Коллектив исследователей Томского политехнического университета совместно с коллегами из Хэйлунцзянского университета представил свежий взгляд на решение старой задачи, связанной с определением внутримолекулярной потенциальной функции. Эта функция — своего рода «паспорт» молекулы, знание которого позволяет физикам предсказывать, как она поведет себя в разных средах, от космического вакуума до промышленных реакторов.
До недавнего времени получение точных данных о потенциальной функции было под силу лишь для самых простых структур вроде двухатомных соединений. Как только молекула становилась сложнее, ученым приходилось погружаться в трудоемкие численные расчеты, которые отнимали массу времени и ресурсов. Такой подход серьезно тормозил развитие спектроскопии и квантового моделирования.
Ученые ТПУ предложили иной путь. Разработанная ими аналитическая методика позволяет извлекать ценную информацию из микроволновых и субмиллиметровых спектров молекул. Главное преимущество нового подхода — его универсальность и высокая точность в широком диапазоне, вплоть до высоких порядков теории возмущений. Это дает возможность улавливать даже самые слабые эффекты, которые ранее просто игнорировались из-за сложности их учета.
В основе инновации лежат не громоздкие физические установки, а сложные математические алгоритмы. Российские и китайские специалисты перевели свои идеи в программный код на языках MAPLE и Python. Эти программы помогают определять параметры молекул без скрытых допущений, которые часто закладываются в традиционные модели.
Свою разработку авторы проверили на примере молекулы сероводорода. Полученные данные полностью совпали с самыми современными экспериментальными результатами, что подтверждает практическую ценность метода.
По словам профессоров Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олега Уленекова, Елены Бехтеревой и Ольги Громовой, новый инструмент не только значительно повысит точность спектроскопических измерений, но и существенно сократит объем вычислений. В перспективе команда планирует адаптировать методику для изучения колебательных структур более сложных молекул, а также для анализа асимметричных волчков.
Ранее ученые ТПУ придумали, как продлить срок службы стали в тысячи раз.
