Múltiples técnicas experimentales desarrolladas en los últimos 30 años han permitido producir y manipular antipartículas como los positrones a energías extremadamente bajas [1-5]. Los avances experimentales relacionados a la interacción de estas partículas con átomos y moléculas han creado una nueva ciencia que involucra la física y la química [3-6]. Algunos resultados relevantes muestran la formación del par electrón-positrón, también conocido como positronio (Ps), la molécula Ps2, y la unión de positrones a átomos y moléculas[6].
Uno de los aspectos más fascinantes de la interacción materia-antimateria para la química es la formación de compuestos positrónicos, es decir, de compuestos que atrapan positrones formando especies energéticamente estables. Cabe destacar que los compuestos formados son inestables cinéticamente debido a la aniquilación de pares, lo que hace difícil su manipulación y detección. Alrededor de 90 moléculas positrónicas han sido detectados con tiempos de vida media inferiores a nanosegundos [6]. La estabilidad energética de estos compuestos puede ser predicha con métodos computacionales precisos. El análisis de la interacción positrón-molécula muestra que el positrón deslocaliza en regiones específicas de la molécula asemejando su unión a la de un electrón de Rydberg. [3-6]
En años recientes hemos venido trabajando en química positrónica. Nuestro interés fundamental se ha centrado en estudiar la posible formación de especies moleculares unidas por positrones. Nuestros resultados computacionales han logrado mostrar que dos aniones que se repelen mutuamente pueden unirse para formar una molécula estable por medio de la formación de enlaces positrónicos.
En trabajos recientes comprobamos por primera vez que se pueden unir dos hidruros (H-) [7] con un positrón para formar la especie [H- e+ H-] o dos haluros X-, Y-= F, Cl, Br para formar [X- e+ Y-]. [8] Estos resultados han abierto una línea de investigación en química positrónica. Es así que otros grupos han mostrado que es posible unir dos aniones hidruro con 2 [9] o 3 positrones [10] y han analizado como el positrón une los hidruros, concluyendo que el positrón actúa como un pegante positrónico de aniones [11].
Este año reportamos la estabilidad energética de la molécula de 2e+[H33-] en la cual tres hidruros se unen establemente con dos positrones por medio de la formación de un enlace de dos positrones y tres centros [14].
Son muchas las preguntas que surgen de esta inusual unión. Estas tienen que ver con la naturaleza del enlace, en particular si tiene una contraparte similar en el mundo de enlaces electrónicos. Por otro lado, surge la pregunta de cuantos más sistemas aniónicos pueden unirse por medio de enlaces positrónicos.
El estudio computacional de sistemas electrónico-positrónicos puede ser realizado con paquetes computacionales de química cuántica que implementan métodos multicomponente, es decir, que puedan resolver la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo para sistemas que contienen electrones y positrones [13]. Además, estos paquetes deben implementar niveles de teoría superior al Hartree-Fock, ya que se requiere dar una descripción adecuada a la correlación electrón-positrón.
Este proyecto se centra en explorar la segunda pregunta. Así, nuestro propósito es proponer nuevos sistemas aniónicos que puedan unirse establemente por medio de enlaces positrónicos.
Para este propósito los cálculos se realizarán al nivel de teoría multicomponente MP2 (MC-MP2). [12] El proyecto será desarrollado por estudiantes del semillero y de maestría del grupo de química cuántica. Se espera obtener como resultado tangible el envío de un artículo científico a revista de Q2 o superior. De igual manera, se espera la formación de capital humano a niveles de formación de maestría y pregrado. |