Relajación de la molécula C3 por colisión con H2

Abstract

Las cadenas pequeñas de carbono, como el C3, han sido detectadas en distintas regiones del medio interestelar. Su importancia radica en que pueden formar cadenas más grandes como especies aromáticas y fullerenos, además de poder explicar algunas de las bandas interestelares difusas. En una nube molecular típica la densidad y la temperatura son bajas, por lo que al realizar un análisis físico químico de estas se requiere el conocimiento de los coeficientes colisionales con las especies más abundantes, tales como H2, He, H y electrones.

En este trabajo se presenta la primera superficie de energía potencial (SEP) del sistema C3+H2, además de los coeficientes colisionales a bajas temperaturas de este complejo. También se presenta un análisis de las implicaciones de la flexión del C3 en la dinámica de la colisión. Para ello se calcularon dos grillas de energías ab initio con las cuales se ajustaron distintas SEPs por medio de mínimos cuadrados y el procedimiento de espacios de Hilbert con núcleo reproductor (EHNR). En la primera grilla se consideró ambas moléculas como rotores rígidos y en la segunda se incluyó la flexión de la molécula de C3. En ambas grillas se utilizó el método de cúmulos acoplados con excitación simple y doble, y una excitación perturbativa triple, junto al conjunto de bases cuadruple-zeta de correlación consistente, polarizado y aumentado (CCSD(T)-F12a/aug-cc-pVQZ). Las SEP ajustada con las energías ab initio de la primera grilla es tetradimensional y su mínimo fue encontrado en la configuración lineal del sistema. Esta SEP se utilizó en los cálculos de acoplamiento cerrado, con los cuales se obtuvieron un conjunto de coeficientes colisionales para los primeros estados rotacionales de la molécula de C3 con para- y ortho-H2 a bajas temperaturas. A su vez, se determinó una SEP bidimensional promediando la orientación del H2. Los coeficientes colisionales calculados con ambas SEPs presentaron un acuerdo. Para la segunda grilla de energías ab initio, la SEP ajustada es tetradimensional donde se promedió la orientación de la molécula de H2. A esta SEP se le promedió la función de onda vibracional del C3, para luego ajustar una SEP bidimensional. Esta SEP se incluyó en los cálculos de dinámica, cuyos resultados mostraron un acuerdo con los obtenidos utilizando la SEP ajustada con la primera grilla de energías \textit{ab initio}, lo que sugiere que la aproximación por rotores rígidos sigue siendo válido para moléculas triatómicas con frecuencia de vibración pequeña (63 cm^{-1}).