Томские физики разработали модель для предсказания свойств наноматериалов

Физики Томского госуниверситета Рашид Валиев и Глеб Барышников впервые разработали модель, по которой можно вычислить эффективность переноса энергии и заряда в наноматериалах из первых принципов. Она позволяет рассчитать, как будет осуществляться этот перенос, до синтеза материалов — это позволит сэкономить на экспериментах и быстрее разработать эффективное наноустройство. Статья опубликована в высокорейтинговом журнале Chemical Engineering Journal (Q1) уровня Nature Communication.

Модель также применили к одним из самых сложных объектов в квантовой химии — к большим молекулам, содержащих лантаниды. Исследователи рассчитали модель без каких-либо экспериментальных измерений и синтеза.

— Даже сегодня моделирование электронных свойств одиночных ионов лантанидов — это настоящий челлендж для теоретической квантовой химии. Мало кто умеет это делать. Мы же вычислили эффективность или скорость переноса энергии между электронными состояниями различной мультиплетности молекулярных комплексов с лантанидами, что является уникальным моделированием, — объясняет старший научный сотрудник лаборатории квантовой механики молекул и радиационных процессов ТГУ Рашид Валиев.

i;2.jpgil1.png

Далее, поясняет Валиев, появился вопрос об апробировании этой модели. И этим занялись исследователи из Харбинского политехнического университета. Китайские коллеги провели ряд экспериментов с использованием этой модели и даже смогли разработать нанопреобразователи — специальные устройства, которые увеличивают эффективность перенос энергии между донором и акцептором в задачах биофотоники.

Так учёным удалось сэкономить на экспериментальной части: вместо того, чтобы закупать вещества и создавать материалы, тратя деньги, сотрудники китайского вуза на базе модели, созданной учеными ТГУ, заранее смогли увидеть, как именно наноматериалы будут работать эффективнее.