Квантово-механический анализ спектров резонансного комбинационного рассеяния и двухфотонного поглощения циклических молекул

• Автор: Кучерова, Валерия Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Глава 1. Теоретические методы исследования электронно-колебательных спектров поглощения и спектров резонансного комбинационного рассеяния многоатомных молекул.
1.1. Адиабатическое приближение
1.2. Теория интенсивностей электронно-колебательных переходов
1.3. Расчет матричных элементов операторов электронно-колебательного взаимодействия
1.4. Методы расчета интегралов Франка-Кондона
1.5. Колебания молекул в основном и возбужденном электронном состоянии
1.6. Теория интенсивностей линий в спектрах резонансного комбинационного рассеяния и двухфотонного поглощения
Глава 2. Квантово-механический анализ распределения интенсивностей в одно- и двухфотонных электронно-колебательных спектрах поглощения и спектрах резонансного комбинационного рассеяния циклических молекул.
2.1. Теоретическое обоснование и основные этапы квантовомеханического расчета распределения интенсивностей в спектрах РКР и ДФП многоатомных молекул
2.2. Квантово-механическое описание распределения интенсивности в спектрах ДФП дигалоидобензолов
2.3. Расчет распределения интенсивности в однофотонных электронноколебательных спектрах поглощения дигалоидобензолов

Глава 3. Квантово-механические расчеты распределения интенсивностей в спектрах РКР молекул пурина и гуанина, возбуждаемых излучением различных длин волн.

3.1. Расчет распределения интенсивностей в спектрах РКР молекулы
пурина
3.2. Расчет распределения интенсивностей в спектрах РКР молекулы
гуанина
3.3. Сравнительный анализ распределения интенсивностей в спектрах
РКР молекул пурина, гуанина и аденина
Глава 4. Квантово-механические расчеты распределения интенсивностей в спектрах РКР молекул тимина и цитозина, возбуждаемых излучением
различных длин волн.
4.1. Расчет распределения интенсивностей в спектрах РКР молекулы
тимина
4.2. Расчет распределения интенсивностей в спектрах РКР молекулы
цитозина
4.3. Сравнительный анализ распределения интенсивностей в спектрах
РКР молекул тимина, цитозина и урацила
Заключение
Литература
Приложение

Актуальность темы исследования. Исследование строения и свойств многоатомных n молекул и молекулярных комплексов является одной из важнейших задач физики, химии и молекулярной биологии. Молекулярная спектроскопия в настоящее время располагает целым рядом методов, позволяющих проводить подобные исследования применительно к сложным молекулам. Особое место среди них занимают современные математические и квантово-механические методы. Их применение для исследования молекулярной динамики, свойств возбужденных электронных состояний молекул, особенностей распределения интенсивностей в спектрах представляет интерес как с общенаучной, так и с практической точек зрения. Проведение подобных исследований несет определенную методологическую новизну, т.к. при этом методы теоретической и математической физики распространяются на задачи и объекты, изучавшиеся ранее не только физикой, но и в большой степени химией и биологией, ведь сложные многоатомные молекулы можно рассматривать и как важнейшие химические и биологические объекты. Особенно это касается изучения спектров и параметров структуры биомолекул, в частности, оснований нуклеиновых кислот. Применение современных спектроскопических методов для описания подобных молекул представляет также самостоятельный ин tepee с практической точки зрения, учитывая возможности применения полученной информации в различных отраслях науки, в химической и фармацевтической промышленности, в медицине. Таким образом, изучение возможностей современных методов теоретической спектроскопии, поиск новых областей их применения и исследование с их помощью особенностей структуры и закономерностей распределения интенсивностей в спектрах сложных циклических молекул (в том числе - биомолекул), определяемое темой диссертации, представляется актуальным.

но, т.к. колебания указанных типов в этом спектре не проявляются. Не решает вопрос и расчет частот названных колебаний по схеме ВолькенштейнаЕльяшевича-Степанова на основе приближенных оценок изменения длины свя-

зей при электронном возбуждении. Именно отсутствие надежных данных о геометрических параметрах и силовых постоянных молекулы в ВЭС не позволяет в этом случае получить достоверный результат; а полученное таким образом значение частоты колебания 14 противоречит данным работы [104]. Для получения дополнительной информации и решения вопроса о характере изменения частот колебаний типов Ьзи и Ь2и при электронном возбуждении был проведен прямой квантово-механический расчет частот колебаний и параметров Душинского согласно [105]. Подход к проблеме расчета колебательных параметров в возбужденном электронном состоянии, положенный в основу метода [105], основан на том, что изменение частот колебаний при электронном возбуждении обусловлено изменением энергии электронно-колебательного взаимодействия. Заметим, что именно эта причина выдвигается авторами [ 104] для объяснения особенностей изменения частот в ВЭС. Результаты проведенного расчета отражены в таблице 1 вместе с экспериментальными данными [104]. Сравнение полученных значений подтверждает значительное увеличение частоты колебания 14 при электронном возбуждении и подтверждает ранее высказанные предположения о причине такого изменения. Заметим, что данные расчета для молекулы парадихлорбензола не сопровождаются в таблицах результатами экспериментальных исследований, что объясняется отсутствием таковых для рассматриваемого случая.
Проведенное исследование позволяет реализовать схему расчета относительных интенсивностей линий в спектре ДФП согласно соотношению (2.7). Результаты расчетов отражены в таблицах 2 и 3. Рассмотрим подробнее спектр ДФП парадифторбензола. Наиболее интенсивной является линия, соответствующая возбуждению колебания 14 (Ь3и, 1591 см'!, О(С-С)). Комбинации этого колебания с полносимметричными (14+1, 14+7а, 14+6а) также отражены линиями высокой интенсивности. Названные полносимметричные колебания про-