Создание средств компьютерного моделирования фотохимических изомерных превращений сложных молекулярных систем

• Автор: Завалий, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 239 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Развитие экспериментальных и теоретических методов электронноколебательной спектроскопии.
1.2 Состояние теории качественного и количественного анализа без использования стандартных образцов состава

1.3 Выводы к главе 1

Глава 2. Развитие теории моделирования фотохимических межизомерных преобразований с учетом квантовых биений для сложных молекул.

2.1 Теоретическая модель для описания изомеризомерных превращений

2.2 Система кинетических уравнений для населенностей уровней

2.3 Модель описания изомерных преобразований как безызлучательных переходов между состояниями изомеров

2.4 Выводы к главе 2

Глава 3. Создание средств моделирования фотохимических превращений
сложных молекул.
3.1 Общая структура метода моделирования и программного комплекса.
3.2 Способ решения системы кинетических уравнений.
3.3 Программная реализация методов расчета изомеризации молекул на персональном компьютере.
3.4 Программная реализация методов расчета изомеризации молекул на суперкомпьютере типа МВС1 ООО
3.5 Особенности программного решения системы кинетических уравнений для населенностей уровней для модели 2 изомеризомерных преобразований
3.6 Выводы к главе 3
Глава 4. Моделирование фотохимических превращений сложных молекул.
4.1 Моделирование кинетики внутримолекулярных превращений и спектров
сложных систем с учетом межизомерных переходов
4.2 Моделирование кинетики и спектральных проявлений процесса цепочечной изомеризации
4.3 Сравнение моделей описания межизомерных преобразований
4.4 О возможных приложениях развитых методов
4.5 Выводы к главе 4
Основные выводы..
Литература


Обусловлено это тем, что сама по себе техника фемтосекундной спектроскопии весьма сложная и дорогостоящая, поэтому проведение такого эксперимента далеко не элементарно и требует больших временных затрат, особенно если оно направлено на решение конкретных исследовательских задач для сложных молекул. В этом случае представляется крайне важной возможность разумного планирования такого эксперимента и адекватная решаемой конкретной задаче изначальная его постановка в оптимальных условиях. Реально это можно сделать только с помощью значительно более дешевого и быстрого компьютерного эксперимента, основанного на методах молекулярного моделирования. Таким образом, современные успехи в области экспериментальной вибронной спектроскопии и теоретические исследования межизомерных переходов диктуют необходимость развития теоретических методов моделирования динамических спектров молекул с учетом их изомеризомерных преобразований, постановки и проведения компьютерных экспериментов для анализа и предсказания фотохимических процессов. Велико значение применения моделирования динамики фотохимических превращений и в аналитической химии. Это обусловлено, в основном, постоянно увеличивающимся числом известных химических соединений, которое и так велико. В последние годы все более широко встают задачи распознавания и количественного определения новых, незнакомых нам веществ в смесях неизвестного состава изза сложных, часто токсичных химических превращений и соединений в различных средах. Особую актуальность при этом приобретает развитие количественных аналитических методов, не требующих использования материальных эталонов стандартных образцов состава. В дальнейшем будем использовать уже устоявшейся термин для данных методов количественного анализа в аналитической химии безэгалонные методы. Наиболее перспективным для этих целей представляется использование методов оптического молекулярного спектрального анализа. В практике их аналитического применения это почти во всех случаях подразумевает привлечение средств молекулярного моделирования. Сами спектральные методы заняли прочное место в аналитической химии при решении задач качественной идентификации молекулярного состава различных объектов как лабораторных, так и природных 2. Процесс развития области автоматизации процедуры спектральной идентификации химических соединений шел от создания информационнопоисковых систем, способных по предъявленному экспериментальному спектру за разумное время определять, какой молекулярной структуре этот спектр соответствует , к попытке произвести безэталонный анализ, опираясь на динамические спектры отдельных молекул без учета межизомерных преобразований, через создание фундаментальной теории безэталонного анализа на основе классических двумерных спектров экспертные системы . В связи с этим каждая из таких систем хорошо работает только в достаточно узкой области, и в целом они не могут быть применены для анализа, например, неизвестных соединений. Указанных недостатков лишены экспертные системы, в их основе лежат не базы данных конкретные спектры, а базы молекулярных фрагментов построенные на основе фундаментальных знаний теории строения и спектров молекул. Все это реализовано в комплекс программ. Экспертные системы также идентифицируют вещество по экспериментальному спектру, причем особенность состоит в том, что эталонные спектры не хранятся, они генерируются на основе автоматически формируемых с помощью аппарата математической логики гипотез о возможной структуре молекул. Ключевыми моментом работы экспертных систем является использование компьютерных эталонов рассчитываемых спектров и методов молекулярного моделирования для их генерации. Это в итоге позволило решать чисто аналитические задачи, используя расчетные методы теории ИК спектров, дающие возможность оценивать абсолютные вероятности поглощения 36. Разработаны также методы количественного безэтапонного анализа на основе электронноколебательных спектров в УФ и видимой областях 7. Была показана не только возможность практической реализации такого безэталонного метода, но и его весьма высокая эффективность 6,7.