El encapsulamiento de moléculas dentro de nanocavidades, como los hidrato-clatratos o compuestos de carbono ha abierto nuevas oportunidades para explorar interesantes propiedades moleculares. El desarrollo del estudio de estos compuestos viene, por un lado, por el interés intrínseco en el estudio de estos sistemas inusuales y en muchos casos novedosos y, por el otro lado, por la posibilidad de encontrar materiales nuevos que puedan servir como posibles materiales almacenadores de moléculas como el CO2 o el hidrógeno, en el caso de los hidrato-clatratos, o con su posible uso como nanolaboratorios capaces de aislar moléculas de su entorno y permitir, de este modo, el estudio de su comportamiento cuántico y la comparación con las expectativas teóricas. Hasta ahora, ha habido resultados experimentales mediante técnicas como rayos X, resonancia magnética nuclear, difracción de neutrones o difusión inelástica de electrones[1-7] que han aumentado el interés de estos sistemas y motivado subsecuentes estudios teóricos. [8-10] Este proyecto propone el estudio teórico de la dinámica de procesos en moléculas nanoconfinadas de interés atmosférico, en la generación de energía o astrofísico. Desde la perspectiva teórica, es necesario proporcionar explicaciones claras de los procesos atómicos y moleculares que tienen lugar en las interfaces entre la molécula confinada y el sistema en el que está embebida, con el objetivo de lograr un conocimiento profundo de las propiedades físicas y químicas de los mecanismos involucrados en la formación de estos sistemas. El proyecto tiene dos líneas principales, la primera comprende el estudio de los hidrato-clatratos de CO2. Los hidrato-clatratos son estructuras cristalinas formadas por moléculas de agua, que forman distintas cavidades en las que se puede encapsular moléculas. Pueden cristalizar en, al menos, tres estructuras conocidas dependiendo, sobre todo, del tamaño de las moléculas encapsuladas. [11,12] Esta línea incluye la construcción de superficies de energía potencial mediante cálculos de estructura electrónica y el posterior cálculo de los niveles traslacionales, rotacionales y vibracionales de las moléculas confinadas mediante cálculos mecanocuánticos de alta dimensionalidad usando el método Multi Configuration Time Dependent Hartree (MCTDH).[13] En la otra línea se investigarán los sistemas formados por una molécula de agua dentro de los fulerenos C60 y C70. El sistema un fulereno H2O@C60, es uno de los primeros fulerenos endohedrales sintetizados[14], y constituye un laboratorio a nanoescala extraordinario en el que se pueden realizar investigaciones teóricas y experimentales del comportamiento dinámico de una molécula polar aislada como el agua, dentro de un entorno no polar, altamente simétrico, y homogéneo [15, 16]. El estudio, además, del sistema recientemente sintetizado H2O@C70[17] permitirá además observar la ruptura de la degeneración de los niveles rotacionales más bajos según se pierde simetría en el tránsito del C60 al C70. En esta línea, como en la anterior, también estudiaremos la estructura electrónica de los sistemas y calcularemos los niveles energéticos usando la dimensionalidad completa del problema. El proyecto contará con la participación de un profesor de la Universidad Nacional de Colombia y una participante externa (IFF-CSIC. España), y con dos estudiantes de doctorado, uno de la Universidad Nacional y otra egresada de la Universidad Nacional y que actualmente hace el doctorado en el IFF-CSIC, además se agregará a un estudiante de pregrado de la Universidad Nacional. El proyecto dará como productos dos artículos A1 o A2, y dos ponencias en congresos nacionales o internacionales.