Las interacciones no lineales entre los átomos que forman una molécula dan lugar a una dinámica tremendamente compleja, pero que se puede describir de forma muy efectiva estudiando su espacio de fases (posiciones y velocidades). De esta forma, usando distintos indicadores tanto en 2D como en 3D (superficie de sección de Poincaré, análisis de frecuencias, SALI, descriptores lagrangianos, MEGNO…), somos capaces de distinguir el movimiento regular del caótico, algo que hemos hecho en numerosos sistemas triatómicos (moléculas de LiCN, KCN, HO2, HCN, etc.). En este último caso identificamos, además, las estructuras geométricas (variedades invariantes) que determinan la dinámica.

También estudiamos las vibraciones de moléculas en presencia de un baño, teniendo en cuenta las interacciones con las partículas que lo forman. El elevado número de partículas que forman el baño hace que su simulación por medio de técnicas de dinámica molecular sea computacionalmente muy costosas. Llevando a cabo este tipo de simulaciones hemos sido capaces de observar, por primera vez, el famoso Kramers’s turnover en una reacción química realista, que se manifiesta como un máximo en la velocidad de reacción en función de ciertos parámetros del baño. Además, hemos desarrollado nuevos modelos geométricos basados en teorías de perturbaciones que permiten predecir la velocidad de una reacción química sin necesidad de llevar a cabo ninguna simulación. En este caso, hemos modelizado el baño usando la ecuación de Langevin y su versión generalizada, lo que nos ha permitido identificar la influencia de los términos no lineales sobre las velocidades de reacción (obteniendo correcciones a las famosas ecuaciones de Kramers y Grote-Hynes).