Конференции

64-я Всероссийская научная конференция МФТИ

Список разделов ФЭФМ - Секция квантовой и вычислительной химии

На секцию будут приниматься доклады по исследованию электронной структуры, потенциальных поверхностей, спектральных параметров, термохимических данных, реакционной способности и динамике превращений молекул. Работы по разработке новых методов, алгоритмов и программ расчета волновых функций, строения, свойств и превращений молекул на основе представлений квантовой теории и методов вычислительной математики.

  • Квантово-химическое исследование структуры фторированных фуллеренов и их взаимодействия с доксорубицином

    В работе исследуются углеродные фуллерены в качестве потенциальных систем для доставки лекарств. Для этого изучаются общие закономерности фторирования углеродных фуллеренов C20 и C60. Затем в рамках теории функционала плотности (Density Functional Theory) рассматривается взаимодействие наиболее распространенненого противоракового препарата доксорубицина с угелродными фуллеренами.

  • Неэмпирическое исследование адсорбции кислорода на поверхность оксида индия (011)

    В рамках теории функционала плотности показано, что адсорбция молекулы кислорода на поверхность оксида индия (011) с нейтральной кислородной вакансией – это безактивационный процесс. Рассчитана валентная частота колебаний адсорбированной молекулы кислорода при разных стабильных геометриях на поверхности оксида индия. Выполнено моделирование СТМ-изображений поверхности оксида индия (011): для  стехиометрической поверхности и поверхности с кислородной вакансией.

  • Роль белкового окружения в механизме реакции фотоизомеризации хромофорных групп родопсинов I и II типов

    В работе изучается механизм фотоизомеризации изомеров протонированного основания Шиффа ретиналя (RPSB) в родопсинах I и II типов. Анализ вибронной структуры S0-S1 электронно-колебательных спектров RPSB, полученных с помощью квазивырожденной теории возмущений (XMCQDPT2) и метода потенциалов эффективных фрагментов (EFP), позволил изучить динамику прямых и обратных реакций фотоизомеризации  RPSB на ранних временах в микробиальном родопсине KR2,  зрительном родопсине и газовой фазе.

  • Исследование реакции инденила и инденила: поверхность потенциальной энергии

    Впервые была изучена реакция инденил + инденил с получением поверхности потенциальной энергии. Данная работа базируется на исследовании реакции двух пятичленных колец, в котором было проведено подробное рассмотрение системы роста двух колец, а также на предыдущем исследовании системы меньшего масштаба инденил + циклопентадиенил. В результате данной работы была изучена усложненная система роста пятичленных колец в шестичленные, в которой оба реагента являют собой радикалы инденила.

  • Теоретическое исследование диаграммы поверхности потенциальной энергии химической реакции этинил-радикала с молекулой пропена в условиях скрещенных молекулярных пучков

    Данное теоретическое исследование посвящено изучению реакции этинил-радикала (С2Н) c пропеном (C3H6), которая проводилась в условиях скрещенных молекулярных пучков при однократных столкновениях реагентов. Изучение механизмов образования ароматических пятичленных углеводородов C5 привлекло большое внимание научного сообщества в области физической и теоретической химии, физики и химии горения и взрыва, а также астрохимии.

  • Структура спектра РФЭС валентных электронов и природа химической связи в диоксиде берклия

    На основании результата расчета релятивистским методом дискретного варьирования исследована природа химической связи в диоксиде берклия и  дана интерпретация экспериментального спектра РФЭС этого соединения в диапазоне энергий связи электронов 0--50 эВ. Найдено, что сложная структура в спектре валентных электронов возникает, главным образом, вследствие образования внешних валентных и внутренних валентных молекулярных орбиталей. Определен эффективный заряд берклия, равный +0.73 е.

  • Квантовохимическое исследование фотофизических свойств флуоресцентных производных 2H-пиранона-2

    Целью данной работы является изучение фотофизических свойств и механизмов внутренней релаксации флуоресцентных производных 2H-пиранона-2 с помощью неэмпирических методов квантовой химии. Для исследованных веществ разница в энергетических барьерах в S1 приводит к различному времени жизни возбуждённого состояния и различной вероятности флуоресценции. Безызлучательные переходы через коническое пересечение контролируются различными барьерами внутримолекулярного вращения ароматического заместителя.

  • Интерпретация ИК спектра смеси таутомеров хроменопиридинкарбонитрильных систем

    Целью нашей работы было построение структурно-динамических соединений хроменопиридиновой системы, установлены структура ии  интерпретация ИК спектров.

  • Молекулярная структура и ароматичность дианионов {Ni3O(Hhp)}2- и {Cu3O(Hhp)}2- по данным квантово-химических расчетов

    В работе были проведены квантово-химические расчеты в приближении PBE0/pcseg-2 для дианионов {Ni3O(Hhp)}2- и {Cu3O(Hhp)}2- в электронных состояниях с мультиплетностями 2 и 3 соответственно. Критерии ароматичности NICS(0) и NICS(1) были рассчитаны c использованием метода GIAO.

  • Структурообразующая роль воды в многокомпонентных органических кристаллах лекарственного назначения на основе 2-аминоникотиновой кислоты

    В данной работе было проведено моделирование нековалентных взаимодействий в гетеродимерах 2-аминоникотиновой кислоты, а также соответствующих тримеров, осложнённых молекулами растворителя. Была установлена структурообразующая роль воды в такого рода системах.

  • Сравнительный анализ нековалентных взаимодействий воды и пероксида водорода в многокомпонентных органических кристаллах

    В представленной работе был проведен масштабный сравнительный анализ кристаллогидратов и пероксосольватов некоторых органических соединений. В результате были обнаружены ранее неизвестные закономерности; предложено их объяснение с использованием молекулярного электростатического потенциала.

  • Образование пиррола в реакции пропаннитрила с метиновым радикалом

    В работе предложен механизм реакции молекулы пропаннитрила С2H5CN с высокореакционным метиновым радикалом СН. В работе представлен срез поверхности потенциальной энергии, включающий наиболее энергетически выгодные пути течения химической реакции. Работа выполнена в рамках мегагранта № 075-15-2021-597 «Происхождение и эволюция органических молекул в нашей Галактике»

  • Моделирование фотоэлектронных спектров при колебательной автоэмиссии электронов из слабосвязанных состояний анионов биологических хромофоров

    В данной работе исследован механизм колебательной электронной эмиссии из первого электронно-возбужденного состояния S1 аниона модифицированного хромофора зеленого флуоресцентного белка cpHBDI- при его возбуждении в видимом диапазоне, а также проведена интерпретация низкоэнергетической области его экспериментальных фотоэлектронных спектров.

  • Молекулярно-динамическое описание процессов ассоциации в водных растворах систем «лекарственное соединение – коформер»

    В данной работе проводилось изучение процессов ассоциации систем «АФИ - коформер» и «АФИ – коформер - вода» в водных растворах методом МД с классическими силовыми полями. В ходе работы удалось найти параметры силового поля, которые описывают сильную внутримолекулярную Н-связь в малеат-ионе, используемого в качестве коформера в сокристаллах активных фармацевтических ингредиентов, а также образование гетеродимеров [молекула АФИ + малеат-анион] в водном растворе.

  • Исследование процессов биосинтеза сульфида цинка методами молекулярной динамики

    Методами молекулярной динамики был проанализирован процесс образования сульфида цинка в присутствии белка флагеллина. В результате моделирования были получены данные о том, что в присутствии ионов цинка степень
    комплексообразования молекулы флагеллина существенно возрастает, что
    способствует образованию наночастиц металла, причѐм наиболее
    эффективно этот процесс происходит при 300K (26,8 °С) — температуре,
    близкой к комнатной, когда все биологические процессы наиболее
    активны

  • Комбинированный метод расчёта потенциалов ионизации биомолекулярных систем в конденсированной фазе на основе многоконфигурационной теории возмущений

    Предложен прецизионный метод расчёта энергии вертикальной ионизации анионных биологических хромофоров в конденсированной фазе.Полученные значения первого и второго потенциалов ионизации хорошо согласуются с экспериментальными данными и позволяют интерпретировать экспериментальные фотоэлектронные спектры. Установлена роль высоковозбужденных электронных состояний сольватированного хромофора GFP в процессах фотопереноса электрона в конденсированной фазе. 

  • Строение комплексов тетрабензопорфирина с Zn, Cd, Ga и In

    В работе с помощью квантовой химии в приближении PBE0-D3/def2-TZVP определено строение молекулы тетрабензопорфирина и его металлокомплексов с цинком, кадмием, галлием, индием.

  • Строение металлокомплексов хлорзамещенного пиразинопорфиразина

    В работе описана структура металлокомплексов хлорзамещенного пиразинопорфиразина, полученная при помощи квантово-химических расчетов. Также определено влияние металла на размер координационной полости и форму рассматриваемых молекул

  • Построение диаграммы поверхности потенциальных энергий реакции рекомбинации радикалов бензила и пропаргила

    В работе исследован один из механизмов роста второго бензольного кольца и образования нафталина. Данный процесс является промежуточным звеном формирования полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), которые в свою очередь формируют сажу — загрязнитель атмосферы. Изучение механизмов роста ПАУ позволит уточнить химические модели горения и проектировать более экологичные двигатели.

  • Ресуммирование расходящихся рядов теории возмущений Релея-Шрёдингера в решении ангармонической колебательной задачи для малых молекул

    Ангармоническую колебательную задачу можно решать с помощью теории возмущений Релея-Шрёдингера (ТВРШ). Разложение энергии квантовых состояний в ряды ТВРШ, обычно, расходится. Эта проблема может быть решена посредством ресуммирования рядов многозначными алгебраическими аппроксимантами Паде-Эрмита (ААПЭ). При этом верно воспроизводятся вариационные величины энергии, а точки ветвления аппроксиманта характеризуют резонансы между состояниями. Метод иллюстрируется на примере изотопологов сероводорода.

  • Обнаружение и идентификация стабильных сайтов захвата для атома водорода и атомов щелочных металлов в матрицах инертных газов при помощи моделирования ЭПР спектра.

    Исследования матрично-изолированных систем проводятся разнообразными методами спектроскопии, для радикальных систем часто используется спектроскопия парамагнитного резонанса (ЭПР). В работе неэмпирическими методами были смоделированы параметры спектров ЭПР атома водорода и атомов щелочных металлов в матрицах инертных газов. В результате сопоставления с экспериментальными спектрами были установлены структуры стабильных сайтов для упомянутых атомов в матрицах.

  • Применение потенциала встраивания к исследованию замещений Ca→U и Nb→Ta в кристалле CaNb2O6

    Метод CTEP (Compound-tunable embedding potential) - недавно разработанный потенциал встраивания кластера в кристалл - применён для моделирования кристалла CaNb2O6 и точечных дефектов замещения Nb->Ta и Ca->U.

  • Предсказание и описание стабильных сайтов захвата и электронных спектров поглощения матрично-изолированных катионов бария и кальция

    На основании методики теоретического описания матрично-изолированных атомов разработано расширение, позволяющее явно учитывать поляризацию матрицы в случае заряженных частиц. Анализируются системы Ba+@Xe и Ca+@Ar, влияние вычислительных методов на геометрию сайтов захвата, а также положение и формы полос поглощения. 

  • К вопросу устойчивости фотовольтаических устройств на основе галогенидных перовскитов CsPbI3 и CsPbI2Br к редокс-деградации

    При помощи методов теории функционала электронной плотности рассчитаны кинетические и термохимические параметры основных окислительно-восстановительных процессов на поверхностях перовскитов CsPbI3 и CsPbI2Br. Особое внимание уделено процессам диффузии иодидных дефектов и образования трииодида I3. Отмечено благотворное влияние Br на стабильность вышеупомянутых перовскитов.

  • Материалы с лантаноидом в периодической структуре: моделирование электронной плотности

    Исследованы структурные параметры и электронная плотность кристаллов YbF2, YbF3, YbCl2, YbCl3 (периодические расчеты) и построены кластерные модели для фрагментов этих кристаллов. Разработанный комбинированный метод расчета позволил достичь точности молекулярных релятивистских расчетов для соединений f-элементов.

  • Deep neural network model for highly accurate prediction of bodipys absorption

    This report will present the results of the study of a possibility to accurately predict the absorption maximum wavelength of BODIPYs using machine learning methods and several sets of descriptors. The model is publicly available and will help the other researchers to accelerate design of new dyes with desired properties.

  • Моделирование спектров эмиссии атомов кальция, бария и стронция в инертных матрицах

    В рамках представленной работы были смоделированы спектры электронной эмиссии в состояние 1P1 для атомов стронция, кальция и бария в матрицах аргона, криптона и ксенона. Рассматривались случаи быстрой и медленной вертикальной эмиссии. Для расчетов использовали метод двухатомных фрагментов в молекуле и инетегрирование вдоль молекулярно-динамической траектории. Полученные результаты хорошо согласуются с известными на данный момент экспериментальными данными.

  • Исследование свойств ксенотима YPO4 в рамках метода встроенного кластера.

    Построены кластерные модели ксенотима YPO4.  Вычислены частоты собственных колебаний системы, проведено сопоставление с экспериментальными данными.

    C использованием данных моделей определены свойства ионов U, Th в ксенотиме. 

  • Промежуточная углеродная фаза. Новые экспериментальные данные и атомная модель

    Проводились исследования фазовых переходов в алмазе при циклическом нагружении вблизи линии равновесия графит-алмаз при температурах значительно ниже температуры Дебая.Были выявлены различные стадии перехода алмаза в фазу типа графита.Была предложенна теоретическая модель ICP, основанная на сшивании графеновых слоев дефектами Френкеля, демонстрирует не только хорошее согласие с имеющимися экспериментальными данными,но и свойства, такие как повышенная вне плоскостная жесткость и металличность.