Gerais - Apresentar e Ensinar conceitos fundamentais e práticas relacionados com a formação de materiais cristalinos e amorfos constituídos de moléculas orgânicas tais como fármacos, pigmentos, corantes e semicondutores, assim como sua implicação para o desenvolvimento de materiais e dispositivos tecnológicos aplicados na farmacêutica, foto-eletrônica, recobrimentos, métodos de síntese e sensores. Abordar problemáticas sociais e ambientais com as quais essa linha de pesquisa permite a busca de soluções e o desenvolvimento novas tecnologias. Específicos – Compreender e descrever os conceitos fundamentais e práticos envolvidos na técnica de cristalização de moléculas orgânicas, abordando-se as condições operacionais (como temperatura, pressão, concentração) e aspectos de química supramolecular que se estabelecem durante o empacotamento, crescimento e transformação do sólido molecular. Apresentar artigos científicos e problemáticas industriais que enfatizem a importância desse processo para o desenvolvimento e implementação de sólidos moleculares em diversas áreas do conhecimento.
Introdução à Engenharia de Cristais – linha do tempo. Operação unitária de cristalização e sua importância na preparação de materiais moleculares. Cristalização molecular como um evento supramolecular fora do equilíbrio. Classificação dos sistemas cristalinos e uso de técnicas de caracterização para determinação do empacotamento supramolecular. Aspectos cinéticos e termodinâmicos. Desenho e Estratégia supramolecular para formar cristais e a classificação dos diferentes sólidos. Polimorfismos e sua implicância nas propriedades do material. Métodos de se obter e manusear sólidos orgânicos para modular propriedades. Experimentos de cristalização e caracterizações.
1. Introduction to Crystal Engineering: historical timeline 2. Intermolecular Interactions and Methods of Studies of Interactions. 3. X-ray Crystallography (PXRD and Single Crystal), crystal as a Supramolecular Entit. Horizontal and Vertical Divisions of Organic Crystal Engineering – Experiments. 4. Concepts and Crystal Design Strategies: Synthons, Tectons, Solvates, Hydrates, Co-Crystals, Multi-component systems, Coordination polymers. 5. Crystallization and Crystal Growth. Thermodynamic and Kinetic control. Self-assembly versus crystallization. 6. Polymorphism: classification, occurrence and implications. Methods of Polymorph Characterization, Thermodynamics of Polymorphism, Properties of Polymorphs – Experiments. 7. Methods to obtain and handling solids: crystallization, vapor-diffusion, sublimation, melting, ultra-sound, milling, grounding, sublimation, vapor-annealing, pressure and thermal-annealing, amorphtization - Experiments.
Desiraju, G. R., Vittal, J. J., & Ramanan, A. (2011). Crystal engineering: a textbook. World Scientific. Lehn, J.-M. (1995) Supramolecular Chemistry. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-29311-7 Steed, J. W., & Atwood, J. L. (2013). Supramolecular chemistry. John Wiley & Sons. Silverstein, Robert M.; Webster Francis X.; Kiemle David J. Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos, 7ª edição LTC. Kumar, D. K., & Steed, J. W. (2014). Supramolecular gel phase crystallization: orthogonal self-assembly under non-equilibrium conditions. Chemical Society Reviews, 43(7), 2080-2088. Desiraju, G. R. (2007). Crystal engineering: a holistic view. Angewandte Chemie International Edition, 46(44), 8342-8356. Williams, J. H. (2017). Crystal Engineering. Morgan & Claypool Publishers