Een groep natuurkundigen onder leiding van Rashid Valiev, universitair hoofddocent aan de Faculteit der Natuurkunde van de TSU, heeft een model ontwikkeld voor het berekenen van de fotofysische eigenschappen van moleculen - een model dat toepasbaar is voor moleculen van welke aard dan ook, waaronder zeldzame-aarde lanthaniden. Door de introductie van het anharmoniciteitseffect, het model kan de eigenschappen van moleculen voorspellen zelfs vóór hun synthese, zonder experimenten uit te voeren. Een artikel over het nieuwe model is gepubliceerd in het tijdschrift Fysische chemie Chemische fysica .

Kennis van de fotofysische en fotochemische eigenschappen van moleculen is noodzakelijk voor veel gebieden van de natuurkunde, scheikunde, en biologie. Vooral, het wordt gebruikt bij het ontwikkelen van OLED-structuren voor stabiele en heldere weergaven van gadgets en fotosensitizers bij de taken van fotodynamische therapie, waar het nodig is om een ​​schema te creëren voor de efficiënte productie van oxidatiemiddelen die kankercellen doden. De berekening van de levensduur van moleculen in een aangeslagen elektronische toestand is noodzakelijk voor astrofysica en astrochemie, bij het voorspellen van de efficiëntie van kleurstoflasers en de efficiëntie van ladingsoverdracht en ladingsscheiding om de efficiëntie van zonnecellen te verhogen.

De natuurkundigen bereikten de creatie van een universeel model dat toepasbaar is op moleculen van welke aard dan ook dankzij de introductie van het anharmoniciteitseffect. Dit effect werd eerder geïntroduceerd in diatomische en triatomaire moleculen, maar fotofysici en fotochemie beschouwen grote moleculen met tientallen atomen, en voor dit probleem er was geen correct wiskundig model.

"We kunnen moleculen bestuderen die in het infrarood uitzenden, zichtbaar, en zelfs ultraviolette bereiken, alleen gebaseerd op theoretische berekeningen, zonder experimentele aanpasinformatie. En dit maakt het mogelijk om de eigenschappen van moleculen te voorspellen zelfs vóór hun synthese, wat veel zuiniger is dan blindelings synthetiseren, " legt Rashid Valiev uit.

Het effect van anharmoniciteit treedt op wanneer de trillingen van atomen in een molecuul sterk zijn, en de energieën zijn groot. In dit geval, de trillingen van atomen zullen niet langer correct worden beschreven in de harmonische benadering en het is noodzakelijk om hiervan een afwijking te introduceren. Het opnemen van het anharmoniciteitseffect is vooral vereist bij het berekenen van de kenmerken van moleculen die licht uitstralen in het blauwe en ultraviolette bereik, omdat hun trillingen optreden met hoge energie.

Het team van wetenschappers dat het algoritme heeft gemaakt, omvatte ook Viktor Cherepanov (TSU), Gleb Baryshnikov (TSU en Royal Technological University, Zweden), en Dage Sundholm (Universiteit van Helsinki, Finland).