ANNUAL REPORT 2011 - Instituto de Estructura de la Materia

oooooCriogenia.Espectroscopía Raman Estimulada.Espectroscopía de Doble resonancia Raman-Raman.Espectroscopía Infrarroja por Diferencia de Frecuencias.Métodos computacionales.LABOR INVESTIGADORA:FÍSICA MOLECULAR DE ATMÓSFERAS Y PLASMASEsta línea de investigación se subdivide en tres apartados que se indican a continuación.Física molecular de sistemas atmosféricos y astrofísicosAlrededor de 2006 empezamos una nueva línea dedicada al estudio de sistemas sólidos que pudieran servir demodelo de objetos astrofísicos. Desde esa fecha hemos trabajado sobre mezclas de hielos de agua, dióxido decarbono, metano y metanol, que son algunos de los más abundantes constituyentes de los núcleos de los cometas.Hemos estudiado estos sistemas por medio de espectroscopía de infrarrojo y espectrometría de masas. Mediante unacámara de alto vacío y un nuevo criostato somos capaces de extender las medidas hasta unos 6 K, lo que nospermite acceder a un rango de temperaturas muy interesantes en el ámbito astrofísico. En los párrafos siguientesdescribimos en mayor detalle las contribuciones más relevantes obtenidas durante el año 2011.Hemos iniciado una línea de investigación con cierta tendencia astrobiológica. La molécula de glicina se hadetectado en asteroides, y no existe hasta la fecha una investigación espectroscópica completa de esta especie enambientes y condiciones físicas variadas. Por ello, hemos llevado a cabo un estudio espectroscópico de glicina ensus formas neutra e iónica, aislada y en entornos polares y no polares, y hemos analizado cambios en su estructuraen un rango de temperaturas entre 25 y 200 K. Para el estudio de sólidos con baja presión de vapor, como la glicina,hemos diseñado un horno que permite volatilizar la muestra a vacío y depositar el vapor sobre un sustrato frío. Unanueva adición experimental nos permite rotar el sustrato a vacío para orientarlo frente al horno o frente a la radiaciónde infrarrojo. Esta línea se continuará aplicando a otras especies biológicas.Otra especie de interés astrofísico es el ácido carbónico, que se supone existe en diversos ambientes, como en laatmósfera de Marte, o formando parte del coma de cometas. Hemos observado por primera vez esta molécula enfase gaseosa en el laboratorio, como parte de un estudio teórico y experimental realizado en colaboración con losDres. Grothe y Lortieng, de las Universidades de Viena e Innsbruck respectivamente. Esta investigación ha recibidouna notoria atención internacional, siendo anunciada en la página web del CSIC.Dentro de la línea de interés astrofísico hemos estudiado la detección de agua deuterada y el intercambio isotópicoD/H en hielos amorfos y cristalinos por debajo de 150 K. La distribución isotópica es una variable de gran interéspara el conocimiento de las propiedades y evolución de los medios astronómicos. Se concluye de nuestrasinvestigaciones que la proporción HDO/H2O puede detectarse en un rango de entre unas pocas partes por cientopara muestras amorfas a partes por mil para hielo cristalino, utilizando la banda de vibración de tensión O-D comotestigo. Estos límites relativamente altos y la gran dependencia de la forma de la banda con la temperaturacomplican seriamente la interpretación de datos provenientes de muchas líneas de observación. Por otra parte,hemos investigado también el ión formato, HCOO-, igualmente de interés astrofísico. Este ión se caracteriza poradoptar diferentes estructuras. Hemos estudiado el formato tanto aislado como en las sales de sodio y amonio. Elestudio comprende cálculos teóricos y experimentales de espectroscopía de infrarrojo.En la parte atmosférica de nuestra labor, hemos estudiado mezclas de ácido nítrico, clorhídrico y agua, enproporción variable, en colaboración con colegas de la U. Complutense y de la Universidad de Isparta (Turquía).Hemos predicho sus espectros de infrarrojo y sus características de transferencia protónica y enlaces de hidrógeno.Esto nos ha permitido clasificar estos agregados en términos de su fuerza de enlace de H y grado de ionización.Asímismo, en colaboración con colegas de Viena y del Reino Unido, hemos presentado un conjunto de resultados deaplicación de diferentes técnicas espectroscópicas al monohidrato de ácido nítrico, especie relacionada con otras deinterés atmosférico. En esta línea también, se incluye un estudio teórico de las propiedades moleculares de enlacesde H y enlaces de halógeno en la molécula de yodo-tirosina, realizado en colaboración con colegas de la UCM y laUPM.Por otra parte, continuamos la puesta a punto de una nueva cámara de flujo dedicada a la producción y estudio deaerosoles atmosféricos. La cámara está prácticamente lista y esperamos obtener los primeros resultados en 2012.34