Predisociación vibracional de complejos de van der Waals empleando los métodos de trayectorias cuasiclásicas y con saltos entre superficies

Autores/as

  • Maykel Márquez Mijares Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Universidad de La Habana. La Habana. Academia de Ciencias de Cuba. La Habana. https://orcid.org/0000-0003-2503-2802
  • Ernesto García-Alfonso Laboratoire Collisions-Agrégats-Réactivité, Instituto de Investigación sobre Sistemas Atómicos y Complejos Moleculares, Universidad de Toulouse 3 Paul Sabatier y CNRS. Toulouse. https://orcid.org/0000-0001-6936-4230
  • Loidel Puentes-Milián Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Universidad de La Habana. La Habana. https://orcid.org/0009-0009-4226-4198
  • Jesús Rubayo-Soneira Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Universidad de La Habana. La Habana. Academia de Ciencias de Cuba. La Habana. https://orcid.org/0000-0001-6093-9181

Palabras clave:

Predisociación vibracional; complejos de van der Waals; método de trayectorias cuasiclásicas; método de trayectorias con salto reducido entre superficies

Resumen

Introducción: La predisociación vibracional de complejos de van der Waals ha sido objeto de estudio mediante una amplia gama de métodos teóricos y experimentales. A pesar de eso aún se tiene interés práctico en ellos, siendo base para el entendimiento de la dinámica de disociación de complejos a bajas temperaturas, dada su presencia en altas capas de la atmósfera y en nubes interestelares.

Objetivos: Estudiar 4 sistemas de van der Waals (NeBr2, ArBr2, NeI2 y NeIBr), de naturalezas variables en masa, interacciones y simetría de sus componentes, así como la ampliación del rango de excitaciones vibracionales iniciales en comparación con estudios previos.

Métodos: Se emplearon a la par el método de trayectorias cuasiclásicas y el método de trayectorias con saltos entre superficie con reducción de saltos. Ambos métodos se basan en solucionar las ecuaciones de Hamilton para el sistema en estudio. El primero de ellos lo hace bajo una única superficie de energía potencial, mientras el otro permite el movimiento individual en una de varias superficies vibracionales cruzadas entre las que pudiera condicionalmente saltar. Fue incorporado también el mecanismo cinético, el cual aportó una compresión mayor de la evolución de la disociación del complejo.

Resultados: Para cada uno de los sistemas fueron calculados los tiempos de vida media, las distribuciones de energía vibracional, rotacional y momento angular máximo del diátomo del sistema, así como los canales de salida.

Conclusiones: Todos los resultados muestran buen acuerdo con los datos experimentales y otros cálculos teóricos.

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Citas

1. Echeverría J, Alvarez S. The borderless world of chemical bonding across the van der Waals crust and the valence region. Chem. Sci. 2023;14:11647. Disponible en: http://doi.org/10.1039/D3SC02238B

2. Seinfeld JH, Pandis SN. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. 3rd ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2016. ISBN: 9781118947401.

3. García-Vela A. Effect of the intermolecular excitation in the vibrational predissociation dynamics of van der Waals complexes and the implications for control. J Phys Chem A. 2014;118:6395. Disponible en: https://doi.org/10.1021/jp501184y

4. Roncero O, Campos-Martínez J, Hernández MI, Delgado-Barrio G, Villarreal P, Rubayo-Soneira J. Photodissociation of NeBr2(B) below and above the dissociation limit of Br2(B). J. Chem. Phys. 2001;115:2566. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.1386648

5. Cabrera JA, Bieler CR, Olbricht BC, Veer WEv, Janda KC. Time-dependent pump-probe spectra of NeBr2. J. Chem. Phys. 2005;123:054311. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.1990118

6. González-Martínez ML, Rubayo-Soneira J, Janda K. Quasi-classical trajectories study of Ne79Br2(B) vibrational predissociation. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006;8:4550. Disponible en: https://doi.org/10.1039/B605585K

7. García-Vela A, Janda KC. Quantum dynamics of vibrational predissociation: The role of continuum resonances as doorway states. J. Chem. Phys. 2006;124:034305. Disponible en:https://doi.org/10.1063/1.2162167

8. Prosmiti R, Cunha C, Buchachenko AA, Delgado-Barrio G, Villarreal P. Vibrational predissociation of NeBr2 (X,v=1) using an ab initio potential energy surface. J. Chem. Phys. 2002;117:22. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.1519001

9. Delgado-Tellez L, Valdés A, Prosmiti R, Villarreal P, Delgado-Barrio G. Ab initio characterization of the Ne-I2 van der Waals complex: Intermolecular potentials and vibrational bound states. J. Chem. Phys. 2011;134:214304. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.3596604

10. Makarem C, Wei J, Loomis RA, Darr JP. Vibrational predissociation versus intramolecular vibrational energy redistribution (IVR) in rare gas dihalogen complexes: IVR identified in Ar⋯I2(B,v´) using velocity-map imaging. Phys. Chem. Chem. Phys. 2021;23:26108. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1039/D1CP04727B

11. Makarem C, Loomis, RA. Non-adiabatic dissociation dynamics of Ar⋯I2 (E, v) intermolecular vibrational levels probed using velocity-map imaging. J. Chem. Phys. 2023;159:104305. Disponible en: https://doi.org/10.1063/5.0166512

12. Acosta-Matos JC, Meier C, Martínez-Mesa A, Uranga-Piña Ll. Effective Phase Space Representation of the Quantum Dynamics of Vibrational Predissociation of the ArBr2(B,v=16…25) Complex. The Journal of Physical Chemistry A. 2022;126:1805. Disponible en: https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c08678

13. Piñeiro-Moreno CA, Uranga-Piña Ll, Martínez-Mesa A. Photodissociation Dynamics of the Collinear Van Der Waals Complex NeBr2(B,v=14-34). Rev. Cubana Fis. 2024;41:88. Disponible en: https://www.revistacubanadefisica.org/index.php/rcf/article/view/47

14. Zeigler N, Makarem C, Wei J, Loomis RA. Electronic predissociation in rare gas-dihalogen complexes. J. Chem. Phys. 2020;152:094303. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.5145106

15. Suits AG. Roaming Reactions and Dynamics in the van der Waals Region. Annual Review of Physical Chemistry. 2020;71:77. Disponible en: https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-050317-020929

16. Bogomolov AS, Dozmorov NV, Kochubei SA, Baklanov AV. Self-assembling of the neutral intermediate with chemically bound argon in photoexcited van der Waals complex Ar-I2. J. Chem. Phys. 2021;155:124308. Disponible en: https://doi.org/10.1063/5.0059414

17. Rogoveshko VM, Bogomolov AC, Baklanov AV. Determination of the binding energy and structure of van der waals complexes of oxygen with xenon Xen-O2(n = 1,2). Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2024;165:5. Disponible en:https://doi.org/10.31857/S0044451024010012

18. García-Alfonso E, Márquez-Mijares M, Rubayo-Soneira J, Halberstadt N, Janda KC, Martens CC. Study of the Vibrational Predissociation of the NeBr2 Complex by Computational Simulation Using the Trajectory Surface Hopping Method. Mathematics. 2020; 8:2029. Disponible en: https://doi.org/10.3390/math8112029

19. García-Alfonso E, Márquez-Mijares M, Rubayo-Soneira J, Halberstadt N, Janda KC, Martens CC. Photofragmentation dynamics study of ArBr2 (v-16, …, 25) using two theoretical methods: trajectory surface hopping and quasiclassical trajectories. Eur. Phys. J. D 2022;76:79.

20. Puentes-Milián L, García-Alfonso E, Márquez-Mijares M, Rubayo-Soneira J. NeI2 Photofragmentation Dynamics Through Quasiclassical and Semiclassical Studies. ChemPhysChem 2023; e202300406. Disponible en: https://doi.org/10.1002/cphc.202300406

21. Puentes-Milián L, García-Alfonso E, Márquez-Mijares M, Rubayo-Soneira J. Vibrational predissociation study of NeIBr(A) using Quasiclassical Trajectories and Trajectory Surface Hopping methods. Chemical Physics Letters 2024;849:141427. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.cplett.2024.141427

22. Prosmiti R, Cunha C, Villarreal P, Delgado-Barrio G. Ab initio ground state potential energy surfaces for Rg-Br2 (Rg=He, Ne, Ar) complexes. J. Chem. Phys. 2002;116:21. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.1473800

23. Acosta-Matos JC, Martínez-Mesa A, Uranga-Piña L. Trajectory-based modelling of the quantum dynamics of vibrational predissociation: Application to the Ar⋯Br2 (v=24) complex. J. Chem. Phys. 2020;529:110554. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2019.110544

24. Pio JM, van der Veer WE, Bieler CR, Janda KC. Product state resolved excitation spectroscopy of He-, Ne-, and Ar-Br2 linear isomers: Experiment and theory. J. Chem. Phys. 2008;128:134311. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.2885047

25. Buchachenko AA, Baisogolov AYu, Stepanov NF. Interaction potentials and fragmentation dynamics of the Ne⋯Br2 complex in the ground and electronically excited states. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994;90:3229. Disponible en: https://doi.org/10.1039/FT9949003229

26. Cabrera J, Bieler CR, McKinney N, van der Veer WE, Pio JM, Janda K, Roncero O. Time and frequency resolved dynamics of ArBr2. J. Chem. Phys. 2007;127:164309. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.2794332

27. García-Vela A, Villarreal P, Delgado-Barrio G. Dissociation dynamics of I2⋅⋅⋅Nen van der Waals clusters (n=1-9): A quasiclassical approach. J. Chem. Phys. 1991;7868:94. Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.460122

28. Wrede E, Laubach S, Schulenburg S, Brown AR, Wouters E, Orr-Ewing AJ, Ashfold MNR. Continuum state spectroscopy: A high resolution ion imaging study of IBr photolysis in the wavelength range 440-685 nm. J. Chem. Phys. 2001;114:2629. Disponible en: Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.1337049

29. Tully JC. Molecular dynamics with electronic transitions. J. Chem. Phys. 1990;93:1061. Disponible en: Disponible en: https://doi.org/10.1063/1.459170

30. Quantum Chemistry and Dynamics of Excited States: Methods and Applications. Eds.: González, L.; Lindh, R. John Wiley & Sons Ltd. 2020. Disponible en: https://doi.org/10.1002/9781119417774

31. Bastida A, Zúñiga J, Requena A, Halberstadt N, Beswick JA. Competition between electronic and vibrational predissociation in Ar–I2(B): a molecular dynamics with quantum transitions study. Chem. Phys. 1999;240:229. Disponible en: https://doi.org/10.1016/S0301-0104(98)00377-2

32. Crespo-Otero R, Barbatti M. Recent Advances and Perspectives on Nonadiabatic Mixed Quantum-Classical Dynamics. Chemical Reviews. 2018;118:7026. Disponible en: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00577

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Publicado

2026-02-28

Cómo citar

Márquez Mijares, M., García-Alfonso, E., Puentes-Milián, L., & Rubayo-Soneira, J. (2026). Predisociación vibracional de complejos de van der Waals empleando los métodos de trayectorias cuasiclásicas y con saltos entre superficies. Anales De La Academia De Ciencias De Cuba, 15(4), e3114. Recuperado a partir de https://revistaccuba.sld.cu/index.php/revacc/article/view/3114

Número

Sección

Ciencias Naturales y Exactas