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Recrear colisiones moleculares de baja energía

Gracias a técnicas instrumentales de vanguardia ya es posible capturar la dinámica ultrarrápida de las colisiones moleculares y las reacciones químicas. Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea ha desarrollado una serie de novedosas descripciones matemáticas de este tipo de eventos relacionados tanto con fenómenos interestelares como con los daños provocados por la radiación.
Recrear colisiones moleculares de baja energía
Los avances tecnológicos actuales en el ámbito de la instrumentación científica permiten visualizar las interacciones moleculares en tiempo real. Los pulsos láser ultracortos ofrecen la posibilidad inaudita de observar movimientos nucleares y electrónicos, así como la dinámica de los procesos de transferencia de carga (TC) durante las colisiones moleculares.

El uso de modelos computacionales en modo de retroalimentación cíclica combinado con técnicas de observación proporciona una mayor capacidad de predicción y de realización de pruebas de hipótesis, acelerando el proceso de descubrimiento gracias a la realización de experimentos específicos y de desarrollos teóricos.

Los socios del proyecto «Ultrafast charge transfer in ion-atom collision investigated by molecular quantum dynamics methods» (DYNAMICOL) han desarrollado las descripciones teóricas pertinentes. Para ello diseñaron técnicas de propagación de paquetes de ondas que combinan metodologías de química cuántica y mecánica cuántica que les permitieron describir los procesos fundamentales de los sistemas de colisión entre iones, átomos y moléculas. Las técnicas se aplicaron a dos sistemas de importancia práctica que implican colisiones de iones de carbono, el primero con átomos de hidrógeno y de helio que intervienen en fenómenos interestelares y el segundo con la base nitrogenada del ARN uracilo, relacionado con los daños que provoca la radiación en los sistemas biológicos. Los modelos eran suficientemente sencillos como para tener una carga computacional baja, pero también suficientemente detallados como para poder reproducir las observaciones experimentales.

Los socios de DYNAMICOL combinaron datos experimentales de colisiones de baja energía con simulaciones de paquetes de ondas en función del tiempo para ofrecer una visión detallada de la dinámica ultrarrápida de los fenómenos de TC. Se espera que los resultados tengan repercusiones importantes en campos que van desde la medicina hasta la química o la nanotecnología.

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