Fysikeres algoritme forudsiger molekylers optiske egenskaber

Forskere fra Tomsk State University (Rusland), med kolleger fra Sverige og Finland, har skabt en algoritme til beregning af molekylers fotofysiske og luminescerende egenskaber. Denne algoritme gør det muligt at beregne optiske og luminescerende egenskaber (lysstyrke og kvanteudbytte af fluorescens) af molekyler og stoffer med højpræcisionsmetoder inden for kvantekemi. Resultaterne offentliggøres i Fysisk kemi Kemisk fysik .

"Med denne algoritme, vi kan forudsige egenskaberne af molekyler og stoffer med en computer, og det er meget billigere end at købe udstyr til at syntetisere dem og måle deres egenskaber, " siger Rashid Valiyev, en af ​​forfatterne til undersøgelsen, en lektor ved TSU Fysisk Fakultet. "Dette giver et tilgængeligt værktøj til analyse og forudsigelse. Og baseret på vores forudsigelse, vi kan syntetisere mere specifikke forespørgsler med de ønskede egenskaber på forskellige områder. Nu, for eksempel, i et andet projekt, vi planlægger forskning i at forudsige egenskaberne ved traditionelle lægemidler."

Forskerne, der skabte algoritmen, inkluderer også Victor Cherepanov (TSU), Gleb Baryshnikov (TSU og KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, Sverige), og Dage Sundholm (Universitetet i Helsinki, Finland). Til beregninger, de brugte Bixons og Jortners fotofysiske teori og model; som et værktøj til at beregne de nødvendige mængder brugte de moderne ikke-empiriske metoder inden for kvantekemi uden at passe eksperimentelle koefficienter. Dermed, det var muligt at forudsige egenskaberne af organiske og organometalliske molekyler uden at syntetisere dem på forhånd.

Algoritmen vil muliggøre design af molekyler og stoffer til fremtidige optiske enheder såsom organiske LED'er og lasere. Forskningen blev udført i projektet New Electroluminescent Materials for Highly Efficient Organic Light-Emitting Diodes (OLED'er), hvis hoved er Rashid Valiyev.

Organic light-emitting diodes (OLED'er) er et billigere og mere miljøvenligt alternativ til traditionelle uorganiske lyskilder. Processen med at fremstille OLED'er er også relativt enklere. Økologiske LED'er har en fordel i forhold til konventionelle glødelamper, fordi de arbejder ved lav effekt og udviser høj effektivitet. De udsender lys, men næsten ingen varme; i øvrigt, de oplyser en meget større overflade sammenlignet med glødelamper, takket være deres kontrollerede strålingsretning.

Forskerne beregnede de optiske egenskaber af de kendte molekyler, der anvendes i OLED-teknologi (Alq3, Ir (ppy) 3, hetero[8]cirkulener), fotodynamisk terapi (psoralen), laserteknologi (PM567) og i anvendelser af nanoteknologi (polyacener og porphyriner). På nuværende tidspunkt ved at bruge denne algoritme, holdet undersøger de luminescerende egenskaber af carbazolderivater, hetero[8]cirkulener, for at opnå en opskrift på at skabe højeffektive OLED-enheder baseret på disse forbindelser.

"Vi består alle af molekyler, og fysik ligger i hjertet af alt, selv kemi og biologi. I bund og grund, mit arbejde foregår i krydsfeltet mellem tre videnskaber - fysik, kemi, og biologi. Astronomi, og specifikt, astrokemi er en anden videnskab, der er endnu tættere på det. Opdagelser og resultater bliver nu gjort i skæringspunktet mellem videnskaber, snarere end i et snævert specialiseret område; enhver videnskab udvikler sig i samarbejdet, " siger Rashid Valiyev om sin forskning.