En el diseño de materiales con propiedades específicas así como en la investigación de la fisicoquímica de sistemas sólidos complejos, bulto y superficies, y en particular la interacción molécula-superficie, los métodos de estudio de la estructura electrónica están históricamente basados en la teoría de bandas. Si bien estos métodos, con base en un formalismo DFT, son extremadamente precisos y permiten el cálculo de observables cuánticos directamente comparables con resultados experimentales, la interpretación que puede realizarse desde un punto de vista de enlace químico deja aún mucho que desear. Durante los últimos años, ha sido práctica común utilizar aproximaciones mixtas para el estudio de la estructura electrónica de sólidos y superficies y, más aún, de la interacción molécula-superficie. Por un lado el uso de métodos de bandas en donde la periodicidad del sistema es plenamente explotada. Por otro lado, métodos moleculares aplicados a cúmulos representativos para ayudar en la interpretación química de los observables. En nuestro grupo hemos trabajado durante los últimos años de esta manera. El proyecto que sometemos a la consideración de la Comisión Evaluadora del PAPIIT representa la continuidad de varias temáticas de Investigación. En los últimos años nos hemos beneficiado del apoyo de la DGAPA a través del programa PAPIIT (IN101106 y IN102202). Fruto de estos apoyos, hemos podido consolidar un grupo de investigación en el campo de la estructura electrónica de materiales complejos. Así, nuestro proyecto de investigación para los próximos tres años está enmarcado en el estudio de : - Hidrógeno en compuestos intermetálicos e hidruros ternarios - Casos específicos de la interacción molécula superficie

Hidrógeno en compuestos intermetálicos e hidruros ternarios Los sistemas que han retenido nuestro interés son: 1-Los sistemas hidrogenados basados en tierras raras y metales no magnéticos de tipo R-Mg-H (R=Sm,Eu) en colaboración con Holger Kohlmann, Universität des Saarlandes, Alemania). Previamente habíamos investigado compuestos basados en La y Ce (E. Orgaz, J. Alloys and Compounds, 322, 45 (2001)). Kohlmann ha continuado el trabajo experimental estos sistemas y hemos establecido un principio de colaboración en este tema. 2-Los compuestos intermetálicos CeNi3 y Ce2Ni7 y sus hidruros. 3-Los compuestos intermetálicos RMg2Ni9, RMgNi4, MgNi2, RNi5 están íntimamente relacionados desde un punto de vista estructural. Aunque aceptan pequeñas cantidades de hidrógeno, representan una amplia familia de compuestos con bastantes grados de libertad para optimizar sitios intersticiales susceptibles de acomodar átomos de hidrógeno. Casos específicos de la interacción molécula superficie 1-Interacción de moléculas con superficies específicas de níquel. Este trabajo fue iniciado a mediados de 2007 y constituyó, en una primera etapa, la tesis de licenciatura en Ingeniería Química de Víctor Gonzalo Ruiz López. Actualmente, Víctor se encuentra cursando la Maestría en Ciencia de Materiales en la Universidad Técnica de Munich. El trabajo desarrollado por Víctor Ruiz nos ha permitido explorar cuantitativamente las diferentes trayectorias de la quimisorción disociativa de H2 sobre diferentes superficies de Níquel. Este trabajo está siendo completado por el mismo Víctor Ruiz y Otto Hahn-Herrera quien está cursando el posgrado en Ciencia de Materiales de la UNAM (bajo mi dirección) 2-Anclaje electroquímico de moléculas orgánicas en superficies de grafito. Gracias a colaboraciones con los grupos experimentales del Dr. Felipe González (Departamento de Química, CINVESTAV) y del Dr. M. Iglesias (Química Orgánica, FQ-UNAM), iniciamos estudios computacional de este proceso electroquímico. La idea es, en apariencia, sencilla: carbocationes derivados de moléculas orgánicas pueden interactuar con superficies de carbono cristalino produciendo así materiales compuestos con varias aplicaciones potenciales. El proceso electroquímico estándar consiste, primeramente, en la formación del radical R mediante la reacción; RCO2- → R. + CO2 + e-. Bajo las condiciones experimentales usuales, cerca de la superficie de carbono, el radical orgánico se oxida rápidamente dando lugar a un carbocatión R+. La etapa siguiente es la interacción entre R+ y la superficie de carbono que, dependiendo de la naturaleza de R+, da lugar a un material compuesto superficie//R+. Este proceso de anclaje ha sido investigado por nuestro grupo con moderado éxito en el pasado. En buena medida, el tamaño computacional del problema aunado a la falta de calidad de los resultados obtenidos entonces, nos ha permitido comprender cuan exigente puede ser el análisis de este tipo de interacciones superficie-molécula. Ahora, gracias a cálculos preliminares, contamos con la estrategia metodológica para abordar este problema. Modelamos esta interacción mediante varias técnicas computacionales. Por un lado, cálculos mecánico-cuánticos ab initio para las moléculas orgánicas en trozos característicos de la superficie. Y por otro lado, cálculos totalmente periódicos. 3-Electrónica orgánica: moléculas orgánicas soportadas en superficies. Esta temática es de singular importancia. Los estudios previos: (1) “Interacción de moléculas con superficies específicas de níquel” y (2) “Anclaje electroquímico de moléculas orgánicas en superficies de grafito” tienen una gran importancia per se. Sin embargo, ambos nos han permitido ganar la experiencia metodológica necesaria para abordar la interacción molécula-superficie en el caso de sistema orientados a aplicaciones electrónicas, en particular opto-electrónicas. En estos casos, detalles extremadamente finos de la estructura electrónica y de la interacción electrostática entre la superficie y la molécula adsorbida, son de gran importancia.