Ученые Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук предложили принципиально новый способ анализа электронной структуры молекул. Метод основан на изучении обменной силы — величины, которая отражает эффект квантового запрета на совместное нахождение двух электронов с одинаковыми спинами в одном пространственном участке. Об этом сообщили в пресс-службе РАН.
По словам ученых, разработанный подход дополняет уже существующие методы. Однако в отличие от орбитального анализа и топологических моделей, которые ориентированы на распределение электронной плотности, новая методика учитывает влияние спиновой корреляции электронов (Ферми-корреляция) и позволяет по-новому интерпретировать поведение электронных пар и реакционную способность молекул.
Наш подход открывает новые возможности для понимания природы химических связей. Основные результаты работы имеют качественный характер, однако разработанные индикаторы могут стать основой количественных моделей, что в перспективе будет полезно при проектировании молекул с заданными свойствами.
Исследователи изучили молекулу N-оксида пиколиновой кислоты, ионную пару соли Аппеля, а также стадии реакции замещения атома брома на фтор в этилбромиде. Ученые анализировали распределение обменной силы и ее проекцию на общее статическое силовое поле. По их словам, это позволило выявить области, в которых обменные взаимодействия согласуются или конфликтуют с общей силовой картиной. Эти участки удалось соотнести с ключевыми химическими элементами — обобществленными и неподеленными электронными парами.
Авторы отмечают, что методика может применяться при разработке материалов, катализаторов и лекарств. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда и опубликовано в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Ранее Наука Mail писала, что ученые выяснили, как иммунная система действует при рассеянном склерозе.