Специалисты из Томского политехнического университета, работая в союзе с китайскими исследователями, представили общественности единую методику для точного вычисления внутримолекулярной потенциальной функции – характеристика, информация о которой необходима для прогнозирования поведения молекулы при различных воздействиях. Разработанная технология применима к широкому спектру многоатомных соединений. В перспективе она даст возможность с большей достоверностью предсказывать параметры и изменения молекул в атмосферах планет нашей системы, а также совершенствовать моделирование химических реакций на квантовом уровне.

Финансовая поддержка исследования осуществлялась Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (проект FSWW–2026–0046). Описание выполненной работы было опубликовано в журнале Chemical Physics (Q2, IF: 2,8).

Определение числового значения внутримолекулярной потенциальной функции с высокой степенью точности, используя общедоступные методики, обычно возможно только для относительно несложных молекул. В случае более сложных соединений ученым приходится прибегать к объемным вычислительным процедурам. Это создает трудности в получении детальных данных о молекуле. Тем не менее, такая информация необходима для прогнозирования спектра и динамических характеристик вещества, например, при моделировании химических процессов на квантовом уровне, изучении атмосферных явлений или усовершенствовании технологических процессов при создании новых материалов.

Сотрудники ТПУ и китайские ученые создали инновационный способ вычисления внутримолекулярной потенциальной функции для различных молекул.

«Созданная нами методика анализа дает возможность с большой достоверностью выявлять основные характеристики различных соединений, анализируя их микроволновые и субмиллиметровые сигналы. При этом она эффективна в широком диапазоне частот – до шестого порядка теории возмущений. Это даёт шанс учитывать незначительные и малозаметные воздействия на молекулу, что было недоступно ранее. Внедрение этой новой технологии существенно уменьшит затраты времени при расчётах в спектроскопии и улучшит их надёжность», — заявили соавторы научной работы, профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков, Елена Бехтерева и Ольга Громова .

Используя математические методы, разработанные в политехническом университете, были созданы приложения на языках MAPLE и Python. Эти инструменты позволяют с высокой степенью достоверности выявлять основные характеристики молекул, избегая при этом необоснованных упрощений, которые часто встречаются в обычных методах.

Для проверки разработанного подхода был использован пример сероводорода; полученные значения оказались идентичными данным современных точных экспериментов.

В перспективе исследователи намереваются усовершенствовать данный подход для анализа более сложных молекул, а также расширить границы параметров потенциальной поверхности и приспособить его к изучению колебательных состояний молекулярных структур, подобных несимметричному верхнему волчку.

В научной работе участвовали специалисты из Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политеха, включая молодых перспективных ученых – студентов-магистров Сергея Сидько и Георгия Копытова, а также исследователи из Хэйлунцзянского университета (Китай).

Материалы предоставлены отделом коммуникаций Томского политехнического университета.

Источник фото: ru.123rf.com