Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый способ подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.
Исследование поддержано Минобрнауки России (проект FSWW–2026–0046). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Chemical Physics (Q2, IF: 2,8).
Количественно рассчитать с высокой точностью внутримолекулярную потенциальную функцию на основе известных в литературе подходов возможно в основном для наиболее простых молекул. Для более сложных молекул ученым приходится использовать громоздкие численные расчеты. Это затрудняет получение высокоточной информации о молекуле. Однако эти данные важны для предсказания спектров и динамики молекулы, например, для моделирования химических процессов на квантовом уровне, понимания атмосферных процессов и оптимизации технических процессов при создании материалов.
Ученые ТПУ и Китая разработали новый метод для определения внутримолекулярной потенциальной функции молекул.
«Разработанная нами аналитическая методика позволяет с высокой точностью определять фундаментальные параметры различных молекул на основе их микроволновых и субмиллиметровых спектров. Более того, она работает в широком диапазоне — вплоть до четвертого-шестого порядка теории возмущений. Это позволяет учесть более тонкие и слабые эффекты влияния на молекулу по сравнению с тем, что было возможно ранее. Использование нового инструмента значительно сократит объем вычислений в спектроскопии и повысит их точность», — отмечают соавторы исследования, профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков, Елена Бехтерева и Ольга Громова.
На основе математических алгоритмов политехники создали программы на языках программирования MAPLE и Python, которые более точно помогают определять фундаментальные параметры молекул без скрытых допущений по сравнению с традиционными подходами.
Ученые апробировали методику на молекуле сероводорода. Результаты полностью соответствуют современным высокоточным экспериментальным данным.
Планируется, что в будущем ученые расширят метод на более сложные молекулы, а также более «высокие» параметры потенциальной поверхности и адаптируют его для применения к колебательным структурам молекул типа асимметричного волчка.
В исследовании приняли участие ученые Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (в том числе талантливые начинающие ученые — магистранты Сергей Сидько и Георгий Копытов) Томского политеха и Хэйлунцзянского университета (Китай).
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: ru.123rf.com
