Forskare vid Tomsk State University (Ryssland), med kollegor från Sverige och Finland, har skapat en algoritm för att beräkna de fotofysiska och luminescerande egenskaperna hos molekyler. Denna algoritm gör det möjligt att beräkna optiska och luminescerande egenskaper (luminositet och kvantutbyte av fluorescens) för molekyler och ämnen med högprecisionsmetoder inom kvantkemi. Resultaten publiceras i Fysikalisk kemi Kemisk fysik .

"Med den här algoritmen, vi kan förutsäga egenskaperna hos molekyler och ämnen med en dator, och det är mycket billigare än att köpa utrustning för att syntetisera dem och mäta deras egenskaper, " säger Rashid Valiyev, en av författarna till studien, en docent vid TSU-fakulteten för fysik. "Detta ger ett tillgängligt verktyg för analys och förutsägelse. Och baserat på vår förutsägelse, vi kan syntetisera mer specifika frågor med önskade egenskaper inom olika områden. Nu, till exempel, i ett annat projekt, vi planerar forskning om att förutsäga egenskaperna hos traditionella läkemedel."

Forskarna som skapade algoritmen inkluderar även Victor Cherepanov (TSU), Gleb Baryshnikov (TSU och KTH Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm, Sverige), och Dage Sundholm (Helsingfors universitet, Finland). För beräkningar, de använde den fotofysiska teorin och modellen av Bixon och Jortner; som ett verktyg för att beräkna de erforderliga kvantiteterna använde de moderna icke-empiriska metoder för kvantkemi utan att passa experimentella koefficienter. Således, det var möjligt att förutsäga egenskaperna hos organiska och metallorganiska molekyler utan att syntetisera dem i förväg.

Algoritmen kommer att möjliggöra design av molekyler och ämnen för framtida optiska enheter som organiska lysdioder och lasrar. Forskningen utfördes i projektet New Electroluminescent Materials for Highly Efficient Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs), vars huvud är Rashid Valiyev.

Organiska lysdioder (OLED) är ett billigare och mer miljövänligt alternativ till traditionella oorganiska ljuskällor. Processen att tillverka OLED:er är också relativt enklare. Organiska lysdioder har en fördel jämfört med konventionella glödlampor, eftersom de arbetar med låg effekt och uppvisar hög effektivitet. De avger ljus men nästan ingen värme; dessutom, de lyser upp en mycket större yta jämfört med glödlampor, tack vare deras kontrollerade strålningsriktning.

Forskarna beräknade de optiska egenskaperna hos de kända molekylerna som används i OLED-teknik (Alq3, Ir (ppy) 3, hetero[8]circulenes), fotodynamisk terapi (psoralen), laserteknik (PM567) och i tillämpningar av nanoteknologi (polyacener och porfyriner). För närvarande, använder denna algoritm, teamet undersöker de luminiscerande egenskaperna hos karbazolderivat, hetero[8]circulenes, för att få ett recept för att skapa högeffektiva OLED-enheter baserade på dessa föreningar.

"Vi består alla av molekyler, och fysiken ligger i hjärtat av allt, även kemi och biologi. I grund och botten, mitt arbete äger rum i skärningspunkten mellan tre vetenskaper – fysik, kemi, och biologi. Astronomi, och specifikt, astrokemi är en annan vetenskap som är ännu närmare den. Upptäckter och prestationer görs nu i skärningspunkten mellan vetenskaper, snarare än inom ett smalt specialiserat område; någon vetenskap utvecklas i samarbetet, " säger Rashid Valiyev om sin forskning.