Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Германии представили новый способ определения с высокой точностью параметров внутримолекулярных потенциальных гиперповерхностей (ВМП) произвольных многоатомных молекул. Предложенный подход основан на комплексном использовании высокоточных экспериментальных данных микроволнового и субмиллиметрового диапазонов и оригинальных теоретических методов, разработанных учеными ТПУ. Решение уникально и не имеет аналогов в мире.
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 ТПУ в сотрудничестве с коллегами из Технического университета 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 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», — рассказал один из авторов метода, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.
По словам ученых, единственное ограничение для использования нового метода заключается в том, что молекула должна обладать ненулевым дипольным моментом (иметь полярность). Авторы протестировали разработанный метод на молекулах хлороводорода (HCl). Результаты показали, что благодаря разработанному подходу, 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. Это открывает новые горизонты для детального анализа молекулярных взаимодействий, более глубокому пониманию химических реакций и структурных изменений в молекулах.
Источник: Минобрнауки России