Строение и динамика атомно-молекулярных систем

Исследования по теме «Структура и динамика атомно-молекулярных систем» представляют фундаментальное научное и прикладное значение. В работах этапа 2022 г. преимущественно использованы современные методы молекулярного моделирования, включая компьютерные приложения и аналитические решения задач, имеющих отношение к атомно-молекулярным системам. В результате проведенных исследований получены следующие основные результаты. Получены новые данные о влиянии химических модификаций и белкового окружения на электронную структуру хромофорных групп ряда фотоактивных белков. Установлена роль электронно-возбужденных состояний анионных хромофоров флуоресцентных белков в процессах фотоиндуцированного переноса электрона и предложены пути оптимизации их фотоэлектронных свойств с помощью химических модификаций, а также при внешнем лазерном воздействии в режиме линейного и нелинейного возбуждения. Впервые показано, что модифицированный аналог хромофорной группы ретиналь-содержащих белков обладает направленным вращением при фотоизомеризации и является перспективным для создания молекулярного мотора. Реализованные неадиабатические модели показывают преимущества метода анализа электронных спектров высокого разрешения, базирующегося на прямом численном решении системы связанных радиальных уравнений Шредингера, что позволяет моделировать ровибронную структуру с учетом как слабых регулярных, так и сильных локальных внутримолекулярных возмущений. Используемые подходы выходят за рамки общепринятых приближений, используемых при расчете экситонных гамильтонианов, что позволяет описывать системы с высоким перекрыванием волновых функций и переносом заряда, что позволяет расширить их область применимости. Исследована вторая стадия окисления пластохинола цитохромным комплексом b6f методами квантовой химии. Показано, что частота валентных колебаний C=C связей в полиеновых цепях слабо зависит от структуры боковых и концевых групп и в основном определяется длиной полиеновой последовательности. Разработан метод эффективных мод, что позволяет с заданной точностью оценить количество коллективных степеней свободы интересующей системы (включая все виды ядерных движений) и проанализировать преобладающие режимы в зависимости от энергии активации системы и времени наблюдения за системой. Полученные новые данные по механизмам гетерогенного катализа на катализаторах из свинца и оксида аллюминия. Исследовано влияние сверхкритических начальных условий расширения сверхзвуковых струй инертных газов (Ar, Kr и Xe) и диоксида углерода на размер и концентрацию образующихся кластеров. Зарегистрирован рентгеновский спектр в диапазоне энергий 5 - 100 кэВ при воздействии фемтосекундного лазерного импульса на кластерную струю криптона, сформированную из сверхкритических начальных условиях и осуществлен новый подход к получению дейтерийсодержащих мишеней для лазерно-плазменной генерации нейтронов.