Теория физиков РФ поможет описать поведение молекул в сильных электрических полях

В Центре научной коммуникации МФТИ сообщили, что новый подход был разработан профессором МФТИ Олегом Толстихиным и Кириллом Базаровым

МОСКВА, 16 мая. /ТАСС/. Физики из России разработали подход, позволяющий максимально точно просчитывать то, как ведут себя сложные многоатомные молекулы в сверхсильных электрических полях. Разработка ученых позволит создать новые методы изучения структуры молекул, что ускорит разработку лекарств, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Физики разработали усовершенствованную модель, которая позволяет точно рассчитывать, как большие и сложные молекулы, такие как вода, бензол и даже аминокислота лейцин, ионизируются под действием мощных электрических полей. Ключевым открытием стало обнаружение эффективной генерации так называемых "вихревых электронов" в этом процессе", - говорится в сообщении.

Новый подход был разработан профессором МФТИ Олегом Толстихиным и его коллегой по "Физтеху" Кириллом Базаровым при всестороннем изучении процесса так называемой туннельной ионизации больших многоатомных молекул со сложной геометрией. Как объясняют физики, квантовые процессы играют важную роль в процессе ионизации молекул под действием мощных электрических полей.

Существующие подходы для описания этих квантовых взаимодействий требуют огромных вычислительных ресурсов, что ограничивает их применение на практике. Российским физикам удалось значительно ускорить проведение подобных расчетов при помощи разработанного ими математического аппарата, построенного на базе функции Грина. Она позволяет быстро и точно оценивать то, как электрон распространяется от одной точки к другой в присутствии поля.

Новый подход для моделирования молекул

Используя этот подход, физики просчитали то, как ведут себя электроны в нескольких сложно устроенных молекулах, в том числе воды, бензола и аминокислоты лейцина, при туннельной ионизации под действием мощных электрических полей. В ходе этих расчетов ученые выявили ряд важных эффектов, которые невозможно описать при помощи менее точных подходов, применявшихся в прошлом.

В частности, физики раскрыли резкие перемены в свойствах молекулярных орбиталей, которые возникают при достижении некоторой критической силы поля, а также открыли несколько интересных аномалий в поведении и свойствах электронов, вылетающих из ионизируемой молекулы. Их свойства содержат данные о геометрии молекулы, которые можно использовать для реконструкции положения атомов в этих соединениях и извлечения другой интересной информации, важной для химии и фармацевтики.

"Особенно нас вдохновляет открытие того, что сложные молекулы сами по себе являются эффективными "фабриками" вихревых электронов. Это не просто любопытный квантовый эффект, а ключ к новым технологиям молекулярной спектроскопии, которые, мы надеемся, позволят различать зеркальные двойники лекарственных молекул, что имеет огромное значение для создания безопасных и эффективных препаратов", - подытожил Толстихин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации МФТИ.