Модель расчета фотофизических характеристик молекул любой сложности, в том числе и редкоземельных лантаноидов, разработали в Томском государственном университете, 15 сентября сообщает Phys.org.

Физики добились создания универсальной модели, применимой к молекулам любой природы, благодаря введению эффекта ангармоничности. Этот эффект был введен ранее в двухатомных и трехатомных молекулах, но для изучения больших молекул с десятками атомов не было правильной математической модели.

«Мы можем изучать молекулы, излучающие в инфракрасном, видимом и даже ультрафиолетовом диапазонах, основываясь только на теоретических расчетах, без привлечения экспериментальной информации. И это дает возможность предсказывать свойства молекул еще до их синтеза, что гораздо экономичнее, чем синтезировать вслепую»,  — объясняет Рашид Валиев, руководитель работ.

Эффект ангармоничности возникает, когда колебания атомов в молекуле сильны, а энергии велики. В этом случае колебания атомов уже не будут корректно описываться в гармоническом приближении и необходимо ввести отклонение от него. Включение эффекта ангармоничности особенно необходимо при расчете характеристик молекул, излучающих свет в синем и ультрафиолетовом диапазонах, поскольку их колебания происходят с высокой энергией.

Напомним, знание фотофизических и фотохимических свойств молекул необходимо для многих областей физики, химии и биологии. В частности, он используется при разработке OLED-структур для стабильных и ярких дисплеев и фотосенсибилизаторов в задачах фотодинамической терапии, где необходимо создать схему эффективной генерации окислителей, убивающих раковые клетки.

Расчет времени жизни молекул в возбужденном электронном состоянии необходим для астрофизики и астрохимии, при прогнозировании эффективности лазеров на красителях и эффективности переноса заряда и разделения заряда для повышения эффективности солнечных элементов.