| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| ESTUDIO COMPUTACIONAL DE PRECURSORES DE NUCLEÓSIDOS EN EL ESPACIO EXTERIOR DE INTERÉS EN QUÍMICA PREBIÓTICA Y ASTROBIOLOGÍA: EL CASO DE FORMALDEHIDO, CIANAMIDA Y MALONONITRILO | | Autor/a | Ramal Olmedo, Juan Carlos | | Departamento | Biología de Sistemas | | Director/a | Menor Salvan, César Ángel | | Codirector/a | Clifton Fortenberry, Ryan | | Fecha de depósito | 21-09-2023 | | Periodo de exposición pública | 22 de septiembre a 5 de octubre de 2023 | | Fecha de defensa | 07-05-2024 - Facultad de Ciencias a las 11:30 horas | | Modalidad | Presencial | | Programa | Investigación Espacial y Astrobiología (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | La presente tesis doctoral aborda el estudio computacional de la síntesis en fase gaseosa de formaldehído (H2CO) en regiones astrofísicas frías, así como de cianamida (H2CN) y su tautómero carbodiimida (HNCNH) bajo las condiciones de Sgr B2(N). Además, se han determinado posibles mecanismos de formación molecular para malononitrilo (C3H2N2), un compuesto no detectado en el espacio exterior. Hasta la fecha, no se ha podido obtener una comprensión clara acerca de qué reactivos y mecanismos intervienen en la formación de estos compuestos en el espacio exterior. Las energías moleculares han sido obtenidas mediante métodos computacionales de alto nivel, específicamente CCSD(T)‐F12/cc‐pVTZ‐F12 y MP2/aug‐cc‐pVDZ, mientras que el estudio cinético se ha basado en la teoría del estado de transición variacional (VTST) y en simulaciones RRKM (Rice‐Ramsperger‐Kassel‐Marcus). Los cálculos cuánticos se han realizado de forma remota utilizando el Mississippi Center for Supercomputing Research (MCSR), perteneciente a la Universidad de Mississippi (EE. UU.). Como resultado, la síntesis de formaldehído en nubes moleculares difusas (DMC) se produce a través de la reacción entre metileno (CH2,1A1) en su estado electrónico singlete, y oxígeno molecular (O2,3Σ−g) en su estado electrónico fundamental triplete. En nubes moleculares frías y densas (DCDMC) sus constituyentes principales son metileno (CH2,3B1), esta vez en su estado fundamental triplete, y oxígeno atómico [O(3P)] en su estado fundamental; mientras que para las tres regiones analizadas de discos protoplanetarios de estrellas de baja masa (CELMP), se compone del radical metilo (CH3,2A”2) y oxígeno atómico [O(3P)] en su estado fundamental triplete (∼ 150 AU); por el radical metilo (CH3,2A”2) junto al oxígeno atómico, esta vez en su estado excitado singlete [O(1D)] a ∼ 700 AU; mientras que en la región más alejada y fría (∼ 4000 AU), metileno singlete (CH2,1A1) junto al triplete del oxígeno atómico [O(3P)] serían los principales responsables de su síntesis. Con respecto de la formación de cianamida bajo las condiciones de Sgr B2(N), a bajas temperaturas (∼ 20‐60 K) la reacción más favorecida es las que componen el radical ciano (CN,2Σ+) y metilamina (CH3NH2,1A′); a temperaturas inmediatamente superiores (∼ 60‐120 K) se forma también a través del radical ciano pero esta vez con el radical amino (NH2,2B1); mientras que entre ∼ 120‐300 K, la reacción entre el radical amino y el radical cianomidil (HNCN,2A”) justificaría las abundancias detectadas. Al respecto de carbodiimida, se acredita la reacción entre aminometilidino (H2NC,2B2) y amino radical (NH2,2B1) como la más eficiente a partir de 150 K. En lo que respecta a la síntesis de malononitrilo en la atmósfera alta de Titan (∼ 1000 km), los cálculos indican que la ruta de formación más favorable es la reacción entre cianometileno (1HCCN) en estado excitado singlete (1A′), e isocianuro de hidrógeno (HNC) en sus estados fundamental (1Σ+) y excitado (2A′). Estos resultados invitan a realizar nuevas búsquedas radioastronómicas que podría conducir a la identificación de malononitrilo por primera vez fuera de nuestro planeta, lo cual tendría implicaciones significativas en el campo de la evolución química y la investigación astrobiológica. |
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