Proyectos
Análisis de la unión de positrones a átomos y moléculas empleando la teoría del orbital molecular para cualquier partícula (APMO), en el paquete computacional LOWDIN.
Resumen
El positrón (e+) ó antielectrón es una partícula elemental que posee propiedades idénticas a las de los electrones tales como la masa y el espín, mientras que su carga es de signo contrario. El sistema positrónico más simple es el positrónio (Ps), un átomo neutro formado por el enlace entre un electrón y un positrón (e+ e− ). Sistemas positrónicos más complejos consisten en la unión del e+ , ó incluso del Ps, a átomos y moléculas. En química, el estudio de sistemas positrónicos ha sido llevado a cabo tradicionalmente dentro de la química nuclear. Sin embargo, en años recientes el análisis experimental de procesos moleculares asociados a positrones se ha extendido a otras áreas como la química analítica, inorgánica, orgánica y bioquímica, gracias a la importancia que han cobrado los procesos de aniquilación de positrones. De hecho, existen en la actualidad técnicas analíticas relacionadas con el estudio de positrones. Una de las aplicaciones más reconocidas es la tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés Positron Emission Tomography), ésta es una técnica no invasiva de diagnóstico e investigación empleada principalmente para la detección de cáncer. Existen también numerosas técnicas aplicadas a la ciencia de los materiales para el estudio de propiedades de la materia, incluyendo las superficies de Fermi en metales, los poros microscópicos en sólidos, el volumen libre en polímeros y la composición y estructura de superficies. Una de éstas técnicas es la Espectroscopia de vida media de aniquilación de positrones (PALS, por sus siglas en inglés Positron Anilhilation Lifetime Spectroscopy), la cual permite estudiar la estructura electrónica en sólidos. Adicionalmente, se puede encontrar evidencia de positrones en los rayos cósmicos, por lo que se cree que existen naturalmente en el espacio. La base de éstas técnicas experimentales yace en el fenómeno de aniquilación del positrón con un electrón, cuyo evento puede ser detectado en forma de emisión de radiación electromagnética. Para que el proceso de aniquilación se lleve a cabo, se requiere que el positrón y el electrón colisionen inelásticamente. Para acercarse a los electrones de una molécula, el positrón debe viajar con suficiente energía cinética para superar la repulsión con los núcleos de la misma, perdiendo energía cinética hasta que se termaliza, momento en que se une con un electrón formando un positronio. De la mano con las técnicas experimentales van los desarrollos teóricos y computacionales, que hoy día representan una herramienta fundamental para la comprensión y predicción de los fenómenos implicados en la química positrónica. Si bien los programas computacionales disponibles permiten el estudio de algunos sistemas positrónicos, éstos son limitados, ya sea porque teóricamente no son suficientes para una correcta descripción del sistema, por su alto costo computacional que requiere de equipos de cómputo muy sofisticados, ó porque no se encuentran implementados en software de libre distribución. En vista de ésta situación, en nuestro grupo de investigación se ha desarrollado una de las variantes de la teoría NMO, conocida como la teoría del orbital molecular para cualquier partícula (APMO por sus siglas en inglés Any-Particle Molecular Orbital ) que permite el estudio de sistemas que contienen múltiples especies cuánticas (p.ej. electrones, núcleos, positrones, muones). La metodología APMO ha sido implementada en el programa LOWDIN, también desarrollado en nuestro grupo de investigación. En éste proyecto se estudiarán las propiedades químicas de diferentes sistemas moleculares que se vean estabilizados con la inclusión de uno o más positrones, ya sea por la unión de estos a una región específica de la molécula o por cumplir un papel fundamental en la formación de un nuevo enlace químico, utilizando el paquete computacional LOWDIN.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL JÓVENES INVESTIGADORES E INNOVADORES 2015 - COLCIENCIAS
Modalidad:CONVOCATORIA NACIONAL JÓVENES INVESTIGADORES E INNOVADORES 2015 - COLCIENCIAS
Responsable