ANNUAL REPORT 2011 - Instituto de Estructura de la Materia

Filamento de 5 micras de diámetro de hidrógeno líquido a una temperatura de 15 K, cruzado por el láser deexcitación a 100 micras de la toberaEste desarrollo permite enlazar de forma rigurosa la mecánica del continuo con la mecánica cuántica, y describir elmedio a escala molecular de forma más adecuada que a través de la intratable ecuación de Boltzmann generalizada.Esta teoría revela dos regímenes dominantes en los chorros, según sea “fácil” o “difícil” la transferencia de energíapor colisiones inelásticas. Las ecuaciones fluidodinámicas resultantes permiten interpretar de forma natural laprogresiva rotura de equilibrio térmico a lo largo del chorro, y cuantificar sus variables en términos colisionales através del novedoso concepto de capacidad calorífica gas-dinámica, del cual la capacidad calorífica convencional es,tan solo, un caso particular válido únicamente para estados de equilibrio entre grados de libertad. La teoríadesarrollada muestra también sin ambigüedad que los chorros supersónicos no son isentrópicos, aunque estaaproximación pueda ser útil en ciertas condiciones, que ahora quedan claramente delimitadas.ESPECTROSCOPÍA LÁSEREl grueso del trabajo realizado durante el año 2011 en la línea de Espectroscopía Láser se ha llevado a caboutilizando la técnica de Espectroscopía Raman Estimulada en sus diferentes configuraciones, estudiando diversasespecies de interés en distintos campos. La primera de estas especies es el 13 C 12 CD 2 , un isotopólogo del acetilenoque se ha estudiado en el marco de una colaboración ya bien consolidada con la Universidad de Bolonia y cuyoobjetivo principal es la modelización precisa de los niveles de energía rovibracionales en toda la familia deisotopólogos “comunes” (mono- o di-sustituidos con átomos de 13 C y D) del acetileno. En 2011 se han obtenidoespectros Raman estimulados a temperatura ambiente de las bandas 1 , 2 , 2 + 4 - 4 , 2 + 5 - 5 , 2 +2 4 -2 4 , 2 +2 5 -2 5 , 2 + 4 + 5 - 4 - 5 de esta molécula. Adicionalmente, y utilizando la técnica de doble resonancia Raman-Raman,se ha registrado también el espectro Raman de la banda caliente 2 2 - 2 a 160 K en condiciones de no-equilibriorotacional a diferentes presiones. Además de información sobre los niveles de energía de esta molécula, el análisisde estos últimos espectros ha dado como fruto la observación de la regla de propensión J=2 para relajacióncolisional de especies quasi-centrosimétricas. Esta regla de propensión era conocida desde hace ya varias décadaspara moléculas diatómicas pero nunca hasta la fecha había sido observada en una molécula poliatómica, por lo quesu observación ha sido suficientemente relevante como para dar lugar a una publicación independiente como rapidcommunication en el Journal of Chemical Physics. Los resultados del análisis de las demás bandas también se hanconcluido con éxito y han sido publicados por separado.La segunda de las especies estudiadas ha sido el 12 CF 4 , una molécula que recientemente ha despertado interés enestudios atmosféricos por su gran Potencial de Calentamiento Global (GWP), unas 6000 veces superior al del CO 2 , ysu vida media de 50000 años en condiciones atmosféricas. Hemos obtenido espectros Raman de alta resolución atemperatura ambiente de las bandas 1 , 2 1 - 1 , 2 , 2 2 , 1 + 4 - 4 y 3 2 - 2 , y a 150 K nuevamente de 2 1 - 1 y de laextensa banda 2 . El análisis de estos espectros está siendo realizado en la Universidad de Borgoña por nuestrocolaborador V. Boudon.37