Estrena el último modelo! ...del modelo atómico, para que andes por el mundo felíz al último grito de la moda ;) ...

title: "Orbitae: Un microscopio cuántico en 3D construido con Python y WebGL puro"

description: "Cómo construí un visor interactivo de orbitales atómicos y moleculares en el navegador con rigor matemático verificable y sin librerías externas."

tags: showdev, spanish, python, webgl

La mayoría de visualizadores de orbitales que circulan por internet caen en uno de dos extremos: o son dibujos artísticos sin base matemática real, o son programas pesados de escritorio con una curva de aprendizaje empinada.

Quería algo intermedio: un "microscopio cuántico" rápido en el navegador donde cada punto dibujado salga de ecuaciones físicas verificadas y donde las limitaciones de cada modelo se midan y se muestren con honestidad. Así nació Orbitae.

👉 Demo interactiva: amurlaniakea.github.io/orbitae

Qué permite explorar

  • Hidrógeno exacto ($Z = 1$): Soluciones analíticas hasta $n = 4$ ($s, p, d, f$) con armónicos esféricos reales ($p_x, d_{xy}$), fase en dos colores, nodos radiales y radios del 95 % de probabilidad.
  • Átomos 1–36 e iones biomédicos: Tabla periódica interactiva con el desglose por subcapas mediante reglas de Slater, marcando elementos esenciales en biología e iones clave ($\text{Na}^+, \text{K}^+, \text{Fe}^{2+}, \text{Zn}^{2+}$).
  • Moléculas pequeñas (Hartree-Fock): Orbitales moleculares de valencia y LUMO para $\text{H}_2\text{O}, \text{NH}_3, \text{CO}, \text{N}_2$ y $\text{CO}_2$ calculados con PySCF (def2-TZVP). Como detalle biomédico, en el HOMO del $\text{CO}$ se observa directamente cómo el 88 % de la densidad queda sobre el carbono, el lóbulo exacto con el que se une al hierro de la hemoglobina.
  • Exportación estándar .cube: Compatible directamente con PyMOL, VMD o Avogadro: 
python -m orbitae.molecules --cube CO --orbital HOMO --cube-out CO_HOMO.cube

Ingeniería limpia y honestidad científica

  • Sin dependencias pesadas: El núcleo matemático corre en Python (SciPy y PySCF opcional) y genera JSON estáticos que renderiza un motor WebGL puro en JavaScript sin librerías 3D externas y con política CSP estricta.
  • Medir dónde falla el modelo: Las reglas de Slater son didácticas, pero fallan en los metales de transición $3d$. En lugar de ocultarlo, Orbitae compara cada subcapa contra Hartree-Fock y muestra el error real en pantalla (por ejemplo, en el $\text{Fe } 3d$ Slater aleja la nube un +56,2 % respecto a HF).
  • Física protegida por tests: Integración continua con pytest que verifica normalización, ortogonalidad, nodos analíticos y planos nodales moleculares (como el plano $b_1$ del agua, donde la densidad cae a $\sim 10^{-14}$).

El código es abierto bajo licencia AGPL-3.0 y citable vía Zenodo (10.5281/zenodo.24135885). Si te pica la curiosidad por la química cuántica o el renderizado científico ligero, échale un vistazo al repositorio en GitHub.