Propiedades respuesta de sistemas moleculares en presencia de campos magnéticos intensos

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En este trabajo se hace un estudio del efecto de un campo magnético intenso en propiedades moleculares. Concretamente se analizan los tensores (de cuarto rango) hipersusceptibilidad magnética e hiperapantallamiento magnético nuclear y también se estudia la dependencia de la densidad electrónica con...

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Autor principal: Pagola, Gabriel Ignacio
Otros Autores: Caputo, María Cristina
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2011
Materias:
HIPERSUSCEPTIBILIDAD MAGNETICA
HIPERAPANTALLAMIENTO MAGNETICO NUCLEAR
DENSIDAD DE CARGA ELECTRICA PERTURBADA A SEGUNDO ORDEN EN EL CAMPO MAGNETICO
MAGNETIC HYPERSUSCEPTIBILITY
NUCLEAR MAGNETIC HYPERSHIELDING
ELECTRIC CHARGE DENSITY PERTURBED TO SECOND ORDER IN THE MAGNETIC FIELD
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4900_Pagola
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description En este trabajo se hace un estudio del efecto de un campo magnético intenso en propiedades moleculares. Concretamente se analizan los tensores (de cuarto rango) hipersusceptibilidad magnética e hiperapantallamiento magnético nuclear y también se estudia la dependencia de la densidad electrónica con un campo magnético externo aplicado sobre la molécula. Se hallan las expresiones formales de ambos tensores de acuerdo con la Teoría de Perturbaciones de Rayleigh – Schrödinger, así como las reglas de suma que surgen de imponer la condición de invariancia de medida sobre el tensor hipersusceptibilidad. Se efectúan cálculos numéricos de la hipersusceptibilidad y del hiperapantallamiento, así como de las reglas de suma mencionadas, empleando Teoría Respuesta a nivel Hartree-Fock. Para lo cual, primero se elige un conjunto de moléculas pequeñas y se utiliza una serie de bases de calidad creciente. Los cálculos se efectúan empleando dos orígenes de coordenadas distintos, con el propósito de analizar el grado de invariancia de los mismos respecto de un cambio de medida como un criterio para evaluar la calidad de los resultados obtenidos. Adicionalmente se presentan algunos compuestos nitrosos (RNO) e isodiacenos (R1R2NN) en los cuales el efecto del hiperapantallamiento magnético nuclear eventualmente puede llegar a ser medido en el corto plazo, y se analizan también cuáles otros fenómenos podrían “complicar” dicha medición. Para algunos de estos compuestos se efectúan además cálculos a nivel DFT, a fin de evaluar la relevancia de la correlación electrónica en esta propiedad. Respecto del estudio de la dependencia de la densidad electrónica con el campo externo, se pone el foco en analizar la relación entre la redistribución de la carga eléctrica (que es producida por el campo magnético externo) y la densidad de corriente (inducida por ese mismo campo). Se estudian primero sistemas sencillos como los gases nobles en los cuales el campo magnético produce que la carga se redistribuya deformando la densidad de carga, la cual pasa de tener forma esférica a adquirir un aspecto similar al de un elipsoide prolado. Además se analizan algunos ciclos aromáticos y antiaromáticos, observándose en los primeros una intensificación de la densidad de carga en los enlaces carbono - carbono. Ambos fenómenos de redistribución de carga pueden ser comprendidos apelando a argumentos sencillos basados en la expresión de la fuerza de Lorentz dada por la electrodinámica clásica.
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spelling tesis:tesis_n4900_Pagola2023-10-02T20:02:13Z Propiedades respuesta de sistemas moleculares en presencia de campos magnéticos intensos Response properties of molecular systems in the presence of strong magnetic fields Pagola, Gabriel Ignacio Caputo, María Cristina Ferraro, Marta Beatriz HIPERSUSCEPTIBILIDAD MAGNETICA HIPERAPANTALLAMIENTO MAGNETICO NUCLEAR DENSIDAD DE CARGA ELECTRICA PERTURBADA A SEGUNDO ORDEN EN EL CAMPO MAGNETICO MAGNETIC HYPERSUSCEPTIBILITY NUCLEAR MAGNETIC HYPERSHIELDING ELECTRIC CHARGE DENSITY PERTURBED TO SECOND ORDER IN THE MAGNETIC FIELD En este trabajo se hace un estudio del efecto de un campo magnético intenso en propiedades moleculares. Concretamente se analizan los tensores (de cuarto rango) hipersusceptibilidad magnética e hiperapantallamiento magnético nuclear y también se estudia la dependencia de la densidad electrónica con un campo magnético externo aplicado sobre la molécula. Se hallan las expresiones formales de ambos tensores de acuerdo con la Teoría de Perturbaciones de Rayleigh – Schrödinger, así como las reglas de suma que surgen de imponer la condición de invariancia de medida sobre el tensor hipersusceptibilidad. Se efectúan cálculos numéricos de la hipersusceptibilidad y del hiperapantallamiento, así como de las reglas de suma mencionadas, empleando Teoría Respuesta a nivel Hartree-Fock. Para lo cual, primero se elige un conjunto de moléculas pequeñas y se utiliza una serie de bases de calidad creciente. Los cálculos se efectúan empleando dos orígenes de coordenadas distintos, con el propósito de analizar el grado de invariancia de los mismos respecto de un cambio de medida como un criterio para evaluar la calidad de los resultados obtenidos. Adicionalmente se presentan algunos compuestos nitrosos (RNO) e isodiacenos (R1R2NN) en los cuales el efecto del hiperapantallamiento magnético nuclear eventualmente puede llegar a ser medido en el corto plazo, y se analizan también cuáles otros fenómenos podrían “complicar” dicha medición. Para algunos de estos compuestos se efectúan además cálculos a nivel DFT, a fin de evaluar la relevancia de la correlación electrónica en esta propiedad. Respecto del estudio de la dependencia de la densidad electrónica con el campo externo, se pone el foco en analizar la relación entre la redistribución de la carga eléctrica (que es producida por el campo magnético externo) y la densidad de corriente (inducida por ese mismo campo). Se estudian primero sistemas sencillos como los gases nobles en los cuales el campo magnético produce que la carga se redistribuya deformando la densidad de carga, la cual pasa de tener forma esférica a adquirir un aspecto similar al de un elipsoide prolado. Además se analizan algunos ciclos aromáticos y antiaromáticos, observándose en los primeros una intensificación de la densidad de carga en los enlaces carbono - carbono. Ambos fenómenos de redistribución de carga pueden ser comprendidos apelando a argumentos sencillos basados en la expresión de la fuerza de Lorentz dada por la electrodinámica clásica. In this work the effect of a strong magnetic field in molecular properties is studied. In particular, the hypersusceptibility magnetic and nuclear magnetic hypershielding fourth rank tensors are analyzed and also the dependence of the electron density on an external magnetic field applied on the molecule is studied. Formal expressions of both tensors via the Rayleigh - Schrödinger perturbations theory as well as the sum rules arising from imposing the gauge-invariance condition on the hypersusceptibility tensor are found. Numerical evaluations of the hypershielding and hypersusceptibility tensors as well as evaluations of the sum rules mentioned are carried out, using the Response Theory at the Hartree-Fock level. To do this, a set of small molecules is selected first and basis sets of increasing quality are used. Calculations are done using two different coordinate origins to analyze the degree of invariance with respect to a gauge change, as a criterion for evaluating the quality of the results obtained. Additionally, some nitroso (RNO) and isodiazene (R1R2NN) compounds in which the effect of nuclear magnetic hypershielding may eventually be measured in a short time are presented and also other effects which might eventually "complicate" this measurement are analyzed. For these compounds, calculations at the DFT level are also carried out, to assess the importance of electron correlation on this property. Regarding the study of the dependence of the electron density on the external magnetic field, emphasis is made on the connection between the electric charge redistribution (caused by the external magnetic field) and the current density (induced by this field). Simple systems are studied first, such as the noble gases in which the magnetic field produce the redistribution of the charge deforming the electric charge density, which changes a spherical shape into one similar to a prolate ellipsoid. Some aromatic and antiaromatic cycles are also analyzed. In the former an intensification of the charge density on the carbon-carbon bond is observed. Both charge redistribution phenomena can be understood by appealing to simple considerations based on the expression of the Lorentz force given by classical electrodynamics. Fil: Pagola, Gabriel Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2011 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4900_Pagola

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