_x000D_ SÍNTESIS DEL PROYECTO _x000D_ Estudio Teórico DFT de Cúmulos de Metales de Transición y de su Interacción con Moléculas Orgánicas é Inorgánicas. _x000D_ _x000D_ Las técnicas experimentales de vaporización-láser han hecho posible la síntesis, en la fase gas, de cúmulos pequeños de metales de transición. Estas partículas han sido estudiadas por diferentes métodos; y se ha encontrado que tienen atributos propios y claramente diferentes a las del átomo ó sólido correspondiente. Por ejemplo, los cúmulos de unos cuantos átomos de hierro tienen momentos magnéticos mayores que el sólido, lo que da lugar el super-paramagnetismo. Estos cúmulos también actúan como catalizadores en la síntesis, a partir de metano y etano, de nanotubos de carbono, y también pueden activar el enlace carbono-carbono, carbono-hidrógeno y oxigeno-hidrogeno en reacciones que involucran compuestos orgánicos. Cúmulos de otros elementos, como los de paladio o rodio presentan una gran capacidad para activar los enlaces de especies moleculares muy tóxicas como son los óxidos de nitrógeno, NO, y de carbono CO. Por otra parte, se ha reconocido que estas partículas juegan un papel importante en ciencia de materiales, ya que con ellas se podrían diseñar y sintetizar nuevos dispositivos electrónicos, así como compuestos catalíticos selectivos y eficientes. Sin embargo, no se conocen aún los parámetros estructurales (longitudes y ángulos de enlace) de estas pequeñas partículas; se desconocen también los parámetros electrónicos que determinan mayormente las propiedades observadas. El objetivo de este proyecto consiste en determinar, mediante métodos de la Química Cuántica Computacional, las propiedades estructurales y electrónicas de cúmulos pequeños de metales de transición, y racionalizar con esta información los fenómenos observados. También se abordará el estudio de la interacción de los cúmulos con moléculas como: benceno, monóxido de carbono y de nitrógeno, hidrógeno, etc. Los resultados obtenidos permitirán obtener un entendimiento de los fenómenos magnéticos y catalíticos observados y serán de utilidad en la comprensión de preguntas básicas fundamentales relacionadas con aspectos estructurales y electrónicos de los cúmulos y de los compuestos metal-ligante. _x000D_ _x000D_ Esto es, porqué ciertos cúmulos de un tamaño determinado exhiben una magnetización mayor que la del sólido. Porqué la interacción de estos cúmulos con benceno da lugar a la formación de estructuras del tipo “sándwich-múltiple” y del tipo “granos de arroz”. Porqué la actividad catalítica de un cúmulo dado es mucho mayor que la de la superficie infinita correspondiente. Para qué tamaño de partícula el enlace químico, de carácter molecular o localizado, se transforma en enlace metálico, o bien, en qué momento el potencial de ionización converge a la función trabajo del sólido. Porqué para ciertos cúmulos de la tercera serie de transición se obtienes geometrías muy cercanas a las del sólido? Otros temas a abordar son la catálisis, la actividad biológica, y el reconocimiento molecular. Algunas de estas propiedades se estudiarán mediante la interacción metal-ligante para ciertos cúmulos interactuando con moléculas de interés industrial y biológico como: agua, hidrógeno y nitrógeno molecular, metano, propano, monóxido de carbono y de nitrógeno y benceno, entre otras. Estas son la relevancia y relación de nuestra propuesta en este campo del conocimiento actual de la química. _x000D_

Contribución del Proyecto _x000D_ _x000D_ La contribución principal de este proyecto es el entendimiento de la interacción metal-metal y metal-ligante que ocurre en los cúmulos de metales de transición y en la interacción de estos con moléculas orgánicas (benceno, metano, propano, etc.) e inorgánicas (H2O, CO, CO2, etc.). La hipótesis de trabajo consiste en que la descripción exacta de estas interacciones, lograda mediante el uso de métodos basados en teoría de funcionales de la densidad, producirá estados de mínima energía o estados basales de donde se determinarán las propiedades estructurales y electrónicas de los sistemas. Los resultados teóricos obtenidos se compararán con los resultados experimentales disponibles; lo que nos permitirá verificar la exactitud de la hipótesis y de la metodología usada. Posteriormente, se determinarán las siguientes propiedades: a) energías de unión, b) energías de ionización, c) afinidades electrónicas adiabáticas, d) espectro IR, e) reactividad química y f) naturaleza del enlace químico metal-metal y metal-ligante. Estas propiedades permitirán una caracterización más completa de este tipo de sistemas metálicos, contribuyendo así al entendimiento de sus propiedades fisicoquímicas. A largo plazo, estos resultados serán de gran utilidad para el diseño racional de nuevos materiales con determinadas propiedades como son: conductoras, catalíticas, magnéticas, ópticas, etc.