Dinámica y estereodinámica de la fotodisociación de moléculas y radicales por tomografía láser de imágenes de iones

Resumen

Esta tesis está centrada en el estudio de la dinámica de fotodisociación de dos sistemas moleculares, el yoduro de metilo y el nitrometano, y de un radical, el alilo. El estudio se ha llevado a cabo mediante las técnicas de cartografía y tomografía de velocidades con imágenes de iones que permiten determinar un conjunto de observables experimentales que proporcionan información detallada sobre el mecanismo elemental del proceso de disociación. El presente trabajo se divide en dos partes, la primera está dedicada a la caracterización estereodinámica de la fotodisociación del CH3I y del CH3NO2 a través de la determinación de las correlaciones entre las diferentes magnitudes vectoriales que describen el proceso. Para ello, se ha adaptado el trabajo publicado por Grubb, que relaciona los momentos bipolares de Dixon de orden 2 con los parámetros de anisotropía obtenidos a partir de las imágenes de tomografía de velocidades de los distintos fragmentos producidos en el proceso de disociación, medidas en distintas configuraciones de polarización del láser de bombeo y sonda. El estudio de la estereodinámica de la fotodisociación del CH3NO2 a 193 nm se ha llevado a cabo mediante la medición de los momentos bipolares de Dixon. Las correlaciones vectoriales establecidas nos han conducido a una interpretación de las distribuciones de energía traslacional de los fragmentos y, por tanto, de la fotodinámica del nitrometano a 193 nm, completamente distinta a la publicada hasta ahora. El estudio estereodinámico de la fotodisociación del CH3I en el origen de la segunda banda de absorción, ha resultado ser crucial para el esclarecimiento de la dinámica de disociación. Hemos demostrado cómo el proceso de disociación viene determinado por una fuerte competición entre el mecanismo de predisociación propio de la banda B con un mecanismo de disociación directa a través del propio estado 3A1(E). Hemos comprobado cómo la absorción al estado 3A1(E), se ve fuertemente reforzada en las proximidades del origen de la banda B por el acoplamiento vibracional que se produce entre los estados involucrados en la intersección cónica. El estudio de la disociación del CH3I en la banda B se ha ampliado a 193 nm. Donde los momentos bipolares de Dixon toman valores cercanos a cero, debido a la confluencia de diversos efectos, tales como la ruptura de la aproximación URD, el efecto del cruce de estados 1Q1 y 3R1 y la despolarización inducida por la rotación del CH3I. En la segunda parte de la tesis se presenta el estudio de la dinámica de fotodisociación del radical libre alilo en la región comprendida entre 216 y 243 nm, mediante la técnica de cartografía de velocidades con imágenes de iones detectando de forma resonante los fragmentos H y CH3 en su estado vibracional fundamental, gracias a la implementación de una válvula pulsada con horno pirolítico para la formación de haces moléculas de radicales libres fríos. Para el canal de eliminación de H, se concluyó que a bajas energías de excitación predominan los mecanismos de disociación a través de procesos de isomerización y conversión interna, mientras que a altas energías de excitación se observa una contribución menor de procesos de disociación directa. Respecto al canal de eliminación de CH3, se proponen dos mecanismos diferentes, correspondientes a dos intervalos de longitudes de onda. Entre 245 y 238 nm, las distribuciones de energía traslacional y angular indican una preponderancia del canal vinilideno. Entre 216 y 230 nm, el aumento de la energía de excitación conlleva un cambio de mecanismo. Los acoplos entre el estado fundamental y los estados excitados se hacen menos eficientes y el proceso de disociación se produce a través de procesos de isomerización en el estado fundamental. El punto de inflexión se produce alrededor de 230 nm, que coincide con el origen del estado D(3pz).