Фото: Антон ХАРИН. Перейти в Фотобанк КП
Учёные Томского государственного университета (ТГУ), Алтайского государственного технического университета (АлтГТУ) и Алтайского государственного университета (АлтГУ) разработали уникальный метод описания электронной структуры монооксида углерода (СО) с учётом изменений энергетических уровней. Результаты исследования опубликованы в журнале Solid State Communications издательства Elsevier. Об этом сообщает пресс-служба томского вуза.
Монооксид углерода играет особую роль в молекулярной медицине, но имеет проблемы с низкой стабильностью и плохой растворимостью. Эти проблемы связаны с низкой стабильностью наноматериалов, выделяющих СО.
Доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории квантовой теории интенсивных полей ФФ ТГУ Наталия Мельникова поясняет, что, несмотря на достижения в области наноматериалов, выделяющих СО, всё ещё не решены проблемы, связанные с их низкой стабильностью, плохой растворимостью, слабой управляемостью выделения, случайной диффузией и потенциальной токсичностью.
Исследование актуально, так как последнее десятилетие учёные разных стран уделяют особое внимание малым кластерам — группам от двух до четырёх атомов углерода и кислорода. Формирование таких кластеров происходит с помощью атомных пучков, обеспечивающих высокую скорость формирования кластеров требуемой структуры и размеров.
По словам Наталии Мельниковой, по мере усложнения реакций синтеза становятся неэффективными экспериментальные методы поиска новых материалов — чаще всего путём проб и ошибок. Именно поэтому и возникает потребность в теоретическом исследовании процессов, которые происходят при формировании наноматериалов в условиях сильной неравновесности.
Обычно теоретическое изучение электронной структуры проводится для вещества, находящегося в основном, равновесном, состоянии. Но не меньший интерес представляют метастабильные состояния, возникающие в процессе синтеза материала. В таких условиях электроны испытывают орбитальные переходы, приводящие к образованию возбуждённых структур с различным временем жизни.
Один из авторов исследования, Андрей Попов, разработал метод описания возбуждённых состояний электронов в атомах и молекулах, а также в их комплексах, кластерах и кристаллах. Уникальный метод позволяет путём прямого решения уравнения Шрёдингера рассчитывать спектральные характеристики вещества. Основываясь на первых принципах квантовой механики, без введения каких-либо эмпирических параметров, оказалось возможным описывать образование метастабильных состояний и оценивать время их жизни.
Исследование выполнено при поддержке программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Работа направлена на развитие научно-технологических основ медицинской экспресс-диагностики с использованием методов молекулярного имиджинга, внешних физических факторов и машинного обучения.
Читайте также на сайте: Томичи займутся изучением арктических грунтов для создания дорожного полотна