Resonancia cuadrupolar nuclear: aplicaciones en información cuántica y farmacología

Abstract

La resonancia cuadrupolar nuclear (RCN) es una técnica espectroscópica, basada en los principios de mecánica cuántica y estadística, que es utilizada en el estudio de mate-riales y sistemas que contienen núcleos atómicos con una distribución no esférica de carga nuclear (núcleos con espín I > 1/2). El momento cuadrupolar de la distribución de carga nuclear al interactuar con gradientes de campo eléctrico generados por cargas externas al núcleo produce desdoblamiento del nivel de energía nuclear fundamental. Mediante RCN se puede producir y medir transiciones entre estos niveles de energía. La enorme versatilidad de la RCN permite investigaciones en áreas tan diversas como cristalografía, farmacología, sensoramiento y detección de explosivos. En esta tesis presentaremos dos aplicaciones recientes de la RCN: a) experimentos de procesamiento cuántico de información en un sistema de dos bits cuánticos formado por núcleos cua-drupolares de espín 3/2, y b) el estudio de polimorfismo cristalino en la fabricación de medicamentos sólidos. En lo relacionado a la aplicación en información cuántica (IC), mostraremos cómo pueden ser creados y caracterizados puertas lógicas cuánticas y estados cuánticos específicos, que son herramientas básicas usadas en IC. Utilizando estas herramientas mostraremos la aplicación de IC en el estudio de formación de estados entrelazados (en-tanglement) y la formación del algoritmo de búsqueda de Grover. El sistema de dos bits cuánticos será formado por núcleos de 35Cl (I = 3/2) que forman parte de la molécula de clorato de potasio, KClO3. La aplicación en farmacología será sobre el estudio de polimorfismo cristalino en medicamentos sólidos que tienen al diclofenaco de sodio, C14H10Cl2NNaO2, como materia prima. Con este propósito compararemos los espectros de RCN de tres medicamentos comerciales de diclofenaco de sodio, con los espectros de las formas sólidas del diclofenaco de sodio que son más usadas en la fabricación de estos fármacos.

Nuclear Quadrupole Resonance (NQR) is a spectroscopy technique it is based on quantum mechanics and statistics, and this is used in systems and materials research with no spherical distribution of nuclear charge (nuclear spin I > 1/2). The interaction of the quadruple moment of the nuclear charge distribution with electric field gradient supplied by the non-uniform external charge distribution results split of the ground nuclear energy level. Using NQR could produce and measurement transitions among quadrupole energy levels. NQR it allows research in crystallography, pharmacology, sensing, detections of explosives, etc.. In this thesis we will show two recent applications of NQR: a) experiments in quantum information processing (QIP) in a two qubits system by quadrupolar nuclei of spin 3/2, and a) research in polymorphism crystalline in solid drugs. In QIP we will show the creation and characterization of quantum logic gates and quantum states through plication of radio frequency pulses. Using this tools we will get entanglement states and Grover’s quantum algorithm. The two qubit system will consist of spin 3/2 35Cl nuclei of a single crystal of KClO3. In pharmacology application, we will characterization polymorphism in solid drugs that have diclofenac sodium C14H10Cl2NNaO2. We will evaluate three commercial drugs with the solid forms of diclofenac sodium used in the manufacturing of diclofenac.