В России придумали новый метод анализа электронной структуры молекул
Предложенный казанскими учеными подход основан на изучении обменной силы. Он поможет в создании новых материалов и эффективных катализаторов.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Казани разработали инновационный способ изучения электронной структуры молекул. Их метод базируется на исследовании обменной силы — параметра, характеризующего эффект квантового запрета для двух электронов с одинаковым направлением спинов занимать одно пространство.
Новый подход обогащает стандартные методики, ориентированные на распределение электронной плотности. Он позволяет глубже разобраться в природе химической связи, поведения электронных пар и реакционной активности веществ. Авторы надеются, что предложенная техника пригодится при создании новых материалов, эффективных катализаторов и лекарственных препаратов, где ключевое значение имеет понимание механизмов взаимодействия атомов, говорится на официально сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Специалисты применили разработанный подход для изучения молекулы N-оксида пиколиновой кислоты, ионной пары соли Аппеля (органического циклического соединения с азотом и серой) и ключевых стадий реакции замещения атома брома фтором в этилбромиде. Структура молекул определяется не только распределением электронов, но и особыми силовыми полями, влияющими на движение электронных облаков. Одно из таких полей — обменная сила, связанная с распределением электронов. Из-за свойства спина электроны вынуждены двигаться согласованно, создавая своеобразное давление внутри электронной оболочки.
Ученые предложили оценивать обменную силу путем сопоставления ее направления с полным статическим силовым полем. Такой способ позволяет установить, где обменная сила совпадает с общей силовой картиной, а где противоречит ей. Области особенного поведения обменной силы соотносятся с ключевыми химическими объектами — электронными парами, включая свободные и связанные в химической связи.
Помимо этого, отечественные специалисты рассмотрели распределение обменной силы и соответствующей ей обменной плотности заряда в молекулах. Результаты показали, что именно обменные взаимодействия определяют тонкую, химически важную структуру вещества.
Тем временем зарубежные ученые обнаружили двумерный материал с уникальной структурой. Открытие создает перспективные возможности для развития электроники и квантовых технологий. Подробнее о нем написано в другом материале Hi-Tech Mail.
Поделиться
