Estudo comparativo e caracterização de nanotubos de TiO2 através da espectroscopia Raman - Nascimento, Caroline de Marcelo Prata [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
RESUMO O presente trabalho tem por motivação a funcionalização de superfícies do dióxido de titânio para aplicações em biomateriais, onde os objetivos são, obter amostras de nanotubos de dióxido de Titânio (TiO2) por meio de anodização (um processo eletroquímico que visa formar uma camada de óxido na superfície de um metal) e caracterizá-las através da espectroscopia Raman, técnica baseada na diferença de frequência de um feixe incidente e um feixe espalhado. Quando o feixe interage com materiais que possuem estrutura cristalina ou moléculas grandes, a diferença de energia entre a radiação incidente e a espalhada traz em seu bojo a energia com que átomos presentes na área estudada estão vibrando, permitindo descobrir como os átomos estão ligados, ter informação sobre a geometria molecular, como as espécies químicas presentes interagem entre si e com o ambiente. O Titânio e suas ligas têm demonstrado superioridade com relação à biocompatibilidade em aplicações biomédicas comparado ao aço inox, material comumente usado. Isso devido à imediata formação de uma camada de passivação, ou seja, um filme fino de dióxido de titânio em sua superfície, que promove uma significativa resistência à corrosão. Entretanto, o TiO2 nativo é amorfo ou seja não apresenta um controle da camada formada em termos de estrutura, morfologia, as quais estão intimamente relacionadas com as propriedades de biocompatibilidade do material; Sendo assim, estudos com relação à modificação superficial do titânio e suas ligas são de grande importância para a otimização de biomateriais de titânio. Nossos resultados mostraram que para tempo 120s de anodização já havia ocorrido a formação de nanotubos de TiO2, e estes com as fases Anatase e Rutilo. Análise Raman para regiões de deslocamento próximas a 1700 cm-1 indicou a presença de material orgânico utilizado no processo de anodização que ficaram presos nas paredes dos nanotubos. Visando a aplicação destes em biomateriais faz-se necessário retirar tais compostos, que podem ser removidos por evaporação.

ABSTRACT This work is motivated by the functionalization of titanium dioxide surfaces for applications in biomaterials. The objectives are to obtain samples of titanium dioxide (TiO2) nanotubes through anodization (an electrochemical process that aims to form an oxide layer on the surface of a metal) and to characterize them using Raman spectroscopy, a technique based on the difference in frequency between an incident beam and a scattered beam. When the beam interacts with materials that have a crystalline structure or large molecules, the difference in energy between the incident and scattered radiation brings with it the energy with which atoms present in the studied area are vibrating, making it possible to discover how the atoms are connected, to have information about molecular geometry, how the chemical species present interact with each other and with the environment. Titanium and its alloys have shown superior biocompatibility in biomedical applications compared to stainless steel, a commonly used material. This is due to the immediate formation of a passivation layer, i.e. a thinfilm of titanium dioxide on its surface, which promotes significant resistance to corrosion. However, native TiO2 is amorphous, i.e. there is no control over the layer formed in terms of structure and morphology, which are closely related to the biocompatibility properties of the material; therefore, studies into the surface modification of titanium and its alloys are of great importance for the optimization of titanium biomaterials. Our results showed that TiO2 nanotubes had already formed by the 120s anodizing time, and these with the Anatase and Rutile phases. Raman analysis for displacement regions close to 1700 cm-1 indicated the presence of organic material used in the anodizing process that was trapped in the nanotube walls. In order to apply these nanotubes in biomaterials, it is necessary to remove these compounds, which can be removed by evaporation.
Comparative study and characterization of TiO2 nanotubes using Raman spectroscopy
Keywords: Espectroscopia Raman; Nanotubos de TiO2; Biomateriais; Raman spectroscopy; TiO2 nanotubes; Biomaterials