Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ 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. 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)». 

Источники

Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
ТАСС, 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Seldon.News (news.myseldon.com), 15/09/2020
Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Томский государственный университет (tsu.ru), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для предсказания свойств любых молекул до их синтеза
Томский обзор (obzor.city), 15/09/2020
Физики ТГУ впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Поиск (poisknews.ru), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для анализа фотофизических свойств молекул
News-Life (news-life.pro), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для анализа фотофизических свойств молекул
РИА Томск (riatomsk.ru), 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Беларусь Сегодня (sb.by), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для предсказания свойств любых молекул до их синтеза
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Зеленоград info (зеленоград-инфо.рф), 15/09/2020
Томские и зарубежные ученые впервые создали модель предсказания свойств молекул
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 16/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Newspacetechnologies.ru, 17/09/2020
Физики ТГУ впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Открытая наука (openscience.news), 19/09/2020

Похожие новости

  • 14/08/2020

    «Суп» для плазмы: беседа с молодым учёным ИСЭ СО РАН

    ​– Еще как может! – считает заведующий лабораторией оптических излучений Института сильноточной электроники СО РАН кандидат физико-математических наук Дмитрий Сорокин. – Тем более в наши дни, когда для поддержки новоиспеченных кандидатов и аспирантов создано немало грантообразующих фондов, таких как Российский фонд фундаментальных исследований и Российский научный фонд.
    406
  • 15/09/2020

    Конкурс по поддержке фундаментальных и поисковых исследований отдельных научных групп в 2021-2023 гг

    ​​​Российский научный фонд извещает о проведении открытого публичного конкурса на получение грантов Фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».
    315
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    395
  • 13/02/2019

    Супергидрофильное покрытие для индивидуальных имплантатов предложили ученые ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе со своими германскими коллегами из университета Дуйсбург-Эссен предложили использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из сплава ВТ6.
    1099
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    959
  • 18/06/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: ториевый реактор, циркониевая керамика и скаффолды, покрытые пленкой оксида графена

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за май. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 38, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 4,507.
    425
  • 15/07/2020

    XII Международная мультиконференция «Биоинформатика и системная биология» (BGRS/SB-2020) - шаг к развитию международного научного сотрудничества

    ​С 6 по 10 июля в Новосибирске проходила XII Международная мультиконференция «Биоинформатика и системная биология» (BGRS/SB-2020). На протяжении недели более 600 ученых со всего мира обсуждали свежие достижения в ряде научных дисциплин – биоинформатике, биомедицине, микробиологии, геронтологии и др.
    1219
  • 17/07/2020

    СО РАН направляет в Арктику большую норильскую экспедицию

    ​​Группа ученых из Российской академии наук всесторонне изучит экологическую среду территории и представит предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в Арктическом регионе.
    1170
  • 17/08/2020

    Аспиранты сибирских вузов – победители конкурса РФФИ: НГАУ, ТГУ, ИРНИТУ

    Аспиранты сибирских вузов получили гранты за лучшие проекты фундаментальных научных исследований. РФФИ на основании решения бюро совета Фонда (протокол № 10(237) от 06.08.2020) публикует списки поддержанных проектов по конкурсу на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые молодыми учеными, обучающимися в аспирантуре («Аспиранты»).
    304
  • 09/06/2016

    Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый совместно РФФИ и Национальным научным фондом Ирана

    ​Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский фонд фундаментальных исследований» (РФФИ, Фонд) и Национальный научный фонд Исламской Республики Иран (ННФИ) в соответствии с Соглашением о сотрудничестве между Российским фондом фундаментальных исследований и Национальным научным фондом Иран от 27 августа 2015 года объявляют Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований.
    2524