langevin generalizzata per la fase sottoraffreddata, con opportuna scelta di Memory Function

• Outlook: sviluppo di nuovi di geometrie di scattering, per l’eliminazione della dipendenza dell’indice di rifrazione dalla velocità del suono

• Applicazioni: proprietà acustiche, come velocità del suono e coefficiente di attenuazione acustica, presentano una correlazione con importanti proprietà dei glass formers, come il fattore di non ergodicità e la fragilità, legate alla tendenza a cristallizzare del sistema.

BACKUP SLIDES

LA FRAGILITA’

Forte

Fragile

FRAGILITA’ CINETICA

Kinetic Fragility m

3 DR m=79

Carpentier L.,Decressain R., Desprez S.&Descamps M. J.Phys.Chem.B,110,457 (2006)

​

​

1

2

3

1. TSDC m=60

Ramos,J.J.M.,Correia, N., Taveira-Marques, R.&Collins, G. Pharm. Res. 19, 1879–1884 (2002).

2 DSC m=60 (cooling) ,56 (heating)

Ramos J.J.M., Taveira-Marques R.&Diogo,H.P. J.Pharm. Scie.,93, 1503–1507  (2004)