Detalles

Categoría: Investigación

Hemos estudiado las propiedades termoquímicas [1] y electrónicas [2] de especies químicas halogenadas, de especial relevancia en diversos procesos atmosféricos (p.ej. en la destrucción catalítica del ozono y calidad del aire).
Encontramos, por una parte, que cálculos ab initio del tipo Gn (Gaussian-n, n=3,4) son una excelente alternativa para determinar valores precisos de calores de formación y energías de enlace carbono-halógeno de una amplia variedad de especies orgánicas incluyendo cloro y bromo [1]. Estos datos serán posteriormente implementados en modelos climáticos para la evaluación del impacto atmosférico de dichos compuestos.

Por otra parte, mostramos que la metodología CASPT2 (“Complete Active Space Self Consistent Field Perturbation Theory”) permite determinar valores fiables de parámetros ópticos de absorción (en el rango UV-Visible) de especies representativas como IBr o HgBr2 que tienen particular connotación en procesos fotoquímicos de la atmósfera [2].

[1] J.Z. Dávalos, R. Notario, C.A. Cuevas, J.M. Oliva, A. Saiz-Lopez: “Thermochemistry of halogen-containing organic compounds with influence on atmospheric chemistry”. Comp. Theor. Chem. 1099 (2017) 36-44. DOI:10.1016/j.comptc.2016.11.009
[2] S.P. Sitkiewicz, J.M. Oliva, J.Z. Dávalos, R. Notario, A. Saiz-Lopez, D.R. Alcoba, O.B. Oña, D. Roca-Sanjuán; “Ab initio quantum-chemical computations of the electronic states in HgBr2 and IBr: Molecules of interest on the Earth's atmosphere”. J. Chem. Phys. 145 (2016) 244304, 1-14. DOI:10.1063/1.4971856

Detalles

Categoría: Investigación

La magnetita es el mineral que documenta el campo magnético de la Tierra en el pasado. Por lo tanto su magnetismo, y especialmente sus cambios con la temperatura, han sido muy estudiados en geofísica y ciencia de la materia condensada. La magnetita presenta varias transiciones de fase, algunas puramente magnéticas como la transición de reorientación de spin (típicamente a 130-140K), donde la imanación cambia de dirección. Otras modifican su magnetismo, como la transición de Verwey, una transición metal-aislante debida al cambio de la estructura cristalina, de cúbica a monoclínica. Hemos empleado recientemente nuevas técnicas de microscopía para observar los cambios de los dominios magnéticos provocados por estas transiciones: una es la microscopía de electrones de baja energía y polarizados en spin (SPLEEM), con tan sólo cuatro instrumentos en el mundo, en colaboración con Andreas K. Schmid y otros investigadores del Berkeley National Laboratory, y otra es la microscopía de fotoemisión de electrones resueltos en spin (spin-PEEM), de la cual existe un único instrumento, en el Max Planck Institute for Microestructure Physics (Halle), en colaboración con Christian Tusche. La parte superior izquierda de la figura muestra la imagen SPLEEM de los dominios magnéticos por debajo de la temperatura de Verwey, donde los colores indican la dirección según el esquema mostrado más abajo (1); la parte derecha muestra la imagen de spin-PEEM (2) de la magnetización por encima (arriba) y por debajo (abajo) de la temperatura de Verwey. Estas técnicas han permitido obtener imágenes muy detalladas de los dominios magnéticos antes y después de ambas transiciones, con resolución espacial de nm.

(1) Laura Martín-García, Arantzazu Mascaraque, Beatriz M. Pabón, Roland Bliem, Gareth S. Parkinson, Gong Chen (陈宫), Andreas K. Schmid, and Juan de la Figuera, "Spin reorientation transition on magnetite (001)", Phys. Rev. B 93 (2016) 134419, DOI:10.1103/PhysRevB.93.134419

(2) J. de la Figuera and C. Tusche, "The Verwey transition observed by spin-resolved photoemission electron microscopy", App. Surf. Sci. (2016), DOI:10.1016/j.apsusc.2016.05.140

Detalles

Categoría: Investigación

El descubrimiento de amiloides estables, compuestos únicamente por residuos polares, sorprendió a los eruditos que creían que la estabilidad conformacional de proteínas se debía mayoritariamente al denominado efecto hidrófobo. Estos amiloides, ricos en residuos de asparagina (Asn) y glutamina (Gln), forman extensas redes de enlaces de hidrógeno que cuando se alinean se fortalecen por efectos de cooperación debidos a la hiperpolarización de las cargas eléctricas. Aplicando la teoría del funcional de la densidad y el análisis de orbitales naturales enlazantes hemos pronosticado que estas redes de enlaces de hidrógeno, ricas en Asn y Gln, experimentan una cooperatividad especial que las estabiliza considerablemente con respecto a las redes que se forman entre las cadenas principales del esqueleto peptídico. Estos resultados, corroborados experimentalmente a través de medidas de conductividad eléctrica, unión a sondas específicas de amiloide y mediante resonancia magnética nuclear, pueden ser de gran utilidad para diseñar soluciones que induzcan la inhibición selectiva de amiloides polares e hidrófobos.

La figura muestra una representación esquemática de la densidad electrónica deslocalizada (sombreado azul) en las redes de enlaces de hidrógeno que se forman entre las cadenas laterales de Asn (izquierda) y en las formadas entre las cadenas peptídicas principales (derecha).

Miguel Mompeán, Aurora Nogales, Tiberio A. Ezquerra & Douglas V. Laurents ( "Complex System Assembly Underlies a Two-Tiered Model of Highly Delocalized Electrons" J. Phys. Chem. Lett. (2016) 7(10): 1859-1864.
(doi:10.1021/acs.jpclett.6b00699)

Detalles

Categoría: Investigación

Una colaboración científica, entre el Instituto de Química-Física "Rocasolano" (CSIC), la Universidad de Buenos Aires (Argentina), la Universidad Nacional de la Plata (Argentina) y la Universidad del País Vasco, ha sido portada de la revista Molecular Physics y publicada como artículo invitado en el volumen especial dedicado al 55 Simposio Sanibel sobre química teórica y computacional. Estos Simposios comenzaron en 1961, por iniciativa del científico sueco Per-Olov Löwdin, quien fue miembro del Comité Nobel. El magnetismo molecular se manifiesta macroscópicamente a través del momento magnético (espín total S) de una molécula. Para ello, es necesario que haya electrones desapareados – (poli)radicales – en el estado fundamental del sistema. En el artículo se predice un sistema de espín máximo Smax = 6 en su estado fundamental, el cual está formado por doce icosaedros NB11H11 de tipo radical (S = ½) conectados entre sí formando un supericosaedro magnético (primera iteración). Esta predicción abre la puerta al diseño de imanes moleculares basados en moléculas de boro (boranos), puesto que el sistema puede extenderse en las tres dimensiones, maximizando así el spin total Smax en la progresión Smax(n) = {1/2, 6, 72, ..., 12n/2}.

Diego R. Alcoba, Ofelia B. Oña, Gustavo E. Massaccesi, Alicia Torre, Luis Lain, Rafael Notario, Josep M. Oliva
"Molecular magnetism in closo-azadodecaborane supericosahedrons", Molecular Physics (2016) 114, 3-4, 400-406.
doi:10.1080/00268976.2015.1076900