Электронные состояния в кластерах. Обзор исследований по годам
1995-1996. Одним из основных направлений работы СКМС во второй половине 90-х годов была кластерная тематика. Современная технология позволяет создавать молекулярные кластеры, содержащие заданное число молекул. Была построена поляронная теория электронных состояний в кластерах из молекул воды и аммиака. Для водных кластеров (n < 110) и аммиачных кластеров (n < 1100) получено хорошее согласие теоретических и экспериментальных данных по фотоотрыву электрона из кластера. Развитая поляронная теория дает правильные значения для критического числа молекул в кластере, при котором возможно образование связанного электрона в кластере. Решения поляронных уравнений в кластере приводят к представлению о внутренних и внешних электронных состояний кластера. Показано, что точка бифуркации, в которой оба типа решений совпадают, соответствует критическому значению размера кластера, при котором возможно образование заряженного кластера. Полученные результаты подтверждают возможность образования протяженных поляронных состояний в кластерах и биомакромолекулах.
Было исследовано влияние внешнего магнитного поля на образование заряженных кластеров. Показано, что магнитное поле приводит к двум эффектам: во-первых, к стабилизации электронных состояний в кластере; во-вторых, к возможности образования заряженных кластеров с размерами меньше критического. Обсуждается возможность экспериментальной проверки полученных результатов.
Продолжались общетеоретические исследования поляронных и биполяронных состояний в различных химических и физических системах.
1996-1998. На основе введенной поляронной теории были рассчитаны внутренние и внешние (поверхностные) состояния электронов в кластерах. Показано, что существует критический размер кластера, при котором возможно образование связанного состояния электрона и кластера.
Развит подход и проведены расчеты эффектов кластеризации на избыточном электроне в инертном газе.
1998-2000. Проведен расчет электронных состояний в заряженных полярных кластерах, содержащих ион щелочного металла. На основе модели F’ – центра было дано объяснение экспериментальным данным по фотоотрыву электронов из заряженных полярных кластеров. Разработан подход для расчета многозарядных полярных кластеров.
2000-2005. Особое внимание было уделено расчёту электронных состояний в молекулярных кластерах. Для моделирования электронных состояний в полярных кластерах использовалась поляронная модель. Было показано, что поляронная модель без учета сил изображения в кластере достаточно хорошо объясняет длинноволновую часть спектра поглощения аммиачных и водных кластеров. В то же время для расчёта коротковолновой части необходим учёт сил изображения.
С этой целью был проведён расчет электронных состояний в полярном кластере с учетом сил изображения. Было показано, что учёт сил изображения приводит к появлению новых ветвей в электронном спектре заряженых полярных кластеров.
Была также проделана работа по исследованию взаимодействия белков, используя информацию об их гидрофобном и электростатическом потенциале, которая может быть выведена из их известной или моделированной 3-х мерной структуры.