Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул

Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул

За счет введения эффекта ангармоничности модель позволяет предсказывать свойства молекул, например, люминисцентность, еще до их синтеза

Группа ученых-физиков под руководством доцента физического
факультета Томского государственного университета Рашида Валиева
создала новую модель для расчета фотофизических характеристик
молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе
редкоземельных лантаноидов. За счет введения эффекта
ангармоничности модель позволяет предсказывать свойства
молекул, например, люминисцентность, еще до их синтеза, не
проводя эксперименты, сообщает пресс-служба ТГУ. Статья о новой
модели опубликована в журнале Physical Chemistry
Chemical Physics
.

Знание фотофизических и фотохимических свойств молекул необходимо
во многих областях физики, химии, биологии. В частности, это
используется при разработке OLED-структур для стабильных и ярких
дисплеев гаджетов; фотосенсибилизаторов в задачах
фотодинамической терапии, где необходимо создать схему для
эффективной генерации окислителей-убийц раковых клеток. Расчет
времени жизни молекул в возбужденном электронном состоянии
необходим в астрофизике и астрохимии, при прогнозировании
эффективности и коэффициента полезного действия лазеров на
красителях, эффективности переноса заряда и его разделения с
целью повышения КПД солнечных батарей и так далее.

Добиться создания универсальной модели, применимой к молекулам
любой природы, физикам удалось за счет введения эффекта
ангармоничности. В двухатомных и трехатомных молекулах этот
эффект вводился и раньше, но в задачах фотофизики и фотохимии
рассматриваются большие молекулы с десятками атомов – и здесь
корректной математической модели ранее не существовало.

«Мы можем изучать молекулы, которые излучают в инфракрасном,
видимом и даже ультрафиолетовом диапазонах, на основе только
теоретических вычислений, без привлечения экспериментальной
подгоночной информации. А это дает возможность предсказывать
свойства молекул еще до их синтеза, что значительно экономичнее,
чем синтезировать вслепую», – объясняет Рашид Валиев.

Эффект ангармоничности возникает, когда колебания атомов в
молекуле сильные, а энергии – большие. В таком случае колебания
атомов уже не будут корректно описываться в гармоническом
приближении и необходимо вводить отклонение от него. Включение
эффекта ангармоничности особенно важно при вычислении
характеристик молекул, которые излучают свет в синем и
ультрафиолетовом диапазонах, из-за чего их колебания происходят с
большой энергией.

В коллектив ученых, создавших алгоритм, также вошли Виктор
Черепанов (ТГУ), Глеб Барышников (ТГУ и
Королевский технологический университет, Швеция) и Даге
Сундхольм (Университет Хельсинки, Финляндия).

Работы по созданию модели выполнялись в рамках проекта РНФ «Новые
электролюминесцентные материалы для создания высокоэффективных
органических светодиодов (OLEDs)».

 

Источник: www.tsu.ru

Источник: scientificrussia.ru