Ученые Томского политехнического университета провели исследование изотопа ³⁵ClO₂ и разработали математическую модель и программное обеспечение, которые позволяют предсказывать его характеристики в десятки раз точнее по сравнению с известными результатами. Над исследованием работал коллектив ученых из России, Германии и Швейцарии.

Результаты опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics (IF: 3,4; Q1) и внесены в список лучших статей.

Молекула ClO₂ является чрезвычайно важной для медицины и биофизики, а также атмосферных приложений. Ее используют в медицине для дезинфекции и стерилизации. В глобальном масштабе диоксид хлора играет одну из решающих ролей в образовании и миграции озоновых дыр.

«Теоретическая база для нелинейных молекул в так называемых несинглетных электронных состояниях, в том числе для ClO₂, вплоть до последнего времени было плохо развита. Для изучения молекул такого типа ученые используют математический аппарат линейных молекул. Однако, поскольку молекула и ее структура другая, существуют большие погрешности. Мы создали математическую модель, которая учитывает тонкие эффекты, взаимодействие вращений и спиновых движений в нелинейных молекулах. Она дает результаты с очень высокой степенью точности, что позволяет получать уникальные данные и, самое главное, предсказывать свойства молекул с высокой точностью», — говорит соавтор статьи, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.

Ученые ТПУ составили математическую модель молекулы ³⁵ClO₂ для дублетных электронных состояний и включили ее в компьютерные коды. Эта программа может считать и предсказать экспериментальные данные, то есть свойства молекулы в заданном диапазоне и ее переходы из одного состояния в другое. Анализ спектра молекулы на основе разработанной модели имеет результат в десятки раз точнее по сравнению с известными.

Схема: спектроскопия высокого разрешения как накопительная часть знаний человечества.

На основе созданной модели ученые провели анализ колебательно-вращательных спектров в вырожденном электронном состоянии. Экспериментальная основа исследования выполнялась в лаборатории молекулярной спектроскопии Технического университета Брауншвейга (Германия) и ЕТН-Цюрих (Швейцария).

По словам ученых, разработанная модель носит более универсальный характер, ее будет легче развивать и адаптировать под другие диапазоны.

«После публикации результатов редакция журнала сообщила, что выбрала и поместила статью в раздел hot-topic, так называемый пул лучших статей. Такое признание работы международного научного коллектива важно и ценно. Мы планируем продолжить исследования и применить модель для анализа изотопа ³⁷ClO₂», — добавляют соавторы статьи, профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Елена Бехтерева и Ольга Громова.