Fysikere skaber en model til at forudsige egenskaberne af ethvert molekyle

En gruppe fysikere ledet af Rashid Valiev, lektor ved TSU's Fysiske Fakultet, har skabt en model til beregning af molekylers fotofysiske egenskaber - en model, der er anvendelig for molekyler af enhver art, herunder sjældne jordartslanthanider. På grund af indførelsen af ​​anharmonicitetseffekten, modellen kan forudsige egenskaberne af molekyler selv før deres syntese, uden at udføre forsøg. En artikel om den nye model blev publiceret i tidsskriftet Fysisk kemi Kemisk fysik .

Viden om molekylers fotofysiske og fotokemiske egenskaber er nødvendig for mange områder af fysikken, kemi, og biologi. I særdeleshed, det bruges til at udvikle OLED-strukturer til stabile og lyse skærme af gadgets og fotosensibilisatorer i opgaverne med fotodynamisk terapi, hvor det er nødvendigt at skabe en ordning for effektiv generering af oxidationsmidler, der dræber kræftceller. Beregningen af ​​molekylers levetid i en ophidset elektronisk tilstand er nødvendig for astrofysik og astrokemi, når man forudsiger effektiviteten af ​​farvestoflasere og effektiviteten af ​​ladningsoverførsel og ladningsadskillelse for at øge effektiviteten af ​​solceller.

Fysikerne opnåede skabelsen af ​​en universel model anvendelig til molekyler af enhver art på grund af indførelsen af ​​anharmonicitetseffekten. Denne effekt blev tidligere introduceret i diatomiske og triatomiske molekyler, men fotofysikere og fotokemi overvejer store molekyler med snesevis af atomer, og for dette problem, der var ingen korrekt matematisk model.

"Vi kan studere molekyler, der udsender i det infrarøde, synlig, og endda ultraviolette områder, kun baseret på teoretiske beregninger, uden at involvere eksperimentel tilpasningsinformation. Og dette gør det muligt at forudsige egenskaberne af molekyler selv før deres syntese, hvilket er meget mere økonomisk end at syntetisere blindt, " forklarer Rashid Valiev.

Effekten af ​​anharmonicitet opstår, når vibrationerne af atomer i et molekyle er stærke, og energierne er store. I dette tilfælde, atomernes vibrationer vil ikke længere være korrekt beskrevet i den harmoniske tilnærmelse, og det er nødvendigt at indføre en afvigelse fra den. Inklusionen af ​​anharmonicitetseffekten er især påkrævet ved beregning af karakteristika for molekyler, der udsender lys i det blå og ultraviolette område, fordi deres vibrationer opstår med høj energi.

Holdet af videnskabsmænd, der skabte algoritmen, inkluderede også Viktor Cherepanov (TSU), Gleb Baryshnikov (TSU og Royal Technological University, Sverige), og Dage Sundholm (Universitetet i Helsinki, Finland).