En grupp fysiker ledda av Rashid Valiev, docent vid TSU:s Fysiska fakultet, har skapat en modell för att beräkna de fotofysiska egenskaperna hos molekyler – en modell som är tillämplig för molekyler av alla slag, inklusive lantanider av sällsynta jordartsmetaller. På grund av introduktionen av anharmonicitetseffekten, modellen kan förutsäga egenskaperna hos molekyler redan innan deras syntes, utan att utföra experiment. En artikel om den nya modellen publicerades i tidskriften Fysikalisk kemi Kemisk fysik .

Kunskap om molekylers fotofysiska och fotokemiska egenskaper är nödvändig för många fysikområden, kemi, och biologi. Särskilt, det används för att utveckla OLED-strukturer för stabila och ljusa skärmar av prylar och fotosensibilisatorer i uppgifterna för fotodynamisk terapi, där det är nödvändigt att skapa ett schema för effektiv generation av oxidationsmedel som dödar cancerceller. Beräkningen av livslängden för molekyler i ett exciterat elektroniskt tillstånd är nödvändig för astrofysik och astrokemi, när man förutsäger effektiviteten hos färglasrar och effektiviteten av laddningsöverföring och laddningsseparation för att öka effektiviteten hos solceller.

Fysikerna uppnådde skapandet av en universell modell som kan tillämpas på molekyler av alla slag på grund av införandet av anharmonicitetseffekten. Denna effekt introducerades tidigare i diatomiska och triatomiska molekyler, men fotofysiker och fotokemi överväger stora molekyler med tiotals atomer, och för detta problem, det fanns ingen korrekt matematisk modell.

"Vi kan studera molekyler som avger i det infraröda, synlig, och även ultravioletta intervall, endast baserat på teoretiska beräkningar, utan att involvera experimentell passningsinformation. Och detta gör det möjligt att förutsäga egenskaperna hos molekyler redan innan deras syntes, vilket är mycket mer ekonomiskt än att syntetisera i blindo, "förklarar Rashid Valiev.

Effekten av anharmonicitet uppstår när vibrationerna från atomer i en molekyl är starka, och energierna är stora. I detta fall, atomernas vibrationer kommer inte längre att beskrivas korrekt i den harmoniska approximationen och det är nödvändigt att införa en avvikelse från den. Inkluderandet av anharmonicitetseffekten krävs särskilt vid beräkning av egenskaperna hos molekyler som avger ljus i det blå och ultravioletta området, eftersom deras vibrationer uppstår med hög energi.

Teamet av forskare som skapade algoritmen inkluderade också Viktor Cherepanov (TSU), Gleb Baryshnikov (TSU och Royal Technological University, Sverige), och Dage Sundholm (Helsingfors universitet, Finland).