Томские ученые создали модель для предсказания свойств наноматериалов

Разработка физиков Томского государственного университета Рашида Валиева и Глеба Барышникова предназначена для вычисления эффективности переноса энергии и заряда в наноматериалах из первых принципов. Модель также помогает рассчитать, как будет осуществляться этот перенос, до синтеза материалов, что позволит сэкономить на экспериментах и быстрее разработать эффективное наноустройство.

Как сообщает пресс-служба вуза, статья о разработке томских ученых 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.

Следующим этапом стала апробация новой модели. Этим занялись исследователи из Харбинского политехнического университета. В ходе экспериментов китайские коллеги даже смогли создать нанопреобразователи — специальные устройства, которые увеличивают эффективность переноса энергии между донором и акцептором в задачах биофотоники.

Благодаря разработке ученых ТГУ сотрудники китайского вуза смогли сэкономить на экспериментальной части: им не пришлось закупать вещества и создавать материалы, чтобы увидеть, как именно наноматериалы будут работать эффективнее.

— Они провели измерения для нашей модели. То, что мы предсказали, очень хорошо сходится с экспериментом. Наша модель работает. В дальнейшем ее можно применять в области разработки дизайна органических светодиодов — OLED, — добавляет Валиев.

Модель учёные будут применять не только в области биофотоники. С помощью этого расчета, отмечает Рашид Валиев, можно предсказывать характеристики любых нанодевайсов, где происходит процесс переноса энергии и заряда. Это могут быть органические солнечные батареи или апконверсные наночастицы, которые используются при биовизуализации тканей. Эта модель также будет полезна в задачах химии, где в реакциях требуется определить время переноса заряда в интермедиантах.

Ранее Рашид Валиев совместного с учеными из Хельсинки смог обнаружить новые пути формирования загрязняющих атмосферу аэрозолей, в которых участвуют природные углеводороды, выделяемые хвойными деревьями.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».