|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Конформационная динамика органических молекул в основном и возбужденных электронных состоянияхНИР
- Руководитель НИР: Годунов И.А.
- Участники НИР: Абраменков А.В., Батаев В.А., Маслов Д.В., Пупышев В.И., Терентьев Р.В., Тукачев Н.В., Яковлев Н.Н.
- Подразделение: Кафедра физической химии
- Срок исполнения: 11 февраля 2016 г. - 31 декабря 2018 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-03-00794
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116021110139-8
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Энергоэффективность и энергосбережение
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.03 Теория строения молекул и химической связи
- 31.15.15 Исследования строения и свойств молекул и химической связи
-
Ключевые слова:
конформационный анализ, электронно-колебательные спектры, строение молекул, колебания большой амплитуды, квантово-механические расчёты, молекулярные колебания, возбужденные электронные состояния
molecular vibrations, excited electronic states, vibronic spectra, molecular structure, large-amplitude motions, quantum-mechanical calculations, conformational analysis -
Описание:
Совместное применение экспериментальных методов электронно-колебательной спектроскопии, квантово-химических расчетов высокого уровня и методов количественного описания колебаний молекул большой амплитуды позволит получить новую информацию о структуре и конформационной динамике различных нежестких органических молекул в основном и низших возбужденных электронных состояниях. Проект предполагает развитие экспериментальных методик анализа молекулярных систем и численных методов моделирования сложных конформационных превращений молекул в различных электронных состояниях. Это позволит систематизировать данные о структуре и динамике молекул органических соединений в низколежащих электронных состояниях.
-
Abstract:
A joint use of experimental vibronic spectroscopy methods, high level ab initio computations and quantitative description of large amplitude motions in molecules allows to obtain a new information on the structure and conformational dynamics of non-rigid organic molecules in the ground and lowest excited electronic states. The project includes the development of experimental techniques to analyze molecular systems as well as numerical methods to simulate sophisticated conformational transformations in different electronic states so one will be able to systematize data concerning structure and dynamics of organic molecules in low-energy electronic states.
-
Планируемые результаты:
1. Экспериментальные исследования электронно-колебательных спектров возбуждения флуоресценции молекул, охлажденных в сверхзвуковой струе инертных газов. Экспериментальные исследования позволят получить новые данные, а также уточнить и дополнить имеющуюся информацию о строении и конформационной динамике молекул в возбужденных электронных состояниях. 2. Теоретические исследования методами квантовой химии электронного и геометрического строения и формы ППЭ серии органических молекул (алифатических, ароматических и гетероциклических) в основном и низших валентных (синглетных и триплетных) возбужденных электронных состояниях n,pi* и pi,pi* типов. В итоге будут получены надежные данные об электронном строении, геометрических параметрах, колебательных частотах и формах ППЭ (в том числе и анализ кривизны путей минимальной энергии вдоль координат, отвечающих движениям с большой амплитудой) молекул в основном и низших возбужденных состояниях, оценены энергии электронных переходов и величины барьеров внутреннего вращения и инверсии. 3. Для ряда молекулярных систем будет изучена конформационная динамика, обусловленная ядерными движениями большой амплитуды (внутренним вращением, инверсией и др.).
-
Научный задел:
1. Систематизация и обобщение большого числа собственных и литературных экспериментальных данных о строении и динамике молекул карбонильных соединений в основных и возбуждённых электронных состояниях – одном из самых важных классов молекул в фотохимии и органической химии. 2. Результаты неэмпирических квантово-химических расчётов молекул алифатических карбонильных соединений в основном и низших возбуждённых синглетном и триплетном электронных состояниях с использованием различных квантово-химических методов. 3. Развитые в ходе ранее проведённых исследований вариационные методы решения одно- и многомерных колебательных задач о торсионных и инверсионных колебаниях. 4. Экспериментальное исследование электронно-колебательных спектров и строения молекул карбонильных соединений в основном и низших синглетном и триплетном электронных состояниях.
- Добавил в систему: Годунов Игорь Андреевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 11 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Конформационная динамика органических молекул в основном и возбужденных электронных состояниях |
| Результаты этапа: 1. Модернизация и усовершенствование экспериментальной установки для получения спектров возбуждения флуоресценции молекул, охлажденных в сверхзвуковых струях инертных газов. 2. Завершен анализ спектров возбуждения флуоресценции пропаналя-d1 (CH3CH2CDO) в сверхзвуковой струе аргона в дополнение к анализу спектра пропаналя-h1 (CH3CH2CHO), выполненного ранее (в 2015 г.). 3. Завершен анализ спектра поглощения циклопропанкарбальдегида (c-C3H5CHO) в газовой фазе, полученного с помощью многоходовой оптической кюветы с большой длиной оптического пути (100 м), в дополнение к анализу спектра возбуждения флуоресценции в сверхзвуковой струе аргона (2015 г.). 4. Выполнено теоретическое исследование строения и конформационной динамики молекулы 2-метилпропаналя ((CH3)2CHCHO) в низших возбужденных электронных состояниях. 5. Выполнено теоретическое исследование строения и конформационной динамики молекулы N-метилацетамида (CH3CONHCH3) в основном (S0) и низших возбужденных синглетном (S1) и триплетном (T1) электронных состояниях nπ* типа. 6. Выполнено теоретическое исследование геометрического строения молекулы кротонового альдегида (CH3CH=CHCHO) в низших возбужденных синглетном и триплетном электронных состояниях nπ* и ππ*-типа. 7. Выполнен теоретический анализ влияния псевдопотенциального члена (Vq) в колебательном гамильтониане, возникающего при выделении колебательных переменных во внутренних координатах. 8. Проведена модификация программного обеспечения для решения ангармонических колебательных задач (программы CART) в части расширения набора возможных деформаций молекулы и уточнения алгоритма расчета коэффициентов в операторе кинетической энергии колебаний большой амплитуды. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Конформационная динамика органических молекул в основном и возбужденных электронных состояниях |
| Результаты этапа: Выполнен анализ спектров флуоресценции спектры 2-метилпропаналя-h1 и –d1. В спектрах обнаружена большая активность торсионных колебаний групп (CH3)2CH и инверсионных колебаний фрагментов CHO и CDO, что свидетельствует о заметном различии в формах поверхностей потенциальной энергии основного и возбужденных состояний, предсказанном нами ранее с помощью квантово-химических расчетов. Получен S1←S0 электронно-колебательный спектр возбуждения флуоресценции фурфурола в сверхзвуковой струе аргона. Проведено теоретическое исследование строения и колебательной динамики молекул триметилуксусного альдегида (CH3)3CCHO и акрилоилфторида (CH2=CHCFO) в разных электронных состояниях. Проведена модификация программного обеспечения для решения ангармонических колебательных задач (программы CART) и выполнен анализ надежности и устойчивости решения обратных колебательных задач по определению эффективного колебательного потенциала на основе экспериментальных данных и их моделирования с помощью приближений разных размерностей. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Конформационная динамика органических молекул в основном и возбужденных электронных состояниях |
| Результаты этапа: Проведены работы по поддержанию работоспособности, дальнейшей модернизации и усовершенствованию экспериментальной установки для получения спектров возбуждения флуоресценции молекул в сверхзвуковых струях инертных газов. Проведён анализ вибронного спектра поглощения молекулы фурфурола. Методом CASSCF в различных активных пространствах МО была исследования формы ППЭ молекул фурфурил фторида в низших валентных возбужденных электронных состояниях. Выполнено тестирование устойчивости алгоритма расчета коэффициентов в операторе кинетической энергии колебаний большой амплитуды в новой версии программы CART. Для серии карбо и гетероциклических молекул выполнен анализ надёжности и устойчивости обратных задач по определению барьера внутреннего вращения в случае сильной кинематической взаимосвязи внутреннего вращения и другого неплоского колебания. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".