Wetenschappers van de Tomsk State University (Rusland), met collega's uit Zweden en Finland, hebben een algoritme ontwikkeld voor het berekenen van de fotofysische en lichtgevende eigenschappen van moleculen. Dit algoritme maakt het mogelijk om optische en luminescente eigenschappen (helderheid en kwantumopbrengst van fluorescentie) van moleculen en stoffen te berekenen met zeer nauwkeurige methoden van de kwantumchemie. De resultaten zijn gepubliceerd in Fysische chemie Chemische fysica .

"Met dit algoritme we kunnen de eigenschappen van moleculen en stoffen voorspellen met een computer, en het is veel goedkoper dan apparatuur kopen om ze te synthetiseren en hun eigenschappen te meten, " zegt Rashid Valiyev, een van de auteurs van het onderzoek, een universitair hoofddocent van de TSU Faculteit der Natuurkunde. "Dit biedt een toegankelijke tool voor analyse en voorspelling. En op basis van onze voorspelling, we kunnen meer specifieke vragen synthetiseren met de gewenste eigenschappen op verschillende gebieden. Nutsvoorzieningen, bijvoorbeeld, bij een ander project, we plannen onderzoek naar het voorspellen van de eigenschappen van traditionele medicijnen."

De onderzoekers die het algoritme hebben gemaakt, zijn ook Victor Cherepanov (TSU), Gleb Baryshnikov (TSU en KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, Zweden), en Dage Sundholm (Universiteit van Helsinki, Finland). Voor berekeningen, ze gebruikten de fotofysische theorie en het model van Bixon en Jortner; als hulpmiddel voor het berekenen van de vereiste hoeveelheden gebruikten ze moderne niet-empirische methoden van kwantumchemie zonder experimentele coëfficiënten te gebruiken. Dus, het was mogelijk om de eigenschappen van organische en organometaalmoleculen te voorspellen zonder ze vooraf te synthetiseren.

Het algoritme zal het ontwerpen van moleculen en stoffen voor toekomstige optische apparaten zoals organische LED's en lasers mogelijk maken. Het onderzoek is uitgevoerd in het project New Electroluminescent Materials for Highly Efficient Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs), wiens hoofd Rashid Valiyev is.

Organische light-emitting diodes (OLED's) zijn een goedkoper en milieuvriendelijker alternatief voor traditionele anorganische lichtbronnen. Het productieproces van OLED's is ook relatief eenvoudiger. Organische LED's hebben een voordeel ten opzichte van conventionele gloeilampen, omdat ze op laag vermogen werken en een hoog rendement vertonen. Ze geven licht maar bijna geen warmte; Bovendien, ze verlichten een veel groter oppervlak in vergelijking met gloeilampen, dankzij hun gecontroleerde stralingsrichting.

De wetenschappers berekenden de optische kenmerken van de bekende moleculen die worden gebruikt in de OLED-technologie (Alq3, Ir (ppy) 3, hetero[8]circuleen), fotodynamische therapie (psoraleen), lasertechnologie (PM567) en in toepassingen van nanotechnologie (polyacenen en porfyrinen). Momenteel, met behulp van dit algoritme, het team onderzoekt de lichtgevende eigenschappen van carbazoolderivaten, hetero[8]circuleen, om een ​​recept te verkrijgen voor het maken van zeer efficiënte OLED-apparaten op basis van deze verbindingen.

"We bestaan ​​allemaal uit moleculen, en natuurkunde vormt de kern van alles, zelfs scheikunde en biologie. In principe, mijn werk speelt zich af op het snijvlak van drie wetenschappen:natuurkunde, scheikunde, en biologie. Astronomie, en specifiek, astrochemie is een andere wetenschap die er nog dichter bij staat. Er worden nu ontdekkingen en prestaties gedaan op het snijvlak van wetenschappen, in plaats van in een smal gespecialiseerd gebied; elke wetenschap ontwikkelt zich in de samenwerking, " zegt Rashid Valiyev over zijn onderzoek.