Correcciones de masa finita y relativistas a energ\'ias de estados excitados de Litio

Recientemente se han explorado diferentes formas de funciones de onda expl\'icitamente correlacionadas que resuelven los problemas locales de los m\'etodos post Hartree-Fock, encontrando tambi\'en, que la inclusi\'on de terminos de correlaci\'on expl\'icita conduce a la convergencia mas r\'apida de la energ\'ia del estado base de \'atomos ligeros. En este trabajo utilizamos funciones de onda compactas explicitamente correlacionadas y optimizadas por el metodo Variacional de Monte Carlo, para estimar correcciones de primer orden relativistas y de masa finita del n\'ucleo en estados excitados de \'atomos tipo Litio.

Funciones de corte y relaciones de incertidumbre del átomo de hidrógeno confinado por una cavidad esférica impenetrable

A partir de las soluciones exactas para el átomo de hidrógeno libre se establece una relación entre sus energías y sus funciones de onda para hallar las soluciones de este mismo sistema pero ahora bajo condiciones de confinamiento. De manera que las funciones de corte, usadas comúnmente en cálculos variacionales, pueden ser determinadas a partir de los polinomios asociados de Laguerre (solución al sistema libre) para ciertos radios de confinamiento, los cuales corresponden con los nodos de las funciones de onda del sistema libre. Así mismo, se estudia la evolución de las relaciones de incertidumbre de Heisemberg para el sistema confinado, tanto la componente radial como la vectorial, y se compara contra los casos del sistema libre y un electrón libre dentro de una cavidad bajo las mismas condiciones de confinamiento. Con el fin de verificar si se siguen satisfaciendo dichas relaciones de incertidumbre para el sistema confinado.

Espectro rovibracional del dímero de cromo Cr$_2$

El estudio teórico de la curva de energía potencial $V(R)$ del dímero de cromo $\text{Cr}_2$ ha planteado un desafío formidable ya que durante más de tres décadas los cálculos $ab$-$initio$ han mostrado discrepancias importantes. En este trabajo se propone una expresión analítica para la curva de energía potencial para el estado base $^1 \Sigma_g^+ $ del dímero de cromo $\text{Cr}_2$. La aproximación se basa en el uso de aproximantes de Padé de dos puntos reproduciendo correctamente el comportamiento a distancias internucleares pequeñas $R\rightarrow 0$ y grandes $R\rightarrow \infty$. Los parámetros libre se fijan mediante un ajuste con datos experimentales conocidos. Con la expresión analítica para la curva de energía potencial $V(R)$ la ecuación de Schrödinger para la parte nuclear se resuelve mediante el uso del método de malla de Lagrange. El espectro rovibracional $E_{\nu,L}$ obtenido tiene una correspondencia de entre 3 y 4 dígitos significativos con datos experimentales. En total, el estado base $^1 \Sigma_g^+ $ de la molécula Cr$_2$ soporta 19674 estados rovibracionales dentro de la precisión de la aproximación de Born-Oppenheimer, de los cuales 105 son puramente vibracionales $E_{\nu,0}$ ($\nu_{max}=104$) y 313 puramente rotacionales $E_{0,L}$ ($L_\text{máx}=312$).

Propuesta de un mecanismo alternativo para describir reacciones prohibidas por espín que sí ocurren

Se describirán de forma conceptual las características de las interacciones químicas prohibidas por espín, así como algunos de los modelos utilizados para explicar los productos observados experimentalmente para muchas de ellas. Se discutirán las limitaciones que presentan estos modelos y se presentará un esquema de reacción alternativo que permite explicar el cambio en la multiplicidad de espín entre los reactivos y productos en este tipo de reacciones. En particular, el modelo propuesto (denominado Two-step radical reaction scheme) permite explicar el cambio de multiplicidad de espín observado en reacciones en las que no se esperaría que esto ocurriera, por no ser importantes en las mismas los efectos cuánticos que lo pudieran favorecer (esencialmente, interacciones espín-órbita entre estados electrónicos de diferente espín). El modelo contempla dos reacciones: la formación y recombinación de especies radicales obtenidas por abstracción de un átomo o fragmento molecular de uno de los reactivos hacia el otro. A diferencia de las descripciones usuales utilizadas para describir el cambio de multiplicidad de espín, en términos en una sola trayectoria de reacción que une a los reactivos y productos mediante la interacción entre estados de diferente multiplicidad (intersystem-crossings), la descripción en términos de dos reacciones independientes permite recuperar una interpretación química sencilla y directa de este fenómeno en la que los estados de diferente multiplicidad de espín no interactúan entre sí. En particular, se discutirán aplicaciones de este modelo al estudio de reacciones de activación de pequeñas moléculas por átomos y complejos de transición, así como a reacciones orgánicas de interés fotoquímico.

Estudio del ambiente análogo de la Mina Naica (sulfato de calcio dihidratado): Un enfoque DFT para la Dinámica Molecular

Las Cuevas de Naica en Chihuahua, México, han sido objeto de varios estudios debido a su composición, cristales de gran tamaño y entornos extremos. Los cristales más grandes encontrados en estas cuevas son de selenita (CaSO4 ∙ 2H2O), los cuales se forman debido a altas concentraciones de azufre, oxígeno y cationes metálicos. Estos componentes precipitan como anhidrita (CaSO4) a temperaturas inferiores a 58°C, y con una disminución de temperatura, se hidratan para convertirse en selenita al final del proceso. Esto nos lleva a enfatizar el comportamiento de la selenita a temperaturas superiores a las ambientales, con el fin de entender la anomalía de sus dimensiones y su interacción con compuestos orgánicos que podrían ser restos de vida. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es implementar la teoría de la dinámica molecular utilizando el método de pseudopotenciales de onda plana a través del código CASTEP para realizar un incremento gradual de temperatura en la estructura volumétrica del mineral y observar posibles cambios conformacionales. Se utilizó el conjunto de ensamblaje NVT con un termostato de Nosé-Hoover donde la simulación se realizó con un paso de tiempo de 1 fs y tiempos totales de simulación de 1 fs, 100 fs y 500 fs. Los resultados muestran la evolución de los parámetros de red (longitud, ángulos y volumen) a medida que aumenta la temperatura del sistema.

Efectos de la temperatura en las propiedades de cúmulos atómicos de Aun (n=9-12) vía DFT y termodinámica estadística

El campo de la Química Cuántica ha logrado avances significativos, permitiendo que hoy en día sea posible calcular con gran precisión diversas propiedades moleculares, incluyendo la energía libre de Gibbs. Siguiendo el principio de mínima energía que prevalece en química, se asume que la estructura con la menor energía tiene la mayor probabilidad de ser observada. En este contexto, proponemos un estudio teórico y computacional del impacto de la temperatura en las propiedades de los cúmulos atómicos de oro (Au), específicamente con n=9-12. Para ello, aplicaremos la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) en conjunto con la termoquímica estadística. Determinar la geometría de mínima energía y las estructuras energéticamente cercanas es fundamental para calcular las propiedades del cúmulo atómico, teniendo en cuenta que estas propiedades representan un promedio estadístico de las propiedades de cada cúmulo individual. A través de la combinación de DFT y termoquímica estadística, se pueden estimar las poblaciones relativas que dependen en gran medida de la temperatura, y posteriormente calcular el espectro IR o UV visible que es dependiente de la temperatura. Uno de los principales desafíos es identificar las estructuras de menor energía. Para ello, se llevará a cabo una búsqueda global sistemática de las estructuras de menor energía en la superficie de energía potencial y libre de los cúmulos atómicos de Au con n=9-12, que son de particular interés tecnológico para el desarrollo de catalizadores. En un segundo paso, utilizaremos termoquímica estadística para calcular las probabilidades térmicas y las propiedades moleculares. Este objetivo se realizó con el uso de dos algoritmos desarrollados e implementados en Python: GalgoYaqui, de tipo genético, y TermoYaqui, de tipo estadístico. También en la obtención de estos resultados se emplea el programa de estructura electrónica ORCA, comparando los distintos resultados cúmulos a un nivel CCSD(T) y ZORA.

Análisis de la energía de disociación para una familia paramétrica e isoespectral de potenciales tipo Kratzer

Desde su aparición en el año de 1929 el potencial de Morse ha dado resultados fidedignos en el estudio propiedades espectroscópicas de moléculas diatómicas, sin embargo y a causa del desarrollo de la espectroscopia se han propuesto nuevos potenciales que se ajusten a las mediciones modernas por lo que ahora es posible encontrar una amplia variedad de potenciales que modelan el mismo fenómeno. Algunas de ellas son el potencial $q$ deformado de Setare-Hatami, la versión $\mathcal{PT}$ simétrica de Znojil, el potencial de Kratzer, el de Tietz, el Rosen-Morse, entre otros. En este trabajo empleamos la metodología de mecánica cuántica supersimétrica para construir una familia paramétrica e isoespectral de potenciales tipo Kratzer $V_k(r;l,\gamma)$ exactamente soluble y una vez obtenida se analiza el comportamiento de la energía de disociación $D_e$ en función del parámetro de deformación $\gamma$ .

Investigando el acoplamiento de estados electrónicos como mediadores de la relajación por conversión interna en moléculas orgánicas tipo polimetino

Se investigó por medio de datos espectroscópicos y cálculos de estructura electrónica a nivel de teoría del funcional de la densidad (DFT/TDDFT) el ordenamiento energético de los estados electrónicos excitados involucrados en el proceso por conversión interna en moléculas orgánicas. Este tipo de desactivaciones no radiativas en moléculas es importante porque determina los rendimientos cuánticos de fluorescencia y permiten establecer posibles aplicaciones de estos materiales en tecnologías que usen fotones. Se hablará sobre cómo el cambio el disolvente, la presencia de sustituyentes y el tipo de grupo donador de carga afectan la magnitud del proceso no radiativo por conversión interna, haciendo énfasis en los estados electrónicos singuletes S1 y S2. Se mostrarán resultados de las energías relativas de los estados electrónicos, de la fuerza de oscilador y de las geometrías moleculares. Se analizarán las transiciones verticales, los estados vibracionales, el desplazamiento de Stokes y las energías de los estados electrónicos relajados. Los autores agradecen a LANCAD y CONACYT por el tiempo de cómputo en el cluster-Yoltla del LSVP UAM-Iztapalapa (proyecto 25-2023).

Extensión de las analogías de dos osciladores armónicos de Dirac-Moshinsky con sistemas generalizados de cavidades

En el estudio de la ecuación de Dirac existe un sistema libre de la paradoja de Klein, que es equivalente a un oscilador armónico isotrópico con acoplamiento tipo espín-órbita, denominado oscilador de Dirac-Moshinsky (ODM). Existe una correspondencia de la forma funcional de estos Hamiltonianos relativistas con los no-relativistas de sistemas de óptica cuántica e interacción radiación-materia, exclusivamente con los modelos tipo Jaynes-Cummings (JC). En este sentido, los parámetros físicos tienen una equivalencia biyectiva, así, la aplicación de modelos tipo JC corresponden a una herramienta factible y experimentalmente realizable en un laboratorio de átomos fríos para estudiar la fenomenología asociada al ODM. Tomando esto como motivación, realizamos el estudio de dos ODM acoplados y las concordancias físicas con algunos modelos generalizados del modelo JC, determinando sí las analogías que se cumplen para los casos sin acoplamiento persisten en los sistemas acoplados.

Determinación de tiempos de vida a partir de experimentos de sección transversal: colisiones moleculares con oxígeno

En esta plática hablo sobre los experimentos que realizamos para determinar la sección transversal correspondiente a la colisión molecular $O^- +N_2$ a energías del orden de keV. Además, expongo la formación de un estado metaestable del $O^{-*}$ como producto de esta interacción y muestro cómo determinar su tiempo de vida a partir de las secciones medidas y su energía cinética. Las técnicas usadas consisten en monitorear dos haces resultantes de la colisión del haz original de $O^-$: uno de la especie neutralizada $O$ y otro de la especie negativa $O^-$ (y $O^{-*}$). La variación de la intensidad de cada uno conforme aumenta la cantidad de partículas objetivo ($N_2$) nos indica el valor del área de interacción (la sección transversal). Los iones del haz original son formados en un contenedor enriquecido de electrones y una mezcla gaseosa de $Ar$ y $O_2$ dentro de una cámara de vacío: con los distintos electrodos del acelerador de partículas los iones son acelerados, enfocados y separados de manera que solo el haz de $O^{-}$ entre a un contenedor e interactúe con el gas $N_2$ a presiones controladas. Estas técnicas se han utilizado y publicado para determinar el tiempo de vida del estado metaestable $(2p^2)^3P$ del $H^{-*}$ y uno de los dos posibles estados metaestables del $O^{-*}$. Se prevé que se puedan aplicar para otras moléculas y átomos ionizados.

Instrumentación y medición de número de átomos en cuatro configuraciones diferentes de trampa magneto óptica (MOT) de Rubidio 87

Las trampas magneto ópticas (MOT, por sus siglas en Inglés) atrapan y enfrían átomos mediante la combinación campos láser y magnéticos, éstas son útiles para aplicaciones tecnológicas como memorias para comunicación y criptografía cuántica o sensores cuánticos. En este trabajo se presenta la implementación de cuatro configuraciones diferentes de trampas magneto-ópticas y la medida correspondiente del número de átomos atrapados. En una primera configuración, se usa un par de bobinas en configuración anti-Helmholtz que generan el gradiente de campo magnético, y se hacen incidir 3 pares de haces láser contra propagantes de los cuales un par incide axialmente sobre el eje de las bobinas, y dos pares inciden sobre un plano paralelo a las bobinas. En una segunda configuración, se hace incidir un par de haces láser sobre el plano paralelo a las bobinas, y los otros dos pares de haces láseres inciden a un ángulo de +/- 45 grados con respecto al eje axial. En la tercera configuración de la MOT se hace un cambio en polarización de la luz, utilizando una superposición de luz circularmente polarizada. Finalmente se presenta la instrumentación de una MOT 2D (dos dimensional) utilizando cuatro bobinas y cuatro haces láser, la cual atrapa y enfría a los átomos en sólo dos dimensiones espaciales, por lo cual son libres de moverse en una dimensión. En el laboratorio de Tecnologías Cuánticas del Cinvestav Unidad Querétaro se implementaron y caracterizaron las cuatro configuraciones mencionadas de MOT, con énfasis en la medición del número de átomos. Estos avances nos acercan a los objetivos del laboratorio de aplicar estas técnicas para el desarrollo de tecnologías como la comunicación cuántica, sensores cuánticos, y demostrar la condensación de Bose-Einstein.

Condensado de Bose Einstein en una trampa de doble pozo

Los condensados de Bose-Einstein en trampas de doble pozo sirven como un mod- elo analogo de un BEC de dos modos con la ventaja que, experimentalmente, se puede controlar los parametros de interaccion de la trampa misma. En este trabajo, utilizamos un metodo numerico basado en la discretizacion de diferencia finita para resolver la ecuacion de Gross-Pitaevskii (GP) de manera autoconsistente. El metodo nos permite explorar los estados propios del sistema y su densidad para valores genericos en los parametros de la trampa, el efecto del termino no lineal de GP y la forma de la trampa del condensado, ası como su interdependencia. Ademas, comparamos los resultados obtenidos numericamente con aquellos obtenidos a partir dela aproximacion de dos modos.

Redes ópticas y transferencia de momento en diferentes regímenes de dispersión

En este trabajo se estudia la interacción de un átomo de dos niveles con una onda de luz estacionaria, el tratamiento que se hace es semi-clásico. Dicha interacción es capaz de transferir momento en cantidades bien determinadas y dividir coherentemente los paquetes de onda de materia, en este caso del átomo. Debido a esto, esta interacción tiene diferentes regímenes de los parámetros de interacción o bien de los parámetros atómicos. Nuestro objetivo se reduce a entender y explicar las bases de dos de estos regímenes que han sido estudiados teóricamente como experimentalmente, dichos regímenes se conocen como la dispersión de Bragg y la dispersión de Kapitza Dirac.

Ecuación de Fokker-Planck para el estudio de enfriamiento Doppler en gases atómicos

Una trampa magneto-óptica es una técnica experimental que utiliza el enfriamianto láser para ``atrapar'' átomos de una muestra a temperaturas bajas. La temperatura límite alcanzada por este aparato es del orden de cientos de microKelvin: en el caso del Litio-6, alrededor de 140 μK, en el caso del Sodio, 235 μK. El funcionamiento de este dispositivo se basa en un campo magnético que varía espacialmente y ondas láser contrapropagantes. El campo magnético se encarga de confinar al átomo y los láseres, de enfriarlo. El objetivo de este proyecto es estudiar las trampas magneto-ópticas teórica y numéricamente. Se propone utilizar un sistema de dos niveles, es decir, suponiendo que el sistema a estudiar puede alternar entre dos estados cuánticos. Esta aproximación permite reducir los sistemas de ecuaciones, escritos en términos de la matriz densidad. A partir de estas ecuaciones, se deduce la ecuación de Fokker-Planck, la cual describe la evolución temporal de la función de distribución atómica. Se utiliza el método de Crank-Nicolson para resolver esta ecuación, y se obtiene el enfriamiento esperado para los átomos de Litio-6 y Sodio.

Teoría diagramática para interacciones polarónicas de muchos cuerpos

El concepto de polaron desarrollado por Landau es una de las aproximaciones fundamentales en el estudio de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos [1]. Permite transformar efectivamente un sistema complejo de partículas fuertemente interactuantes un uno de cuasipartículas débilmente interactuantes que hace posible abstraer la física subyacente [2]. En sistemas de átomos ultra-fríos en redes ópticas se ha estudiado ampliamente la formación de polarones en gases cuánticos tanto de Fermi [3] como de Bose [4], es decir, el análisis de las propiedades de una impureza inmersa en un medio fermiónico o bosónico, respectivamente. Sin embargo, la medición experimental de las interacciones polarónicas que resultan por los efectos de muchos cuerpos en el medio ha sido elusiva hasta ahora. En este trabajo se presenta una teoría de muchos cuerpos [5], que describe cuantitativamente experimentos recientes en los que se estudian las interacciones mediadas entre impurezas fermiónica (Potasio-41) o bosónicas (Potasio-40) en un mar fermiónico de átomos de Litio-40 [6,7]. La teoría es capaz de explicar los efectos subyacentes detrás de los corrimientos de energía como la dependencia en la estadística de la impureza y la repulsión molecular [8]. [1] L. D. Landau, Sov. Phys. JETP 3, 920 (1957). [2] G. Baym, and C. Landau, Fermi-Liquid Theory. (Wiley-VCH, Weinheim, 2004). [3] A. Schirotzek, et al. Phys. Rev. Lett. 102, 230402 (2009). [4] M.-G. Hu, et al., Phys. Rev. Lett. 117, 055301 (2016). [5] M. A. Bastarrachea-Magnani, et al., Atoms 9, 81 (2021). [6] I. Fritsche, et al., Phys. Rev. A 103, 053314 (2021). [7] C. Kohstall, et al., Nature 485, 615 (2012). [8] C. Baroni, et al., arXiv:2305.04915 (2023).

Corrimientos incontrolables en gravimetría atómica por una apertura

Las aberraciones en el frente de onda de los haces Raman son comúnmente la limitante de la incertidumbre en las mediciones de gravímetros atómicos, y representan actualmente un gran reto para superarlas, tanto del lado teórico como experimental. Al continuar con la miniaturización de dichos sensores, se vuelve inevitable la presencia de una apertura dentro del camino de los haces Raman. La caracterización del efecto de dichas aperturas se encuentra prácticamente ausente en la literatura. Analizamos detalladamente dicho efecto y encontramos que una apertura causa un corrimiento no fácilmente cuantificable, y por lo tanto, en su lugar establecimos cotas a su magnitud. Encontramos que la corrección decae de manera Gaussiana con el tamaño de la apertura normalizada por la cintura del haz ($a/W_0$). Las variaciones de fase del haz son las responsables de dicha corrección. El efecto es particularmente preocupante para nubes atómicas más pequeñas que las variaciones transversales del patrón de difracción. Sorprendentemente las variaciones en intensidad causan un corrimiento similar en magnitud pero con un origen completamente distinto. Variaciones en un perfil transversal de intensidad introducen correcciones a la transferencia de momento axial comparadas contra $\hbar$k. Financiamiento: COPOCYT 23871 y CONACYT CF G40

Propagación de ondas de materia ultrafría en guías de onda de chips atómicos

En este trabajo, estudiamos la propagación de uno o varios solitones, de la ecuación de Gross-Pitaevskii, en diferentes guías de onda generadas por un chip atómico. Para ello implementamos el método de Diferencias Finitas con Crank-Nicholson en una malla numérica con paredes absorbentes y condiciones de frontera periódicas. Observamos los patrones de interferencia al hacer colisionar dos solitones con diferentes características dentro de una guía simple. Comparamos nuestros resultados con lo reportado en la bibliografía.

Control de materia con luz estructurada

La interacción de la luz estructurada con objetos de diversas escalas, desde dimensiones micrométricas hasta átomos individuales, representa un área fascinante y en constante evolución en la física. Dentro de este contexto, en esta plática se destacarán aplicaciones de atrapamiento óptico como las pinzas ópticas y las trampas magneto-ópticas que se han consolidado como técnicas fundamentales. Además, se introducirán métodos para generar luz con estructuras arbitrarias en términos de amplitud, fase y polarización utilizando elementos ópticos programables como moduladores espaciales de luz y arreglos digitales de microespejos.

Estudio de una molécula del surfactante SDS (dodecilsulfato sódico) y su interacción con agua

El surfactante SDS mediante estudios quimico-cuanticos. Los surfactantes, también llamados tensoactivos, son compuestos orgánicos que poseen la propiedad de cambiar la densidad de la interface de un líquido en el que se encuentren sumergidos. Teniendo una cabeza polar junto con un cuerpo no-polar, poseen propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, que dependen de variables como su longitud y la clase de elementos que los foma. En este trabajo se pretenden estudiar esas propiedades desde el punto de vista del modelado molecular, a niveles de MD ( clasico) y Quimica Cuantica ( cuantico), cuidando especialmente introducir el efecto de la interaccion del medio con las moleculas del medio solvente (agua). En este punto se trabaja tanto con una descripcion de moleculas "vivas" como con la aproximacion de medio continuo. De tal forma, se obtienen las geometrias optimas del complejo total segun el modelo, y se comparan resultados de sus propiedades cuantitativas, como su distribucion de carga y sus momentos dipolares, para presentar finalmente las conclusiones.

Fotodisociación del benceno inducido por láser

La interacción del Nitrobenceno con fotones UV (355 nm) conduce a procesos de fragmentación a través de mecanismos de ionización/disociación y disociación/ionización. Los productos resultantes pueden provenir de la disociación directa o del reacomodo energético interno de las moléculas lo que resulta en la producción de diferentes fragmentos incluso el del íon padre. Aunque las rutas de disociación que conducen a los fotofragmentos no se identifican fácilmente, pueden sugerirse algunas de ellas a partir del análisis energético o de modelos computacionales. En este trabajo se muestran resultados experimentales de la espectrometría de masas por tiempo de vuelo (TOF) de la interacción del Nitrobenceno en fase gaseosa con pulsos láser ultravioleta (355nm) proveniente de un láser de Nd:YAG a diferentes potencias de radiación incidente. Los espectros de masa muestran que la disociación del nitrobenceno, bajo las condiciones experimentales de este trabajo, tienden a la producción de los iones H2O+, N+ (CH2+), COH2+(NO+) y C2+. Además, la presencia de estos depende de la potencia láser incidente ya que se relaciona con la densidad fotónica y ésta a su vez con la probabilidad de absorción multifotónica. La ausencia del ión padre (C6H5NO2, masa=123) señala un favorecimiento del mecanismo de disociación-ionización. La formación del H2O+ sugiere una transferencia protónica posterior al rompimiento total del anillo bencénico separándose éste del grupo nitro. Este hecho conduciría a la liberación del N por un lado, y de los C que formarían tanto el C2 como su agrupación con H para formar el grupo de COHn. Trabajo apoyado por DGAPA-UNAM, IN104423

Átomos helioides confinados; un enfoque informacional

En este trabajo estudiamos los estados base de átomos helioides ($Z = 1, ..., 10$) confinados dentro de una cavidad esférica impenetrable utilizando una función de onda que incluye un término con correlación electrónica. Calculamos las energías de los estados base de la serie isoelectrónica. Utilizamos un enfoque informacional y reportamos diferentes medidas de la información cuántica que están estrechamente relacionadas con: la energía de correlación, la correlación electrónica y el entrelazamiento cuántico. Encontramos que al aumentar la carga nuclear y disminuir el radio de confinamiento $r_0$, estas medidas informacionales indican una menor correlación.

Dispersión de ondas de materia no lineales por defectos puntuales

En este trabajo se resuelve el problema de dispersión unidimensional para la ecuación diferencial no lineal de Schrödinger (ENLS) estacionaria, usando haces de condensados de Bose-Einstein. Los casos importantes que se abordan son las configuraciones con potenciales que contienen una y dos deltas de Dirac. Aunque el fenómeno de la dispersión es bien conocido en la teoría lineal, hay poca investigación y resultados de este fenómeno para la ENLS. En este caso, presentaremos los resultados más importantes para estos problemas básicos. Las soluciones a estos problemas se obtienen usando la forma rectangular y polar de la función de onda; el uso de cuadraturas para resolver la ENLS, las cuales son obtenidas al transformar la ecuación a la de un problema de fuerzas centrales auxiliar; y las expresiones de las integrales elípticas de Jacobi. Las propiedades de las funciones onda, propagantes y planas, son presentadas con ayuda de gráficas de la densidad y la fase de éstas, las cuales están asociadas con el signo de la constante de interacción no lineal, que caracterizan el tipo de condensado. Además, se mencionan los parámetros de control iniciales para apreciar estos fenómenos.

A theoretical study of the visible emission spectra in nanobelts

Using the supercell method, we make a theoretical description of the electronic levels of methylene-bridged [n]cycloparaphenylenes molecules, using these results, we infer their emission spectra in the ultraviolet and visible regimes and compare them with a recent experimental realization (Kono et al., 2023). On the same note, we obtain the electronic levels and emission spectra of [n]cycloacene molecules with the purpose of inferring the shift of the emission peaks by varying the size of the molecules. Lastly, a phononic coupling is considered in order to uncover finer details in the band widths.

Simulating the helicase enzymatic action on ds-DNA: a first principle molecular dynamic study

DNA owns mechanical properties that make it unique in diverse cellular processes. It possesses the strength to safeguard genetic information under ambient conditions while maintaining the structural flexibility for cellular replication, transcription, and translation. These capabilities arise from the non-covalent interactions between its base pairs, comprising hydrogen bonds and stacking interactions. The dissociation of the double helix requires the action of enzymes to accelerate such a process, which would otherwise hardly occur. In particular, an helicase moves sequentially along the DNA double helix utilizing energy derived from ATP hydrolysis to promote strand separation . To complement experimental investigations, molecular simulations have emerged as valuable tools. Classical molecular dynamics approaches are commonly employed to study the mechanical responses of DNA and its nucleic acid bases to various stretching forces. However, these investigations rely on specific force field choices and often lack comprehensive atomistic details of the complete DNA molecular structure. Fortunately, advancements in computational power have made it feasible to include the DNA backbone and neighboring base pairs, which play crucial roles in stacking interactions. First-principle molecular dynamics studies that faithfully mimic biological conditions and incorporate helicase-like forces have emerged as invaluable in characterizing the enzymatic action of helicases on double-stranded DNA. The main purpose of this study is to analyze the dissociation of short ds-DNA sequences with steering molecular dynamics. Cellular conditions are attained by incorporating a Langevin aqueous solvent. Our separation process between strands simulates the helicoidal-sequential manner in which the helicase acts on DNA. To analyze possible sequence dependences, we change nucleic acid bases in the strands and evaluate forces, energies, charge changes and thermal fluctuations.

Resonancias de potencial y Feshbach de onda-$s$ en canales acoplados de colisión atómica

Por medio de un modelo estilizado se estudia la colisión de dos átomos con estructura simple, de tal suerte que sólo poseen dos canales de interacción, siendo estos representación de dos estados hiperfinos internos. Al ser acoplados por la interacción hiperfina, la separación entre estos estados es modificada haciendo uso de un campo magnético externo, lo que plantea un modelo común en los experimentos de gases ultrafríos actuales. A través de este modelo se estudian dos resonancias consecuentes de la dispersión a onda-$s$ del sistema: Las resonancias de potencial y las de Feshbach. Las primeras ocurren en valores específicos del campo magnético, ya que en estos un estado ligado del sistema acoplado emerge generando que la longitud de dispersión diverja. Las segundas ocurren en un intervalo de valides del campo magnético (posterior a las de potencial) y a energías cercanas al estado ligado del canal cerrado si este se encontrase desacoplado del abierto, reflejándose estas en un máximo de la sección eficaz caracterizada por Feshbach en su cálculo de la matriz $S$. Concluyendo así que las resonancias causantes del cruce BEC-BCS son las de potencial mas no las Feshbach.

Modelo de dispersión atómica para gases cuánticos involucrando el espín

Las teorías de dispersión juegan un papel fundamental en el entendimiento del comportamiento de los sistemas cuánticos y sus interacciones. En este trabajo se exponen los modelos de dispersión atómica que involucran el fenómeno de la resonancia de Feshbach, el cual permite sintonizar las interacciones entre partículas bajo la influencia de un campo magnético. Asimismo, se presentan los conceptos fundamentales de la teoría que da lugar al fenómeno de las resonancias de Feshbach. Partiendo así desde su deducción estándar hasta abordar el problema incluyendo la contribución del espín, mediante el estudio de la ecuación de Schrödinger-Pauli para partículas de espín-$\frac{1}{2}$. Al calcular las soluciones de la ecuación de Schrödinger-Pauli, se obtienen cantidades que dan información sobre el comportamiento dispersivo del sistema y la presencia de resonancias de Feshbach. Esta ecuación es ideal para átomos que tienen bajas velocidades pero que incluyen los efectos del espín.

¿Cómo armar una trampa magneto-óptica? Mudanza de la trampa atómica de la UASLP

Para lograr obtener una trampa magneto-óptica se requieren de cinco elementos principales: átomos, láseres, campo magnético, sistema de vacío y sistema de imagen. Si bien, se trata de una lista corta, lograr cada una de estas partes tiene de trasfondo un arduo trabajo experimental, que va desde el montaje de elementos ópticos, hasta el manejo de componentes electrónicas. En el presente trabajo se explica el funcionamiento de cada uno de los sectores que conforman la trampa magneto-óptica del Laboratorio de Átomos Fríos de la UASLP, el cual se mudó recientemente al nuevo edificio del Instituto de Física. Detallaremos las características de diseño del nuevo espacio, optimizadas para realizar mediciones de precisión. Se caracterizó el ruido debido a vibraciones en el láser trampa, y se aplicó un esquema de doble amarre para reducir su efecto. Se modificó el montaje del láser rebombeador para mejorar la disipación en la estabilización de temperatura. Con estas mejoras se tiene ya de vuelta en funcionamiento la trampa atómica en la UASLP.

Dinámica de poblaciones en condensados de Bose-Einstein espinoriales

Un condensado de Bose-Einstein (CBE) es un estado de la materia que se presenta cuando un conjunto de partículas bosónicas se enfrían a temperaturas muy cercanas al cero absoluto para ocupar el estado fundamental. Este estado fundamental puede tener una dinámica relacionada con los grados de libertad hiperfinos del átomo, y para estudiar la dinámica se utiliza un conjunto de ecuaciones diferenciales no lineales llamadas ecuaciones de Gross-Pitaevskii (GP) espinoriales que proporcionan una descripción macroscópica. Es bien sabido que el Rubidio ($^{87}\mathrm{Rb}$) es un isótopo estable, cuyo CBE espinorial tiene una dinámica natural entre poblaciones. Es por esta razón que este trabajo tiene por objetivo explicar la evolución de las poblaciones de gases espinoriales de $^{87}\mathrm{Rb}$ confinadas en trampas ópticas. Además, se abordará la implementación de métodos computacionales utilizando las ecuaciones de GP, y se llevará a cabo, usando métodos numéricos convencionales y una reducción dimensional del sistema, para comparar los resultados obtenidos con la evidencia experimental ya conocida.

Sintonización de un filtro angosto de frecuencia basado en una cavidad de Fabry-Perot para gravimetría

La gravimetría atómica utiliza un par de haces láser que excitan una transición Raman contra-propagante entre dos niveles hiperfinos. Los haces tienen una desintonía considerable con las resonancias atómicas, pero aun así hemos observado decoherencia en la excitación proveniente de frecuencias adicionales que aparecen después del amplificador cónico de luz [1]. En este trabajo presentamos un filtro óptico capaz de eliminar las frecuencias resonantes no deseadas sin afectar los haces que excitarán la transición Raman. Implementamos el filtro mediante la transmisión en una cavidad Fabry Perot. Requerimos que la resonancia del filtro sea sintonizable, pero que no sea tan sensible a variaciones de temperatura, para ello se utiliza un piezoeléctrico que permite el desplazamiento controlado de uno de los espejos de la cavidad. El voltaje en el piezoeléctrico se ajusta para que la resonancia de la cavidad esté fija en frecuencia a una resonancia atómica, y la luz pasa por otro filtro óptico con un cristal de calcita que elimina algunas de las bandas laterales en la modulación. Utilizando un Arduino podemos alternar entre identificar la posición del filtro de cavidad, el de calcita, y los demás usos del modulador en la secuencia gravimétrica. Financiamiento. COPOCYT 23871 y CONACYT CF G40 [1] J.M. Cervantes, et. al. OSA Contin. 4, 1996 (2021)

Sobre las limitaciones del uso de orbitales hidrogenoides para modelar átomos multielectrónicos

Típicamente, al estudiar el átomo de hidrógeno en los cursos de mecánica cuántica, se estudia únicamente su conjunto de estados ligados y se hace mención de que constituyen una base para el espacio de Hilbert de un electrón, lo que lleva a pensar que es posible ocuparlos para describir átomos multielectrónicos. En este trabajo se muestra explícitamente que este conjunto no es suficiente para reproducir el espectro de los átomos de helio y de litio mediante diagonalización numérica, sin importar la dimensión del espacio que se considere. Los resultados obtenidos concuerdan con los encontrados por Hutchinson et al. [1], quienes atribuyen esta discrepancia en el valor de las energías a que los estados ligados del átomo de hidrógeno no forman una base completa del espacio, pues este sistema también cuenta con un conjunto de estados libres que es necesario incluir para tener una descripción completa. [1] J. Hutchinson et. al. Eur. J. Phys.34, 111 (2012).

Trayectoria de Partículas Alfa

En este trabajo se presentan fotografías de las trayectorias de partículas alfas mediante un arreglo experimental que nos permite la visualización de estas mismas, dicho experimento consta de colocar una pastilla radioactiva de Radio 226 que emite partículas alfas de tal forma que salgan disparadas hacia una niebla de que obtendremos mediando la condensación de alcohol isopropílico y hielo seco, para finalmente fotografiar los trazos de las trayectorias de las partículas que se observaran, este tipo de experimento nos permite comprender de una manera más sencilla que las partículas en decaimiento hacen un recorrido que nosotros podemos visualizar. Además, estas fotografías científicas pueden utilizarse para divulgar conceptos de física de partículas en diversos medios, especialmente para aquellas personas que no están familiarizadas con los conceptos más avanzados.

Cálculo de la función de pérdida del Carburo 2D SnC

Usando simulaciones de dinámica molecular de primeros principios (FPMD) a presión atmosférica y 300 K, investigamos la adsorción, la estructura de bandas de energía y la función de perdida de del Carburo Bidimensional SnC . Como primer paso, se encuentra la estructura de mínima energía del material 2D SnC. Posteriormente, se calculan las bandas de energía, las funciones dieléctricas y la función de perdida para dicho material. La energía de adsorción en SnC fue de 0,9398 eV . Se observa que el 2D SnC es un material semiconductor. Para la función de perdida en el material SnC se observa que existen tres picos bien definidos, encontramos que la máxima perdida aparece a una energía de 11.59 eV, ubicado en la región ultravioleta con un valor de 7.09x10^15/s. Hemos realizado nuestros cálculos utilizando el código de Quantum Espresso , con la aproximación GGA y GGA modificado para interacciones Van der Waals.

Transformada wavelet continua aplicado estados coherentes de momento angular

Los estados coherentes y la transformada wavelet (TW) continua se encuentran estrechamente relacionadas debido a la naturaleza de la transformada. De hecho, la TW es unitaria, y puede mapear una base de wavelets a una función de onda de un estado coherente del sistema, lo que lleva descomponer el estado cuántico del sistema en una superposición de estados coherentes. En este trabajo, se muestra como las TW pueden ser mapeados también a estados coherentes tipo momento angular, ampliamente usados en óptica cuántica, física atómica y molecular y sistemas de muchos cuerpos. En particular se muestra las propiedades relacionadas con los operadores de translación, dilación y modulación.

Cálculo de la energía del estado base del átomo de carbono usando el método variacional

Cuando se estudian sistemas atómicos de un electrón como el caso del átomo de hidrógeno la solución a la ecuación de Schrödinger es exacta. Sin embargo, cuando se tratan sistemas de más de dos electrones es común recurrir a métodos aproximados de la mecánica cuántica para resolverla. Esta dificultad se debe en parte a la aparición de los términos de repulsión entre electrones lo que provoca que la ecuación de Schrödinger no sea separable y no se pueda determinar una solución exacta. De estos métodos aproximados podemos mencionar algunos ejemplos como lo son la teoría de perturbaciones, el método variacional y el método de Hartree-Fock, que son de utilidad para dar una descripción cuantitativa y cualitativa de estructura electrónica de sistemas cuánticos en el estado base y estados excitados. En este trabajo presentamos un cálculo para la determinación de la energía del estado base del átomo de carbono ($Z=6$) a través del método variacional. Además consideraremos que el núcleo del átomo de carbono se encuentra fijo y propondremos una función de onda de prueba antisimétrica construida con orbitales de espín tipo hidrógeno con el fin obtener la forma funcional de la energía para determinar la energía del estado base del átomo de carbono y de algunos iones de seis electrones , también analizaremos el comportamiento de la distribución de probabilidad radial total.

Efecto de grupos atractores y donadores de carga en las propiedades ópticas de bencenos sustituidos

En la creación de nuevos materiales que presenten respuesta no lineal a campos electromagnéticos, se usan diversos fragmentos moleculares, cuyas propiedades ópticas son conocidas. Un fragmento muy utilizado es el benceno, el cual permite incrementar las propiedades ópticas no lineales del material al que se une, debido a los efectos de deslocalización de carga y de aumento de la conjugación. En este cartel se presenta un estudio detallado sobre la capacidad de inducir efectos no lineales en polienos y polieninos cuando se usa benceno sustituido con grupos electroatractores (NO2) y electrodonadores (-NH2) de carga. Se investigan tres moléculas denominadas nitroanilinas (NA) por medio de experimentos y cálculos de estructura electrónica a nivel de la aproximación de Hückel-Agrawal [1]. Se muestran resultados que incluyen espectros UV-Vis, probabilidad de transición, estados de transferencia de carga, corrientes de anillo del benceno, distribución de cargas y los momentos de transición interbandas en la zona de Brillouin. Con base en lo anterior, fue posible describir propiedades ópticas para las NA, y también desentrañar la influencia de cada uno de los átomos y grupos funcionales NO2 y NH2 en las propiedades ópticas, como son la susceptibilidad de segundo y de tercer orden, la polarizabilidad e hiperpolarizabilidad molecular, las energías de las transiciones, los tiempos de vida media y los máximos de absorción. Los resultados implican que las NA pueden ser usadas como fragmentos moleculares más eficientes que el benceno, con el fin de incrementar las propiedades ópticas no lineales de polienos y polieninos [2]. Referencias: [1] Yates, Keith. Hückel molecular orbital theory. Elsevier, 2012. [2] Guarin, Cesar A., Javier Alejandro Díaz Ponce. ACS omega, 2019, vol. 5, 518-528. Agradecimientos a LANCAD-CONAHCyT, LSVP UAM-Iztapalapa por el tiempo de cómputo en el cluster-Yoltla (proyecto 25-2023).

Soluciones numéricas de la Ecuación no lineal de Schrödinger en 1-D para distintos potenciales

La Ecuación No Lineal de Schrödinger (ENLS) puede describir el comportamiento de un condensado de Bose-Einstein o fenómenos ópticos no lineales; por lo que actualmente su estudio es importante para el desarrollo científico y tecnológico. Particularmente nos enfocamos en el estudio de la ENLS en una dimensión utilizando métodos numéricos para obtener soluciones de los casos en que el potencial $V(x)$ es de tipo pozo cuadrado, pozo parabólico (finito) y potencial parabólico (infinito). Los métodos numéricos utilizados fueron el método de Gauss-Seidel y el método de Newton, ambos métodos se basan en el uso de diferencias finitas y se calibraron comparándose con la solución analítica de la ENLS con potencial de tipo pozo cuadrado. Las soluciones numéricas obtenidas ofrecen información acerca del comportamiento de la energía del estado fundamental y los primeros estados excitados. Finalmente se analizan las relaciones que se dan entre la constante de acoplamiento no lineal, la eigen-energía de las soluciones numéricas obtenidas, y el tamaño de los pozos cuadrado y parabólico. Agradecimientos: Este trabajo es posible gracias a la beca otorgada por CONACYT con número de CVU 996782 y proyecto PAPIIT 112721.

Localización-deslocalización de un electrón confinado en una región circular en ausencia y en presencia de un campo eléctrico constante

Obtenemos las energías y funciones propias de un electrón que se encuentra confinado en una región circular plana con paredes impenetrables, y de radio $r_{_0}$. Estudiamos la localización-deslocalización del electrón, mediante el uso de la entropía de Shannon y la información de Fisher, en los espacios de configuración y de momentos, como función del radio de confinamiento $r_{_0}$. Posteriormente, analizamos el sistema en presencia de un campo eléctrico constante. La solución de la ecuación de Schrödinger ya no es exacta por lo que utilizamos el método variacional lineal, usando como funciones base a las funciones de onda de la partícula confinada en una región circular. Presentamos de manera gráfica el comportamiento de la entropía de Shannon e información de Fisher como función de la magnitud del campo eléctrico para algunos valores seleccionados de $r_{_0}$. Encontramos que para un radio de confinamiento fijo el electrón se encuentra más localizado, en el espacio de configuración, con el aumento de la magnitud del campo eléctrico.

Espectroscopia fluorescencia por selección de velocidades de alta resolución para la medición de la estructura hiperfina del estado de Rydberg 20S en los isótopos $^{85}$Rb y $^{87}$Rb

En el presente trabajo se utilizaron técnicas de espectroscopia de fluorescencia por selección de velocidades para la medición de la estructura hiperfina del estado de Rydberg 20S en los isótopos $^{85}$Rb y $^{87}$Rb. Las mediciones se realizaron sobre una muestra gaseosa de vapor de rubidio contenida en una celda de vidrio a 100°C. La celda contenía una mezcla de ambos isótopos en abundancia natural. La producción del estado de Rydberg 20S se logró mediante la excitación de doble paso, 5S$_{1/2}$ $\rightarrow$ 6P$_{3/2}$ $\rightarrow$ 20S. La fluorescencia de 488 nm emitida por el decaimiento 20S $\rightarrow$ 5P$_{3/2}$ era detectada por un tubo fotomultiplicador. Para el primer paso se utilizó un láser de 420 nm sintonizado a la transición de los niveles hiperfinos 5S$_{1/2}$ F=3 (F=2)$\rightarrow$ 6P$_{3/2}$ F=4 (F=3) para el isótopo $^{85}$Rb ($^{87}$Rb). En el primer paso, debido al movimiento de los átomos por efecto térmico, se producen poblaciones de tres niveles hiperfinos. Estos corresponden a tres grupos de átomos cuyas velocidades son distintas. En el segundo paso se utilizó un láser de 1051 nm cuya sintonía se barría para alcanzar el nivel de Rydberg 20S. El barrido del láser de 1051 nm se hacía lo suficientemente amplio para excitar las transiciones de los tres grupos de átomos observándose en los espectros tres grupos de picos. La separación entre cada grupo de picos corresponde a la separación de la estructura hiperfina del nivel 6P$_{3/2}$ multiplicada por un factor que depende de la razón entre las longitudes de onda de los láseres utilizados. De esta manera la estructura hiperfina del nivel 6P$_{3/2}$ se pudo utilizar como regla para medir la separación de la estructura hiperfina del nivel de Rydberg 20S. Para el rubidio 87 los resultados se comparan con los reportados en la literatura obteniéndose un excelente acuerdo. Para el rubidio 85 no se ha encontrado reportada ninguna medición previa.

La entropía de Shannon del problema del átomo de hidrógeno confinado en una esfera impenetrable con su núcleo fuera del centro de la esfera

Se estudia el problema de un átomo de hidrógeno dentro de una cavidad esférica impenetrable, el núcleo del átomo está localizado fuera del centro de la esfera por lo que se rompe la simetría esférica. Mediante el método variacional de Rayleigh-Ritz calculamos las energías del estado base para un radio fijo, en función de la posición del núcleo, el cual está a una distancia d sobre el eje z. Estudiamos la localización-deslocalización del electrón mediante la entropía de Shannon. Las energías aumentan a medida que la distancia del núcleo respecto al origen aumenta. Los valores de entropía de Shannon disminuyen al aumentar la distancia del núcleo al origen hasta alcanzar un valor mínimo y, después aumentan alcanzando un valor máximo cuando el núcleo se encuentra en la pared de la cavidad.

Estudio teórico de las transiciones cuadrupolares eléctricas a estados de Rydberg $5P_{3/2}$ $\rightarrow$ $nP_j$ para el átomo de rubidio

En este trabajo se realiza un estudio teórico de la producción de átomos de Rydberg mediante la excitación por dos fotones en átomos de rubidio. El primer paso en la excitación lleva los átomos del estado base al primer estado excitado a través de una transición dipolar eléctrica E1 ($5S_{1/2} \rightarrow 5P_{3/2}$). El segundo paso consiste en una transición cuadrupolar eléctrica E2 del primer estado excitado a estados $nP_j$, con n el número cuántico principal en torno a $n=10$. De manera particular se estudian los niveles de energía de los estados atómicos con $6<n<12$, así como las longitudes de onda y las probabilidades de transición para las transiciones $5P_{3/2} \rightarrow nP_j$. Posteriormente, con los resultados obtenidos se propone un esquema experimental para producir y detectar esta transición cuadrupolar eléctrica. Se plantea la construcción de un sistema de emisión láser de cavidad extendida y un sistema de detección de los estados de Rydberg para átomos a velocidades térmicas y átomos atrapados en trampas magneto ópticas.

Análisis y exploración en la PES (Superficie de Energía Potencial) de nanoaleaciones de Au-Ag (m+n=(7,9)) obtenidos por los códigos GMIN-GA y PSO-GA

En este estudio se aborda la exploración de la superficie de energía potencial en cúmulos atómicos bimetálicos Au-Ag, centrándose en la identificación de las geometrías de mínima energía y estructuras cercanas energéticamente. Estas estructuras permiten ser propuestas para una investigación de las propiedades estructurales, vibracionales y electrónicas, mismas que permiten ser cruciales al comparar los resultados teóricos con los experimentos, sobre todo para la comprensión de las propiedades catalíticas de las nano-aleaciones de oro y plata. Dado el desafío que supone determinar las estructuras de más baja energía y el elevado coste computacional de los métodos ab-initio o DFT (Teoría Funcional de la Densidad), es esencial desarrollar enfoques más eficientes que permitan sugerir estructuras candidatas para la investigación de nano-aleaciones. Nuestro trabajo presenta una metodología eficaz en la exploración de estructuras de baja energía, y sus isómeros cercanos obtenidos con los códigos PSO-GA y GMIN-GA en el sistema de Au-Ag para rangos de n+m=(7,9) y composiciones específicas de AunAgm (n=6,4,2 m=1,3,5 respectivamente), y AunAgm (n=2,4,6,8 m=7,5,3,1 respectivamente). Los resultados obtenidos son clasificados según su energía, grupo de simetría y tipo de estructura (3D, 2D), y se contrastan con información previamente reportada en la literatura científica. Además, las estructuras obtenidas pueden servir como punto de partida para futuras investigaciones que utilicen métodos ab-initio o DFT.

Estudio de la contribución de las posibilidades conformacionales de nucleosidos a la formación de la estructura espacial del ADN

Dentro del estudio de la contribución de las posibilidades conformacionales de nucleósidos separados a la formación de las variadas clases conformacionales de fragmentos mínimos de cadena única del ADN, NtCs. Se encontraron mínimos para los 4 nucleósidos canónicos del ADN (purínicos: desoxiadenosina y desoxiguanosina, pirimidínicos: desoxitimidina y desoxicitidina), correspondientes a 3 clases NtCs: BB00 (forma BI clásica), AA00 (forma AI clásica) y BB02, empleando métodos de mecánica cuántica, MC (DFT y MP2) y mecánica molecular, MM (campos de fuerzas AMBER). En los nucleósidos purínicos y desoxitimidina la conformación más favorable corresponde a la clase NtC BB00. Para desoxicitidina los métodos de MC dieron como mínimo más favorable el correspondiente a la clase AA00, mientras que en los campos de fuerzas AMBER resulta ser la clase BB00. Para aclarar las diferencias en los mínimos, se hicieron cálculos adicionales usando el campo de fuerzas CHARMM y cálculos considerando agua como solvente implícito (en ambos campos de fuerzas). Los resultados obtenidos con CHARMM son cualitativamente semejantes a los resultados de MC. La inclusión de agua como solvente implícito dio cambios menores. A fin de comprender la diferencia en las preferencias conformacionales de desoxicitidina, se realizó una búsqueda de mínimos de energía correspondientes a las clases BB00 y AA00 usando métodos de MC para nucleósidos pirimidínicos con bases modificadas, citosina y timina con cambios en los grupos funcionales. Los resultados mostraron que para tener la conformación de desoxinucleósido AA00 más favorable que la conformaciónBB00, la base nitrogenada debe tener un grupo oxo en la posición 2 y el átomo N3 del anillo debe presentar un enlace doble (como receptor de enlace de hidrógeno). Trabajo apoyado por el Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México.

Activación de O$_2$ sobre el catalizador Au$_4$Ag$_2$/MgO(100)

Para disociar el oxígeno molecular O$_2$ se requiere una energía de activación de 5.16 eV. En este trabajo se estudió la disociación del oxígeno molecular O$_2$ sobre un cúmulo bimetálico Au$_4$Ag$_2$ soportado en la superficie MgO (100). La reacción procede mediante el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood (LH). Inicialmente el Au$_4$Ag$_2$ se adsorbe sobre MgO (100) en los sitios del oxígeno, con una energía de adsorción de 4.73 eV. La superficie MgO (100) no solo actúa como un soporte estabilizador, sino también transfiere una carga de 0.52 e$^-$ desde el orbital O $2p$ hacia los orbitales Au $5d$. La activación del O$_2$ se cataliza con el sistema Au$_4$Ag$_2$/MgO, aunque primero se adsorbe el O$_2$ en forma lineal a un Au del Au$_4$Ag$_2$ y con una energía de 4.03 eV. En la absorción participan los orbitales O$_2$ $2p$ y Au $5d$. Se presenta una transferencia de 0.07 $e^-$ hacia el orbital antienlazante $σ^*$ del O$_2$, debilitando el enlace O‒O desde 1.22 a 1.25 Å. Siguiendo la ruta de reacción se obtuvo un estado de transición donde el O$_2$ se rompe con una energía de activación de 3.18 eV. La activación es promovida por la transferencia de 0.71 $e^-$ desde los orbitales Au $5d$ y Ag $4d$ hacia el orbital $σ^*$ antienlazante O$_2$ $2p$ y generando el rompimiento O$_2→2$O, la distancia de O‒O es de 2.17 $Å$. Finalmente, el sistema requiere de 0.86 eV para estabilizar el $2$O en forma endotérmica.

Estudio teórico-experimental de la absorción y emisión de la molécula de Fisetina

Fisetina (F) pertenece al conjunto de sustancias naturales llamado Flavonoides, se encuentra en distintos tipos de frutas y vegetales como fresa, manzana, uva, pepino, cebolla, entre otras [1]. Los estudios de esta molécula han ido en aumento debido a la gran variedad de beneficios que ofrece al cuerpo humano, mostrando propiedades antioxidantes importantes y también al considerarse un agente quimiopreventivo y quimioterapéutico en distintos tipos de cáncer, al igual que neuroprotector [1], [2]. En este trabajo se analizan los resultados obtenidos de los cálculos de las longitudes de onda y energías de absorción y emisión de la molécula de Fisetina en vacío y metanol, realizados con Gaussian16 [3], utilizando el funcional de Minnesota M06-2X [4] y el conjunto base 6-31++G(d,p). También se lleva a cabo la comparación de estos resultados con las mediciones realizadas de los espectros de fluorescencia (FL) del polvo de F y de soluciones de distintas concentraciones de F en metanol y propilenglicol. La longitud de onda de emisión calculada de la configuración keto O3 de F es de aproximadamente 498 nm en vacío, resultado cercano al valor experimental medido de 530 nm. Para la configuración keto O3 en metanol la longitud de onda de emisión de F calculada es de 472 nm, mientras que el valor medido del espectro de FL de F en metanol es de 509 nm. [1] Khan N, et al (2013) Antioxid Redox Signal 19:151–162 [2] Z. S. Marković, et al (2009) J. Phys. Chem. 113:1470-14179 [3] M. J. Frisch, et al (2016) “Gaussian˜16 Revision C.01.” [4] Y. Zhao, et al (2008) Theor. Chem. Acc. 120:215-241

Efecto Zeeman en la transición $5 \ ^{2}S_{1/2} \rightarrow{} 5 \ ^{2}P_{3/2}$ de rubidio atómico como herramienta de magnetometría

El alcance que ha tenido la combinación de diversas técnicas (sobre todo la interacción de los campos con las propiedades atómicas de la materia) para poder medir con precisión los campos magnéticos, se convirtió en la fuente de una gran cantidad de aplicaciones: desde la detección de imágenes por resonancia magnética de campos débiles mediante "sensores'' ópticos de vapor atómico, hasta la implementación de SQUIDS (dispositivos superconductores de interferencia cuántica) comerciales para la exploración de yacimientos minerales. El desarrollo de la magnetometría en el área de la investigación supone entonces una herramienta indispensable en la vida diaria, por lo que el propósito de este trabajo es ejemplificar cómo se puede caracterizar el campo magnético constante $B_{0}$ producido por un par de bobinas mediante la espectroscopia en átomos de rubidio a temperatura ambiente. La transición a estudiar fue la línea D2 ($5^{2}S_{1/2} \rightarrow{} 5^{2}P_{3/2}$) para el isótopo de 87Rb; así se realizó un experimento de fluorescencia saturada con vapor atómico de rubidio en dos celdas separadas: una con el campo magnético externo a estudiar y otra sin campo, que serviría como señal de referencia para medir el desplazamiento de las transiciones energéticas conforme se varía la intensidad del campo externo. La geometría escogida (campos eléctrico y magnético paralelos) permite sólo transiciones entre estados con $m_{F}$ iguales. Paralelamente, se construyó un programa en Mathematica que predice la frecuencia y la probabilidad de las transiciones magnéticas en función del campo $B_{0}$, como resultado concluimos que la transición con $F=1$ y $m_{F}=-1$ es la mejor para medir el campo magnético.

Programa para el análisis de datos de la transición prohibida $5P_{3/2} \rightarrow 6P_{3/2}$ en ${}^{87}\mbox{Rb}$ en una trampa magneto-óptica (MOT)

En este trabajo se presenta un código desarrollado en Wolfram Mathematica 13.1 que utiliza una interfaz interactiva para analizar datos de la transición prohibida $5P_{3/2}\rightarrow 6P_{3/2}$ en átomos de ${}^{87}\mbox{Rb}$ en una trampa magneto-óptica (MOT). El conjunto de observaciones se obtuvo de un experimento en el que un láser de 911 nm incidió sobre una MOT, y un tubo fotomultiplicador contabilizó los fotones producidos en el decaimiento al estado $5S$ a medida que la potencia de la MOT y la desintonía de atrapamiento de los átomos de ${}^{87}\mbox{Rb}$ se modificaban independientemente. El algoritmo principal que sigue este código se compone de: (i) selección de la región de interés del espectro, (ii) identificación de los seis picos del espectro, (iii) ajuste de los datos con un modelo Gaussiano, (iv) calibración en frecuencia de la escala independiente utilizando las frecuencias características de los estados hiperfinos $F = 1,2,3$ del estado $6P_{3/2}$, y (v) interpolación de los datos calibrados en frecuencia y el número de cuentas. Debido a su flexible manejo y sus operaciones compactas, se considera que este programa puede ser de utilidad para analizar otras transiciones atómicas.

Microsolvatación de Cu$^{2+}$, Zn$^{2+}$ y Cd$^{2+}$: Cooperatividad y anticooperatividad en las interacciones metal - agua

En función de la dosis administrada, los cationes metálicos pueden tener efectos adversos o benéficos para los seres vivos. La disponibilidad de estos metales en las células es determinada por un importante proceso bioquímico en el cual estos cruzan a través de la membrana celular por algún mecanismo. Aunque tenemos una gran cantidad de información cuantitativa sobre cationes como Cu$^{2+}$, Zn$^{2+}$ y Cd$^{2+}$, contamos con un número limitado de herramientas para examinar los procesos que ocurren en su transporte transmembranal. Abordamos el estudio detallado de la solvatación y la caracterización de las interacciones entre los cationes Cu$^{2+}$, Zn$^{2+}$ y Cd$^{2+}$ con los cúmulos de agua (H2O)$_\mathrm{n}$, n = 1-8. Para este fin, empleamos algoritmos genéticos, cálculos de estructura electrónica DFT y análisis de funciones de onda utilizando métodos cuánticos de topología química, específicamente la Teoría Cuántica de Átomos en Moléculas (QTAIM) y la partición de energía de Átomos Cuánticos Interactuantes (IQA). En este estudio, analizamos la cooperatividad y la anticooperatividad de las interacciones ion-agua dentro de cada cúmulo. Investigamos la transferencia de carga en los cúmulos mencionados y cuantificamos el grado de covalencia e ionización presente en estas interacciones. Este estudio revela información valiosa sobre el enlace químico entre los cationes metálicos investigados y sus primeras y segundas capas de solvatación, como paso previo a la interacción de estos metales con las membranas biológicas. En general, demostramos que (a) las interacciones entre los cationes metálicos investigados involucran contribuciones covalentes importantes en comparación con la microsolvatación de otros cationes, como los cationes alcalinos y alcalinotérreos; (b) la polarización impuesta por el catión metálico afecta las interacciones entre las primeras y segundas capas de solvatación.

Estudio teórico sobre el mecanismo de interacción en sistemas acuosos de surfactantes confinados tipo película liquida delgada por simulación dinámica molecular

En este trabajo presentamos la simulación dinámica molecular de dos sistemas de películas líquidas delgadas: película negra de Newton y película negra común. Estas películas se encuentran estabilizadas con docecil sulfato sódico a diferentes condiciones de presión para la tipo Newton y en diferentes concentraciones de agua para la común. Se usaron los ensambles NPT semi-isotrópicos e isotrópico con condiciones periódica de frontera activadas, para calcular las propiedades promedio de tensión superficial y una presión de disyunción teórica con apoyo de la función de Gibbs. Para los modelos utilizamos el campo de fuerzas OPLS-AA, en ambos sistemas es posible observar el comportamiento de las interacciones intermoleculares del surfactante por debajo de la concentración micelar critica en condiciones de confinamiento forzado por la presión de bulto, llegando a formar arreglos moleculares tipo micelas en algunos casos. El modelado y estudio de estas interacciones dependerá mucho de los modelos y parámetros iniciales que describen las interacción de largo y corto alcance. Estos cálculos computacionales ayudan a dar indicios de lo que sucede en condiciones experimentales de sistemas acuosos confinados en la escala molecular.