Поиск в базе сайта:
Международные научные связи современное состояние квантовой химии icon

Международные научные связи современное состояние квантовой химии




Скачать 59.17 Kb.
НазваниеМеждународные научные связи современное состояние квантовой химии
Дата конвертации07.05.2015
Вес59.17 Kb.
КатегорияТексты

МЕЖДУНАРОДНЫЕ НАУЧНЫЕ СВЯЗИ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КВАНТОВОЙ ХИМИИ

Профессор И. В. АЛЕКСАНДРОВ

Международные конгрессы по квантовой химии проводятся раз в три года. Их организует Международная Академия молекулярных наук (L'academie internationale des sciences moleculaires quantiques) совместно с учеными страны, выбранной местом проведения конгресса.

II международный конгресс по квантовой химии проходил в Нью-Ор-леане (США). В его работе приняло участие около 250 специалистов из основных научных центров, развивающих или применяющих методы кван­товой химии. Среди делегатов были такие видные американские ученые, как лауреат Нобелевской премии Р. Маликен, Д. Ван-Флек, Д. Гершфель-дер, К. Руденберг, шведский ученый П. Лёвдин, специалист из Англии Р. Мак-Вини и др. Характерно присутствие на конгрессе представителей крупных западных корпораций и фирм: «Белл телефон», «АйБиЭм», «Дюпон», «Филипс» и др., а также сотрудников ряда институтов и лабо­раторий ядерной физики. Все это несомненно свидетельствует о возра­стающей прикладной значимости исследований по квантовой химии, об их эффективном использовании при создании новых материалов со специ­альными свойствами для новой техники и в фармакологии.

В научную программу конгресса были включены обзорные доклады, краткие сообщения и демонстрация научных материалов. Последняя фор­ма представления результатов исследований относительно нова и заклю­чается в том, что по программе каждому докладчику в соответствии с расписанием отведено место, где он в течение часа демонстрирует заранее подготовленные материалы (плакаты, рисунки, оттиски работ и пр.), дает разъяснения и отвечает на вопросы. Такая форма общения докладчика с аудиторией имеет перед обычной системой кратких сообщений ряд пре­имуществ. Главное из них — возможность высказать критические замеча­ния непосредственно автору и услышать его ответ, т. е. устроить неболь­шую локальную дискуссию заинтересованных лиц, не мешая при этом остальным участникам заниматься аналогичным обсуждением других вопросов.

В целом, однако, программа не лишена была недостатков — чрезмерно перегружена (краткие сообщения заканчивались в 12 часов ночи!) и не оставляла времени для свободных дискуссий по определенной тематике. Тезисы поступивших на конгресс докладов не были опубликованы зара-

^ Международные научные связи 130

нее. К тому же, программа не охватывала все главные направления сов­ременной квантовой химии. Так, теме «Атомная и молекулярная спектро­скопия» не было посвящено ни одного пленарного доклада, хотя в послед­ние годы эти проблемы находятся в центре внимания специалистов в об­ласти физики атомов и молекул.

Из заслушанных на конгрессе обзорных докладов следует отметить доклад Р. Мак-Вини, посвященный одной из наиболее сложных проблем квантовой химии — корреляции электронов в молекулярных системах. Об­рисовав проблему в целом, докладчик остановился на тех ее аспектах, ко­торые требуют особого внимания. В частности, им было показано, что энергетическое определение корреляции электронов недостаточно полно, ибо энергия характеризуется значением волновой функции в среднем и мало чувствительна к ее локальным значениям. Вместо энергетического определения докладчиком предложено вероятностное.

Р. Додель (Франция) на большом числе примеров доказал, что в ха­рактеристике химической связи главное — распределение электронной плотности. Вместе с тем, анализ этого распределения дает основания утверждать, что установившиеся в химии эмпирические понятия двух­атомных связей, осуществляемых парой электронов, имеют определенный смысл, по крайней мере в случае соединений типа СН4. Большая часть доклада касалась локализации и делокализации электронного облака свя­зи в различных соединениях.

В докладе Р. Кристоферсена (США), озаглавленном «Квантовая фар­макология», был дан обзор возможностей расчета электронного строения больших молекулярных систем, представляющих интерес как лечебные препараты или вообще как агенты вмешательства в механизмы биологиче­ских процессов. Автор проанализировал применяемые в настоящее время квантовомеханические методы для расчета таких систем и эффективность этих методов. Основная идея докладчика сводится к следующему: так как органические системы состоят, главным образом, из одних и тех же фраг­ментов, можно предварительно рассчитать электронное строение этих фрагментов и использовать полученные волновые функции фрагментов как базис для расчета электронного строения большой молекулы. К сожа­лению, Р. Кристоферсен не затронул проблему расчета молекул неоргани­ческих соединений. Между тем за последние годы был найден ряд эффек­тивных фармакологических препаратов противоопухолевого действия, ос­нованных на координационных соединениях платины.

Краткие сообщения широко и разнообразно освещали все разделы квантовой химии. К. Дунканом и К. Триндлом (США) была дана интер­претация спектра молекулы XeF6 на основе предположения о псевдовра­щениях. Авторы пытаются объяснить наблюдаемые инфракрасные спек­тры поглощения и рассеяния света предположением о неустойчивости ос­новного состояния молекулы, возникающего благодаря псевдоэффекту Яна — Теллера.

Довольно большое число сообщений было посвящено оценке энергии корреляции в расчетах ab initio. Ряд докладов касался построения волно­вых функций сложных молекул из волновых функций ее фрагментов, рассчитанных в отдельности.

М. Шварц, Ж. Бартела и К. Эвиг (Франция) сделали сообщения о ре­зультатах использования теории псевдопотенциала и различных модель­ных потенциалов в молекулярных расчетах, что позволяет исключить из итерационной процедуры основные электроны, слабо влияющие на хими­ческую связь, существенно снизить затраты машинного времени при со­хранении практически той же точности, какую дают полные расчеты.

Из работ по решению конкретных химических задач интересны расче-

^ Современное состояние квантовой химии

131

ты ab initio процесса присоединения молекулы кислорода к активному центру молекулы гемоглобина с целью изучения механизма дыхания. Расчеты проведены А. Вейером, рассказал о них Б. Пульман (Франция). Привлекли внимание полуэмпирические расчеты поведения простых мо­лекул на поверхности металла (Я. Каутецкий, ФРГ). Работа имеет пря­мое отношение к проблеме гетерогенного катализа.

Во многих сообщениях рассматривались ab initio расчеты потенциаль­ных поверхностей легких молекул, природа, форма и величина потенци­альных барьеров, относительная стабильность исходных, промежуточных и конечных продуктов реакции и т. д.

Все члены советской делегации выступили с короткими докладами, вызвавшими интерес участников конгресса (И. В. Александров — «Ско­рость синхронных переходов в химических реакциях», И. Б. Берсукер — «Квазирелятивистский метод СП МО ЛКАО. Полуэмпирические расче­ты», А. А. Овчинников — «Электронная структура квазиодномерных до-норно-акцепторных кристаллов», О. П. Чаркин — «Электронная структура соединений галогенов и инертных газов по данным неэмпирических рас­четов»).

Несомненную пользу принесли членам советской делегации беседы с ведущими специалистами по квантовой химии. Учитывая постоянно ра­стущую роль квантовохимических расчетов в интерпретации физико-хи­мических экспериментальных данных и других приложениях, а также не­прерывное совершенствование расчетных методов, наши ученые активно интересовались применяемыми в зарубежных вычислительных центрах расчетными методами и соответствующими программами.

Г. Шлейер (ФРГ) рассказал об эффективной программе учета энергии корреляции в рамках теории возмущений с использованием функций Грина. По мнению нескольких серьезных «расчетчиков» (Ю. Хинце, Б. Рос и др.), а также Р. Мак-Вини, этот сравнительно новый подход представляет собой один из наиболее плодотворных путей расчета корре­ляционных эффектов ab initio. Во всяком случае он дает превосходное со­ответствие с экспериментальными данными по фотоэлектронным и рент-геноэлектронным спектрам, дипольным моментам и другим свойствам мо­лекул и применим к относительно сложным многоэлектронным молекулам типа SF6 и т. д.

После окончания конгресса советская делегация посетила ряд научных центров США и ознакомилась с их деятельностью.

Анализ докладов, заслушанных на конгрессе, и содержание бесед с видными учеными вне заседаний показывают, что наиболее перспективны те направления квантовой химии, которые тесно связаны с физическими методами исследования вещества (оптическая — в первую очередь лазер­ная — спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, радиоспектроско­пия, эффект Мессбауэра и т. д.). Как правило, результаты соответствуЕО-щих исследований эффективно применяются в работах по катализу, фар­макологии и в материаловедении. Кроме того, начинают развиваться исследования квантовыми методами строения жидкости, эффектов соль­ватации и структуры сложных биологических объектов.

В целом можно сказать, что общий уровень советской квантовой химии не уступает мировому, но требует пристального внимания развитие у нас ее расчетных методов.

УДК001.83(100)

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией