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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autora: Almeida, Mariana Ramos de
Título: Espectroscopia Raman e quimiometria como ferramentas analíticas para química forense e paleontologia
Ano: 2015
Orientador: Prof. Dr. Ronei Jesus Poppi
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: Espectroscopia Raman , Espectroscopia Raman de imagem , Classificação multivariada , Resolução multivariada de curvas
Resumo: A motivação para o desenvolvimento dessa tese foi a busca por métodos de análise não destrutivos, com nenhum ou mínimo preparo de amostra e que permitam a obtenção do máximo de informação com a realização de uma única análise na área de forense e paleontologia. Em forense, a espectroscopia Raman e o método de classificação supervisionado PLS-DA (Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais) foram empregados para construir modelos de classificação. O primeiro modelo foi construído para discriminar cédulas autênticas de cédulas falsas. A análise foi baseada na caracterização das tintas usadas na confecção das cédulas. O segundo modelo de classificação foi construído para diferenciar o óleo essencial extraído de diferentes partes (caule, folhas e galhos) da árvore amazônica Aniba Rosaeodora. A confiabilidade dos modelos foi avaliada pelo cálculo do intervalo de confiança, que foram calculados usando a técnica de reamostragem bootstrap. Os resultados obtidos mostraram que os modelos de classificação podem ser usados como método complementar à inspeção forense clássica e método de triagem. O desempenho dos modelos de classificação foi avaliado pelo cálculo de sensibilidade, especificidade, eficiência e coeficiente de Mathew. A espectroscopia Raman de imagem e o método de análise de componentes independentes (ICA) foram empregados para a identificação de explosivos em superfícies de cédulas. O método ICA foi avaliado como método de resolução de curvas para extrair os perfis espectrais e as imagens Raman dos constituintes presentes nas superfícies analisadas. Os resultados obtidos mostraram que o método ICA é adequado para resolução de curvas, uma vez que alcançou desempenho equivalente ao método clássico MCR-ALS (Resolução Multivariada de Curvas com Mínimos Quadrados Alternados). O limite de detecção da metodologia apresentada foi de 50 µg.cm-2 para o explosivo TNT. Por fim, a espectroscopia Raman de imagem foi empregada no estudo da composição química de fósseis de peixes, com o objetivo de obter informações sobre características biológicas. Os resultados mostraram informações sobre a composição química do fóssil estudado.
Abstract: The motivation for the development of this thesis was to search for non-destructive testing methods, with none or minimal sample preparation and allowing them to obtain maximum information with the completion of a single analysis for forensic and paleontology. In the forensics, the Raman spectroscopy and the PLS-DA (discriminant analysis by Partial Least Squares) classification method were explored to build classification models. The first model was built to discriminate authentic and counterfeit banknotes. The analysis was based on the characterization of inks used in the confection of the banknotes. The second classification model was built to differentiate the essential oil extracted from different parts (wood, leaves and branches) of the Brazilian tree Aniba rosaeodora. The reliability of the models was evaluated by calculating the confidence interval, which was calculated using the bootstrap resampling technique. The results show that the classification models can be used as a complementary method to classical forensic inspection and a screening method. The performance of classification models was evaluated by calculating sensitivity, specificity, efficiency and Matthew coefficient. In a third application, Raman hyperspectral imaging and the independent component analysis (ICA) method were used for identification of explosives on the surfaces of banknotes. The ICA method was evaluated as curve resolution method to extract the Raman spectral profiles and the images of the constituents present in the analyzed surfaces. The results showed that the ICA method is appropriate for curves resolution, once achieved equivalent performance to the classical MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares) method. The methodology presented limit of detection of 50 µg.cm-2 for the explosive TNT. Finally, the Raman hyperspectral imaging was applied in paleontology to study the chemical composition of fish fossil with the aim of obtaining information on biological characteristics. The results showed information about the chemical composition of fossil studied.
Arquivo (Texto Completo): 000943395.pdf

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