Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Thesis:
Modelización de Reacciones Químicas en Presencia de un Campo Electromagnético Variable
Year:2014
Research Areas
  • Physics chemical and mathematical
Information
Abstract
En esta tesis se aborda el estudio del proceso de isomerización del sistema molecular LiNC/LiCN tanto aislado como en presencia de un pulso láser aplicando la teoría del estado de transición (TST). Esta teoría tiene como pilar fundamental el hecho de que el conocimiento de la dinámica en las proximidades de un punto de silla de la superficie de energía potencial permite determinar los parámetros cinéticos de la reacción objeto de estudio. La teoría del estado de transición presenta dos vertientes, la versión termodinámica de Eyring y la visión dinámica de Wigner. Esta ultima ha sufrido un amplio desarrollo paralelo a los avances en sistemas dinámicos dando lugar a una formulación geométrica en el espacio de fases que sirve como base al trabajo desarrollado en esta tesis. Nos hemos centrado en abordar el problema desde una visión fundamentalmente práctica, ya que la teoría del estado de transición presenta una desventaja: su elevado coste computacional y de tiempo de cálculo. Dos han sido los principales objetivos de este trabajo. El primero de ellos ha sido sentar las bases teóricas y computacionales de un algoritmo eficiente que permita obtener las magnitudes fundamentales aplicadas a la TST. Así hemos adaptado con éxito un algoritmo computacional desarrollado en el ámbito de la mecánica celeste, obteniendo un método rápido y eficiente para la obtención de los objetos geométricos que rigen la dinámica en el espacio de fases y que ha permitido calcular magnitudes cinéticas como el flujo reactivo, la densidad de estados de reactivos y productos y en ultima instancia la constante de velocidad. Dichos cálculos han sido comparados con resultados estadísticos, lo cual nos ha permitido demostrar la eficacia del método empleado. El segundo objetivo de esta tesis, ha sido la dilucidación de los efectos de los parámetros de un pulso electromagnético sobre la dinámica de reacción. Para ello se ha generalizado la metodología de obtención de la forma normal del Hamiltoniano cuando el sistema químico ha sido alterado mediante una perturbación temporal periódica. En este caso el punto fijo inestable en cuya vecindad se calculan los objetos geométricos de interés para la aplicación de la TST, se transforma en una órbita periódica del mismo periodo que la perturbación. Esto ha permitido la simulación de la reactividad en presencia de un pulso láser. Conocer el efecto de esta perturbación posibilita el control de la reactividad química. Además de obtener los objetos geométricos que rigen la dinámica en una cierta vecindad de la órbita periódica y que son la clave de la TST, se ha estudiado el efecto de los parámetros del pulso sobre la reactividad en el espacio de fases global así como sobre el flujo reactivo que atraviesa la superficie divisoria que separa reactivos de productos. Así, ha quedado de manifiesto, que la amplitud del pulso es el parámetro más influyente sobre la reactividad química, pudiendo producir la aparición de flujos reactivos a energías inferiores a las de aparición del sistema aislado y el aumento del flujo reactivo a valores constantes de energía inicial.
International
No
Type
Doctoral
Mark Rating
Sobresaliente cum laude
Date
04/04/2014
Participants
  • Autor: María del Henar Hernández Mendiola (UPM)
  • Director: Juan Carlos Losada Gonzalez (UPM)
  • Director: Florentino Borondo Rodríguez (Universidad Autónoma de Madrid)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Grupo de Sistemas Complejos
  • Departamento: Ingeniería Agroforestal
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