Нековалентные взаимодействия, несмотря на относительно низкую энергию, участвуют во многих биологических процессах, определяют 3D структуру молекул, важны при создании новых материалов и селективном синтезе новых молекул. Способность молекул образовывать нековалентные взаимодействия определяется свойствами их электронных оболочек, которые можно изучать с использованием спектральных методов (например, спектроскопии ИК или ЯМР).
К настоящему моменту научным сообществом аккумулирован значительный объём данных об электронном строении ассоциатов с нековалентными взаимодействиями, а также связи спектральных параметров с геометрией и прочностью этих взаимодействий. При этом, подавляющая часть данных получена для систем с фиксированной геометрией (либо экспериментально определённой, например, с помощью метода РСА, либо рассчитанной с применением стационарных квантово-химических подходов). Однако существует целый ряд проблем, связанных с принципиальным противоречием в описании атомных ядер как статических и их реальным динамическим поведением. Так, например, наиболее низкая по энергии геометрия молекулярной системы с нековалентными взаимодействиями, полученная при моделировании стационарными методами квантовой химии, может существенно отличаться от наиболее вероятной усреднённой по колебаниям конфигурации этой же системы. В данном проекте предлагается использовать принципиально иной (и крайне ресурсоёмкий) теоретический подход для описания нековалентных взаимодействий – ab initio молекулярную динамику. Аналогичных систематических исследований на момент подготовки заявки еще не проводилось, что и обуславливает НАУЧНУЮ НОВИЗНУ проекта.
АКТУАЛЬНОСТЬ проекта определяется необходимостью создания надёжных методов диагностики супрамолекулярных систем, построенных за счёт нековалентных взаимодействий. В частности, в результате выполнения проекта будут предложены более точные (в сравнении с уже опубликованными) корреляционные соотношения, позволяющие предсказывать геометрию и прочность нековалентных взаимодействий по величинам измеряемых спектральных параметров.
ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ИДЕЯ ПРОЕКТА заключается в работе коллектива проекта в Институте химии СПбГУ и сотрудничестве со следующими научными группами: (1) научная группа Института химии СПбГУ «Металлоорганическая химия и химия металлосодержащих материалов» профессора, академика РАН В.Ю. Кукушкина, (2) кафедра молекулярной спектроскопии Физического факультета СПбГУ (Н.Н. Филиппов, В.П. Булычёв, Г.С. Денисов, Р.Е. Асфин), (3) научная группа к.х.н. А.С. Антонова в Университете Регенсбурга.
Техническая возможность проведения таких исследований определяется наличием практически неограниченного доступа к современному вычислительному оборудованию на базе «Лаборатории невалентных взаимодействий» Института химии СПбГУ и Научного парка СПбГУ.
Кроме инфраструктурных факторов, выбор Санкт-Петербургского государственного университета как организации для выполнения данного проекта связан также и с историческими причинами – в СПбГУ функционирует широко известная школа квантовой химии и исследований физико-химических свойств молекул, которая сформировала таких известных учёных в области как, например, В.А. Фок, М.И. Петрашень, Р.А. Эварестов, Т.-Э.К. Ребане, В.М. Чулановский, М.О. Буланин и многие другие. Следовательно, в СПбГУ сформирована как нельзя лучше подходящая атмосфера для проведения исследований эффектов динамики ядер в системах с нековалентными взаимодействиями.
