O C2N2 é uma molécula de interesse científico, tem sido objeto de longos estudos teóricos e experimentais devido a sua grande importância em reações químicas e em estudos na astrofísica. O (NCCN 1), o primeiro e também o mais importante isômero da família C2N2 foi sintetizado cedo, em 1815. O segundo isômero, (CNCN 2) foi produzido 173 anos depois (1988). Em 1989 tentou-se pela primeira vez detectar o terceiro isômero (CNNC 3) mas a sua existência na fase de gás foi confirmado apenas em 1992. Extensos cálculos ab initio foram realizados nos isômeros 1, 2, e 3, incluindo a transição entre os estados que os conectam. Porém, o último isômero linear CCNN, recebeu muito menos atenção do que esses três, apenas com estudos teóricos. Nenhum estudo experimental relativo à síntese e caracterização deste isômero foi realizado, exceto uma tentativa malsucedida. Em 1990, grupos teóricos conduziram pioneiramente um cálculo ab initio abrindo caminho para estudos com o CCNN. Os "dimeros CN" NCCN, CNCN e CNNC são especulados como prováveis constituintes de nuvens inter-estelares densas e o isômero de mais baixa energia, NCCN, foi detectado no interior da atmosfera de Titan. Visto à importância destes alvos em suas muitas aplicações, o estudo da dinâmica da colisão e-NCCN (-CNNC, -CCNN e -CNCN) é certamente de interesse. Nesse trabalho, apresentamos um estudo teórico para essas colisões eletrônicas no regime de baixas e intermediárias energias procurando identificar os canais ressonantes.

Neste trabalho, utilizamos um potencial ótico complexo para representar a dinâmica de interação entre a molécula e o elétron incidente, enquanto uma combinação do método variacional de Schwinger iterativo(MVSI) e do método das ondas distorcidas(MOD) é utilizada para resolver as equações de espalhamento. Este procedimento tem sido aplicado com sucesso, por nosso grupo, para um número relativamente grande de alvos moleculares e então é esperado que ele possa funcionar bem também no espalhamento de e-NCCN e de seus isômeros. Utilizando-se da aproximação do núcleo fixo, a dinâmica de espalhamento e-molécula é bem descrita pela utilização de um potencial ótico-complexo: Vopt=VSEP+iVab onde VSEP é a parte real do potencial de interação entre partículas, composto pelo potencial estático mais uma parte de troca e mais contribuições de correlação-polarização, e Vab é um potencial de absorção semi-empírico. Os cálculos mostram que a parte complexa do potencial ótico tem magnitude muito menor que sua parte real, devido a este fato podemos tratá-lo como uma perturbação. No presente estudo, as equações de espalhamento de Lippman-Schwinger são resolvidas usando o MVSI considerando somente a parte real do potencial aqui usado e a parte perturbacional (termo de absorção descrito pela matriz T de transição) é introduzida pela utilização do MOD. Em seguida a estrutura adiabática na rotação dos núcleos é utilizada para calcular as seções de choque elásticas na colisão e-NCCN e isômeros.

Infelizmente a falta de dados experimentais para as seções de choque diferencias(DCS’s) e integrais(ICS’s) para as presentes moléculas aqui estudadas, devido ao alto grau de instabilidade de umas e alto grau de toxidade de outras, impossibilita-nos de fazer uma melhor avaliação de nossos resultados teóricos. Porém, devido á confiabilidade do método e pelos excelentes resultados obtidos quando comparações com dados experimentais são feitas em outros alvos, comparamos as DCS’s e as ICS’s entre o NCCN e seus isômeros. Pudemos constatar que para baixas energias do elétron incidente, de 1eV até 20eV, o comportamento das curvas obtidas para as ICS’s difere tento em aspecto como em magnitude. Para energias maiores, a partir de 20eV em diante, o comportamento tanto em magnitude como em aspecto é bastante uniforme. Para os isômeros que possuem dipolos permanentes, CCNN e CNCN, as ICS’s explodem na medida que as energias tendem a zero. Enquanto que para os isômeros CNNC e NCCN as ICS’s decaem tendendo a zero à medida que a energia do elétron incidente diminui. Todas as ICS’s apresentaram sinais de ressonância de forma nas baixas energias, variando de 0.3eV até 10eV na localização dos picos, uns mais pronunciadas, outros menos. Uma análise criteriosa de nossos resultados mostra que o comportamento das diversas curvas obtidas para todas as SC’s segue alguns padrões já bem conhecidos da literatura. Por exemplo, as ICS para moléculas altamente dipolares explodem nas baixas energias.

Pudemos identificar todos os canais ressonantes em todos os isômeros aqui estudados, por exemplo, o isômero CNNC que não possui dipolo permanente, apresenta um aumento na ICS por volta de 5eV que constatamos ser devido ao canal kpig enquanto que outra ressonância mais acentuada por volta de 0.3eV é devida ao canal ressonante kpiu. Para o isômero NCCN identificamos uma ressonância de forma por volta dos 7eV para a energia do elétron incidente, devido ao canal kpig. Para os isômeros CCNN e CNCN, que possuem dipolos permanente, localizamos apenas uma ressonância por volta dos 6eV quando utilizamos o potencial para simular efeitos de polarização do alvo. Não pudemos identificar ressonâncias para valores mais baixos de energia do elétron incidente pois, nestes casos, as ICS’s explodem muito nestes valores de energia, o que pode mascarar o efeito ressonante. Como estes são os únicos dados disponíveis, até onde pudemos averiguar, eles podem servir como base de dados em experimentos ou cálculos que utilizem valores numéricos das ICS ou DCS. Estudos semelhantes, utilizando outros alvos moleculares, ressaltando se o cálculo envolve excitação eletrônica ou é espalhamento elástico, estão sendo realizados em nosso grupo com a finalidade de se tentar caracterizar ressonâncias: se elas estão presentes na maioria dos alvos, se dependem dos constituintes químicos do alvo, se de alguma forma podem estar relacionadas ao número de átomos presentes no alvo e etc.

Instituição de fomento: CNPq, CAPES e FUNPAR