Estudio computacional de cianoacetiluros de sodio (NaCnN n=1-5): estructura y propiedades espectroscópicas

Abstract

En este Trabajo de Fin de Máster se ha realizado un estudio teórico-computacional de distintos isómeros, con fórmula molecular NaCnN (n=1-5), de relevancia dentro del campo de la astroquímica. Para ello, se ha utilizado el formalismo de la Teoría del Funcional de la Densidad y la metodología de agregados acoplados que han permitido obtener parámetros estructurales, energéticos y magnitudes espectroscópicas. Así mismo, usando la teoría de Bader de Átomos en Moléculas se ha estudiado la naturaleza de los enlaces de las diferentes moléculas. Para los sistemas más estables, se ha incluido un estudio detallado de los parámetros espectroscópicos, que se espera que sirvan para guiar y facilitar futuras búsquedas radioastronómicas o su caracterización experimental en el laboratorio. Para todos los sistemas considerados en este trabajo de investigación, se han estudiado las correspondientes estructuras lineales o de cadena abierta. De forma adicional, para el caso del sistema con dos átomos de carbono, NaC2N, también se han propuesto posibles isómeros no lineales o cíclicos. Nuestro estudio ha puesto de manifiesto que los sistemas con número impar de carbono son más estables que los adyacentes con número par. Esta característica permite explicar la detección en el medio interestelar de los sistemas NaCN y NaCCCN, y la no detección de sus análogos con número par de átomos de carbono. A lo largo del trabajo se han realizado las correspondientes comparativas teórico-experimentales, utilizadas como base para discutir la validez y calidad de nuestros resultados.

In this work we have carried out a theoretical-computational study of different isomers, with molecular formula NaCnN (n=1-5), of relevance in the field of astrochemistry. For this purpose, the formalism of the Density Functional Theory and the methodology of coupled cluster have been used to obtain structural and energetic parameters and spectroscopic magnitudes. Likewise, using Bader's theory of Atoms in Molecules, the nature of the bonds of the different molecules has been studied. For the more stable systems, a detailed study of the spectroscopic parameters has been included, which is expected to guide and facilitate future radio astronomical searches or their experimental characterization in the laboratory. For all the systems considered in this research work, the corresponding linear structures have been studied. Additionally, for the system with two carbon atoms, NaC2N, possible non-linear or cyclic isomers have also been proposed. Our study has shown that systems with an odd number of carbon atoms are more stable than adjacent systems with an even number of carbon atoms. This feature explains the detection of NaCN and NaCCCN systems in the interstellar medium, and the non-detection of their analogues with an even number of carbon atoms. Throughout the work, the corresponding theoretical-experimental comparisons have been carried out, which are used as a basis to discuss the validity and quality of our results.