En los últimos 30 años, se han perfeccionado diversas técnicas experimentales para generar y controlar antipartículas, como los positrones, a energías extremadamente bajas [1-5]. Estos avances han permitido un estudio detallado de la interacción de estas partículas con átomos y moléculas, dando lugar a una nueva disciplina que combina la física y la química [3-6]. Entre los hallazgos más significativos se encuentran la creación del par electrón-positrón, conocido como positronio (Ps), la molécula Ps_2 y la unión de positrones a átomos y moléculas [6].
Uno de los aspectos más intrigantes de la interacción materia-antimateria, en lo que respecta a la química de los compuestos positrónicos, es la formación de compuestos que capturan positrones y forman especies estables desde el punto de vista energético. No obstante, estos compuestos son cinéticamente inestables debido a la aniquilación de pares electrón-positrón, lo que dificulta su manipulación y detección. Hasta la fecha, se han identificado aproximadamente 100 moléculas positrónicas con tiempos de vida media inferiores a un nanosegundo [6]. La estabilidad energética de estos compuestos puede predecirse mediante métodos computacionales avanzados.
En los últimos años, hemos enfocado nuestros esfuerzos investigativos en la química positrónica, con el objetivo principal de explorar la posible formación de especies moleculares unidas por positrones. Nuestros estudios computacionales han demostrado que dos aniones, que normalmente se repelen, pueden unirse de manera estable mediante enlaces positrónicos. Recientemente, confirmamos por primera vez que dos hidruros (H-) [7] pueden combinarse con un positrón para formar la especie [H^- e+ H^-], y que dos haluros (X^-, Y^- = F, Cl, Br) pueden formar [X^- e+ Y^-] [8]. Estos resultados han abierto una nueva línea de investigación en la química positrónica, y recientemente se ha detectado experimentalmente la formación de la especie [F^- e+ F^-], [16] propuesta inicialmente por nuestro grupo. Otros grupos han demostrado que es posible unir dos aniones hidruro con 2 [9] o 3 positrones [10], y han analizado cómo el positrón actúa como un pegamento para unir los hidruros [11].
Recientemente, reportamos la estabilidad energética de la molécula 2e+[H^-]_3, en la cual tres hidruros se unen de manera estable con dos positrones mediante la formación de un enlace de dos positrones y tres centros [14], así como la estabilidad energética de dihaluros unidos por dos positrones.[17]
Estos hallazgos plantean varias preguntas sobre la naturaleza del enlace positrónico, especialmente si tiene una contraparte en los enlaces electrónicos convencionales. También surge la cuestión de cuántos sistemas aniónicos adicionales pueden estabilizarse mediante enlaces positrónicos y si este tipo de enlace solo se presenta en sistemas aniónicos.
El estudio computacional de sistemas electrónicos y positrónicos se puede realizar utilizando paquetes de química cuántica que implementen métodos multicomponente (MC), capaces de resolver la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo para sistemas que incluyan electrones y positrones [13]. Además, estos paquetes deben emplear niveles teóricos superiores al Hartree-Fock para proporcionar una descripción adecuada de la correlación electrón-positrón.
Este proyecto se enfoca en explorar la posibilidad de unir moléculas neutras a través de la formación de enlaces positrónicos. Para ello, se llevarán a cabo cálculos empleando la teoría multicomponente MP2 (MC-MP2), Coupled-Cluster singles-doubles con triples perturbativas (MC-CCSD(T)) y Montecarlo cuántico (QMC) en versiones variacional (VMC) y de difusión (DMC) [12]. El proyecto será realizado por un estudiante de pregrado y otro de maestría del grupo de química cuántica y computacional. Nuestras metas incluyen el envío para publicación de un artículo en revista categoría Q1, así como la formación de capital humano a nivel de pregrado y maestría-doctorado. |