Cálculo del espectro rovibracional y estudio de la dinámica en función de la temperatura en sistemas triatómicos

Resumen

Esta propuesta dirige su atención al estudio energético de sistemas triatómicos. Especial atención se le da al cálculo del espectro rovibracional de estas moléculas de geometría simple y logra abordar un estudio completo de la dinámica energética en función de la temperatura para una de ellas (Ar3).

Antecedentes: El estudio de las propiedades de sistemas moleculares pequeños ha motivado un sinnúmero de investigaciones en los últimos años como base al entendimiento de complejos más grandes.

Problema científico a resolver: Obtención del espectro rovibracional completo de sistemas triatómicos para grandes valores del momento angular total (J) con un costo computacional bajo. Existencia de pocos estudios de las propiedades de sistemas triatómicos en función de la temperatura.

Objetivos del trabajo: Generalizar la metodología DGF, que había demostrado su fiabilidad en el cálculo del espectro vibracional, y obtener espectros rovibracionales de sistemas triatómicos (Ar3, Ne3, H3+) para grandes valores de J. Generalizar la metodología DGF para obtener funciones de onda simetrizadas acorde al sistema molecular a estudiar. Estudiar las propiedades, especialmente la energía, en función de la temperatura para el Ar3.

Resultados: Se obtiene el espectro rovibracional para el Ar3, Ne3 y H3+ empleando el método DGF, sin arrojar grandes diferencias en la comparación con una metodología exacta (HC). En el caso del Ar 3 se obtienen resultados con J > 60, siendo la relación de tiempo de cálculo de aproximadamente (tDGF/tHC=) 1/8 para cada valor de J. Se logra hacer una identificación total de las funciones de onda simetrizadas permitiendo diferenciar aquellos estados que sean o no aceptados físicamente. Se realiza un estudio de la evolución térmica de la energía con los resultados del método DGF y se comparan detalladamente con un método empleado para tal, el PIMC. Los resultados son evidenciados con un total de seis (6) artículos científicos publicados en las siguientes revistas (Chemical Physics Letters [2008], Few Body System [2009], The Journal of Chemical Physics [2009, 2010], Revista Cubana de Física [2009], International Journal of Quantum Chemistry [2011]) y una (1) Tesis de Doctorado Presentada en la Universidad Autónoma de Madrid [junio del 2012].

Conclusiones: El método DGF generalizado logra obtener un espectro rovibracional bastante fiable y con un costo computacional más aceptable que el del método HC. El estudio de la evolución térmica de la energía en trímeros aporta una serie de conclusiones importantes para el trabajo con estos, por ejemplo la perdida de la concepción de transición entre las fases sólido – gas la cual debe verse como un proceso de ruptura atómica del sistema en 2 o 3 componentes, a una temperatura dada.