La Universidad de Valladolid aplica técnicas computacionales al estudio de procesos químicos en el medio interestelar

UVA/DICYT El Grupo de Investigación Reconocido (GIR) de Química Computacional de la Universidad de Valladolid (UVa) trabaja, desde hace casi tres décadas, en una línea de investigación centrada en la aplicación de técnicas computacionales al estudio de la química interestelar. El equipo científico, dirigido por el docente e investigador de la UVa Antonio Largo Cabrerizo, pretende así aportar información sobre las reacciones que pueden tener lugar en el medio interestelar, principalmente con el objetivo de entender los procesos de formación de moléculas interestelares conocidas, así como de predecir esquemas de síntesis de posibles nuevas moléculas interestelares.

Como detalla el coordinador del Grupo, “se trata de un campo bastante novedoso y que tiene gran importancia en el ámbito de la Astrobiología, ya que si se consigue demostrar que es posible sintetizar biomoléculas en el espacio, como los aminoácidos, que son los ladrillos de las proteínas y en definitiva de la vida, esto tendría consecuencias, en primer lugar, sobre cómo se originó la vida en la Tierra y, en segundo lugar, sobre las expectativas de que pueda existir vida en otros lugares del Universo".

Hasta el momento, el Grupo se ha centrado fundamentalmente en reacciones de tipo ion-molécula, ya que la química iónica juega un papel muy importante en la química interestelar. En este campo, los investigadores de la UVa colaboran activamente con los profesores J. Ugalde (Universidad del País Vasco) e Y. Ellinger (París).

Por otro lado, los investigadores de la UVa analizan la estructura molecular de nuevas especies químicas mediante métodos teórico-computacionales, concretamente, en clusters de pequeño tamaño que contienen carbono. En este sentido, uno de sus principales objetivos ha sido aportar información estructural sobre posibles nuevas moléculas interestelares, en cooperación con el grupo de Espectroscopía Molecular (GEM) de la UVa que dirige José Luis Alonso. Algunas de sus predicciones han ayudado en la caracterización experimental de nuevas moléculas y además han aportado información que ha permitido racionalizar la estructura molecular de pequeños clusters de carbono dopados con otros átomos y su papel como unidades estructurales básicas de nuevos materiales.

“Nosotros nos encargamos de realizar las predicciones teóricas que permiten orientar la búsqueda experimental y que también ayudan a su interpretación posterior. De este modo, el experimento marca si una molécula está presente o no en el espacio pero la química computacional ahorra tiempo a los experimentalistas prediciendo cuáles pueden ser viables y cuáles no", explica Antonio Largo.

Química atmosférica

Por otro lado, el Grupo de la UVa también trabaja en el estudio computacional de reacciones de interés en química atmosférica, en particular aquellas en que intervienen compuestos fluorocarbonados y clorocarbonados (CFCs), contaminantes de origen antropogénico –como consecuencia de actividades humanas- que contribuyen al efecto invernadero ya que afectan negativamente a la capa de ozono. En este sentido, han colaborado con los profesores J.A. Sordo (Universidad de Oviedo) y M. Aschi (Università dell"Aquila).

Actualmente, el Grupo cuenta con un proyecto de la Junta de Castilla y León en materia de química interestelar y química atmosférica. En este último campo, el equipo realiza entre otros estudios de química de derivados fluorocarbonados y clorocarbonados con el fin de conocer a través de qué vías pueden reaccionar. “Tratamos de conocer con qué especies químicas pueden o no reaccionar. Para ello realizamos modelos mediante técnicas computacionales, vemos cómo es la evolución de la reacción por diferentes posibles canales y comprobamos si la reacción progresa o no, hacia qué progresa, etc.", precisa.

Unidad de Investigación Consolidada

El Grupo de Química Computacional de la UVa ha obtenido la calificación de Unidad de Investigación Consolidada por parte de la Junta de Castilla y León, un distintivo que reconoce a los grupos de investigación de la comunidad que cuentan con un mayor nivel de calidad y de producción científica.

El origen del Grupo se encuentra a finales de los años 80 en las estancias posdoctorales de investigación Carmen Barrientos y Antonio Largo, ahora catedráticos de la UVa, cuando se perfilaron las principales líneas de investigación que han desarrollado: química interestelar, química atmosférica y estructura molecular.

Desde entonces, varios investigadores han trabajado en sus tesis doctorales dentro del Grupo, algunos de ellos incorporándose posteriormente al equipo docente de la UVa. En la actualidad, el equipo científico está formado, además de por Carmen Barrientos y Antonio Largo, por Pilar Redondo, Víctor Manuel Rayón, Carmen Lavín, Ana María Velasco, Henar Martínez y el doctorando Álvaro Vega.

Asimismo, el Grupo colabora activamente con varios centros de investigación nacionales e internacionales como el Departamento de Química Física y Química Analítica de la Universidad de Oviedo; el Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura de la Universidad Nacional del Nordeste (Argentina); el LAMBE (Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l’Environnement) de la Université d’Evry val d’Essone (Francia); el Grupo de “Chimie & Univers" del Laboratoire de Chimie Théorique (LCT) de la Université Pierre et Marie Curie (UPMC, París), y el Departamento de Química y Materiales de La Universidad de L’Aquila (Italia).

Además, el GIR de la UVa está integrado en la red de Grupos de Química Teórica que colaboran en el desarrollo del “European Master in Theoretical Chemistry and Computational Modelling", que engloba a 13 Universidades españolas y 25 europeas.