Efectos de un campo magn¨¦tico intenso en la densidad de carga electr¨®nica en mol¨¦culas planas y fulereno.

G. I. PAGOLA; M. C. CAPUTO; M. FERRARO; P. LAZZERETTI

Isla MArgarita, Venezuela

Congreso; Congreso Internacional de Qu¨ªmicos Te¨®ricos de Expresi¨®n Latina; 2005

IVIC, Venezuela

La estructura electr¨®nica de una mol¨¦cula est¨¢ gobernada, a orden m¨¢s bajo, por la interacci¨®n culombiana entre electrones y n¨²cleos. En presencia de campos el¨¦ctricos y magn¨¦ticos externos est¨¢ticos y homog¨¦neos E y B,  la estructura se ve modificada. Al resolverse el problema mecano-cu¨¢ntico, la energ¨ªa molecular puede desarrollarse en serie de potencias en las perturbaciones actuantes, identific¨¢ndose cada t¨¦rmino del desarrollo con propiedades moleculares medibles bajo distintas circunstancias. En consecuencia, la energ¨ªa de la mol¨¦cula se expresa, considerando los momentos dipolares magn¨¦ticos  ¦ÌI  de los n¨²cleos:   Wa =Wa(0) - ¦Ì¦Á E¦Á - ¦Á¦Á¦Â E¦Á E¦Â - ¦Â¦Á¦Â¦Ã E¦Á E¦Â E¦Ã  - ¦Ã¦Á¦Â¦Ã¦Ä E¦Á E¦Â E¦Ã E¦Ä + ...                - ¦Ö¦Á¦Â B¦Á B¦Â - X¦Á¦Â¦Ã¦ÄB¦Á B¦Â B¦Ã B¦Ä  + SI¦Á¦Â¦Ã¦Ä ¦ÌI¦Á B¦Â B¦Ã B¦Ä + ...  + ¦ÒI¦Á¦Â ¦ÌI¦Á B¦Â + ...                - ¦Ö¦Á¦Â¦ÃB¦Á B¦Â E¦Ã - ¦Ö¦Á¦Â¦Ã¦Ä B¦Á B¦Â E¦Ã E¦Ä+ ¡­ + ¦ÒI¦Á¦Â¦Ã ¦ÌI¦Á B¦Â E¦Ã + ¦ÒI¦Á¦Â¦Ã¦Ä ¦ÌI¦Á B¦Â E¦Ã E¦Ä ....   Los tensores de tercer y cuarto rango que aparecen en esta ecuaci¨®n describen la respuesta no lineal de la nube electr¨®nica ante la perturbaci¨®n externa. As¨ª por ejemplo ante un campo magn¨¦tico  B la susceptibilidad magn¨¦tica se expresa:   ¦Ö¦Á¦Â(B) = ¦Ö¦Á¦Â +  X¦Á¦Â¦Ã¦Ä B¦Ã B¦Ä + ...,         donde el tensor de cuarto orden  X¦Á¦Â¦Ã¦Ä (hipersusceptibilidad magn¨¦tica) representa la respuesta cuadr¨¢tica en el campo B. Adem¨¢s la densidad r(r,B) puede se expande perturbativamente en potencias del campo B:   r(r,B) = r0(r)+  rB¦ÁB¦Â (r) B¦ÁB¦Â + ...,             donde r0(r) es la densidad de carga en ausencia de campo B y rBB(r) es la primera correcci¨®n no nula a la densidad r(r,B).             En este trabajo se han estudiado las modificaciones que sufre la densidad de carga r(r) al aplicar un campo magn¨¦tico externo uniforme B sobre mol¨¦culas planas, utilizando la serie de programas SISMO, en el formalismo de Hartree-Fock acoplado para capa cerrada. En particular se han implementado mapas de la  densidad a segundo orden en el campo, rBB(r), diferenciando las contribuciones tipo s de las contribuciones tipo p. Cabe destacar que:   rBB(r) = rBB,s (r) + rBB,p(r).   Cabe destacar que:   rBB(r) = rBBs (r) + rBBp(r).   El inter¨¦s en discriminar y analizar separadamente las contribuciones rBB,s (r) y  rBBp(r) radica en que los electrones tipo s est¨¢n localizados en las uniones qu¨ªmicas formando el ¡°esqueleto¡± de la mol¨¦cula, mientras que los electrones tipo p pueden estar delocalizados (como en el caso del benceno, la mol¨¦cula arom¨¢tica por excelencia) y, por lo tanto, generar corrientes ante la presencia de un campo magn¨¦tico externo B m¨¢s f¨¢cilmente que los electrones tipo s. Estas corrientes inducidas son las generadoras del momento magn¨¦tico inducido M(B) de la mol¨¦cula y por lo tanto importantes al analizar los valores los tensores ¦Ö¦Á¦Â y X¦Á¦Â¦Ã¦Ä   Se analiza el peso de estas contribuciones a la hipersusceptibilidad magn¨¦tica para las mol¨¦culas de benceno y  naftaleno. Adicionalmente se presenta un estudio similar pero separando las contribuciones a la densidad rBB(r) por grupos de simetr¨ªa a los que pertenecen los orbitales moleculres, para el fulereno (C60).   Referencias   [1] P. Lazzeretti, Encycl. Comp. Chem., Molecular Magnetics Properties (1999) [2]- ¡®Understanding proton magnetic shielding in benzene molecule¡¯ M. B. Ferraro, P. Lazzeretti, R. C. Viglione and R. Zanasi, Chem. Phys. Lett.. 390,268-271. (2004). [3]- ¡®Effects of strong magnetic fields on the electron distribution and magnetisability of rare gas atoms¡¯, G. Pagola, M. C. Caputo, M. B. Ferraro,P. Lazzeretti, Chemical Physics Letters, 400, 133-138(2004). [4]- ¡®Non linear response of the benzene molecule to strong magnetic fields¡¯, G. Pagola, M. C. Caputo, M. B. Ferraro,P. Lazzeretti, J. Chem. Phys., 122, 074318 (2005) [5]- ¡®Ring current effects on nuclear magnetic shielding of carbon in the benzene molecule¡¯, M. B. Ferraro, F. Faglioni, A. Ligabue, S. Pelloni, and P. Lazzeretti, Magnetic Resonance in Chemistry, 43, 4, 316-320 (2005)