Квантовохимические расчеты и анализ зависящей от времени дифракции фотоэлектронов конформеров органических молекул.

Project: Total grant fulfilmentR&D - Fundamental, R&D - Exploratory

Description

Работа будет проведена в университете Гамбурга в центре Лазера на Свободных Электронах (CFEL, DESY) и в гамбургском центре Исследований Ультрабыстрых Изображений (CUI). Принимающий ученый - проф.др. Йохан Куппер (Физический факультет университета Гамбурга, jochen.kuepper@uni-hamburg.de). Выбор университета Гамбурга и гамбургского центра Исследований Ультрабыстрых Изображений (CUI): определяется высоким уровнем проводимых там фундаментальных междисциплинарных (физика, химия, биология) исследований и давними научными связями с рядом ученых работающих в CFEL (DESY), в CUI и в университете Гамбурга.
Проф.др. Йохан Куппер участвует в International Advisory Committee серий конференций – с 2017 г. - “International Symposium on Molecular Beams” (ISMB), с 2015 г. - “Conference on Femtochemistry” (FEMTO) 2012-2016 “Cold and Controlled Molecules” (ICCM). Его Scopus Author ID: 7005858248, h = 31. Ученые в гамбургском центре Исследований Ультрабыстрых Изображений получают глубокое понимание фундаментальных явлений, которое расширяет наше понимание физики, химии и биологии и приводит к новым применениям в медицине и разработке новых материалах для ключевых технологических областей (http://www.cui.uni-hamburg.de/en/about-us/was-wir-tun/).
Предлагаемый визит входит в часть работ группы проф. докт. Йохана Куппера по разделению конформеров достаточно сложных органических молекул в газовой фазе с помощью сильных электрических полей и дальнейшее изучение, и управление их ориентацией в пространстве. Ориентация молекул может быть определена с помощью метода фотоион-фотоэлектронных совпадений, спектроскопии комбинационного (рамановского) рассеяния и другими методами (см., например, ссылки в прилагаемом файле GolovinAVPublicationsNIRpure2018.docx).
Целью настоящего проекта является расчет углового распределения фотоэлектронов при фотоионизации Cl2s атомных электронов в конформерах 3-хлорофенола (m-ClC6H4OH). Молекулы двух конформеров отличаются только расположением атома H (в OH группе) по отношению к атому хлора и бензольному кольцу, но, несмотря на это конформеры существенно отличаются по величине и направлению электрического дипольного момента. Это позволило в экспериментах центра Исследований Ультрабыстрых Изображений разделить их в пространстве. В предпоследний рабочий визит в CFEL, DESY (конец 2017 года, по программе DAAD) c помощью квантовохимической программы GAUSSIAN была оптимизирована геометрия обеих конформеров 3-хлорофенола, рассчитаны их комбинационные (рамановские) спектры, а также дипольные и квадрупольные моменты и поляризуемость. Далее в оптимизированной геометрии были проведены MSXalpha расчеты углового распределения фотоэлектронов (УРФ) при Cl2s фотоионизации этих конформеров. Расчеты показали достаточно большое различие угловых распределения фотоэлектронов для двух конформеров, что позволяет использовать метод фотоион-фотоэлектронных совпадений для изучения и определения ориентации в пространстве различных конформеров (как по отдельности, так и в их смеси).
В рамках планируемого трех-недельного визита (в октябре – ноябре 2018 г.) предполагается проведение MSXalpha расчетов для различных энергий фотонов и фотоэлектронов и различных ориентаций молекул относительно вектора поляризации фотонов. Целью данного визита является выбор наиболее оптимальных условий эксперимента, чтение лекции в Гамбурге и участие в написании статей. Результаты расчетов предполагается использовать при написании заявки для финансирования экспериментальных работ CUI по этому направлению и для публикации теоретического рассмотрения планируемых экспериментов в тезисах докладов международных конференций и в научных статьях. В случае удачного проведения экспериментального исследования (на временном интервале 2-3 года) предполагается написание экспериментальных статей, которые потребуют проведения экспериментов в Гамбурге и дополнительных расчетов на стадии обработки этих экспериментальных результатов.
Планируется работа со студентами и постдоками в центре Исследований Ультрабыстрых Изображений и, в конце визита, проведение лекции представляющей полученные результаты. Материалы, полученные в результате этого проекта, возможно, будут, использованы в курсе лекций "Методы электронной спектроскопии" для магистрантов кафедры фотоники. Ранее по материалам предыдущих поездок в этот курс были внесены изменения, касающиеся использования циркулярного и эллиптического излучения при расчетах углового распределения фотоэлектронов при фотоионизации молекул. Документы по изменениям курса были одобрены учебно-методической комиссией.
Short titleКвантовохимические расчеты дифракции фотоэлектронов органических молекул.
AcronymIMP 2018
StatusActive
Effective start/end date19/11/189/12/18