Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Германии представили новый метод определения с высокой точностью параметров внутримолекулярных потенциальных гиперповерхностей (ВМП) произвольных многоатомных молекул. Подход политехников основан на комплексном использовании высокоточных экспериментальных данных микроволнового и субмиллиметрового диапазонов и оригинальных теоретических методов ученых ТПУ. Решение уникально и не имеет аналогов в мире.
Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Molecular Science (Q1, IF: 4,9), издание входит в топ-25 самых цитируемых журналов мира в рейтинге Google Scholar Metrics и занимает седьмое место в категории «Науки о жизни и Земле».
Внутримолекулярная потенциальная гиперповерхность (ВМП) – это математическая конструкция, описывающая взаимодействие между атомами внутри молекул. Информация о ней является ключевой для решения многочисленных как чисто академических, так и прикладных задач физической химии, кинетики химических реакций, атмосферной оптики, планетологии и астрофизики, промышленности и других. Вместе с тем, традиционные методы определения ВМП часто обладают ограниченной точностью из-за сложности получения и обработки больших массивов данных.
Ученые Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов совместно с Техническим университетом Брауншвейга (Германия) разработали новый уникальный метод для определения ВМП произвольных многоатомных молекул. Он основан, с одной стороны, на чрезвычайно высокой точности данных (на порядки выше по сравнению с аналогичной информацией из инфракрасной и видимой областей спектра), а с другой – на опыте ученых ТПУ в разработке и создании так называемых систем аналитических вычислений в молекулярной спектроскопии высокого разрешения.
«Конкретные данные по точности не всегда легко классифицировать, поскольку они зависят от конкретных молекулярных систем и условий эксперимента. Нам удалось создать такой полуэмпирический подход, который позволяет увеличить точность предсказания в разы по сравнению с традиционными методами. Это означает, что определяемые фундаментальные параметры молекул (такие как структурные параметры и параметры внутримолекулярных потенциальных гиперповерхностей) могут быть предсказаны с гораздо меньшей погрешностью. Это делает его практичным инструментом для исследования сложных молекул», — отмечает один из авторов метода, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.
По словам ученых, единственное ограничение для использования разработанного метода заключается в том, что молекула должна обладать ненулевым дипольным моментом (иметь полярность – ред.) Для тестирования эффективности и корректности разработанного метода ученые применили его для исследования молекулы хлороводорода (HCl). Результаты показали, что благодаря новому методу можно на основе ограниченных экспериментальных данных получить возможность предсказывать с высокой точностью характеристики спектров молекул в чрезвычайно широких диапазонах не только инфракрасной, но и видимой части спектра.
«Преимущества нового метода заключаются не только в повышении точности, но и в его универсальности. Это открывает горизонты для детального анализа молекулярных взаимодействий и более глубокому пониманию химических реакций и структурных изменений в молекулах», — добавляет Олег Уленеков.
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: ru.123rf.com
