Учебные программы дисциплин
Шифр специальности
02.00.17 Математическая и квантовая химия
Формула специальности
Математическая и квантовая химия – теоретический
раздел химической науки, использующий математические методы и квантовую
механику для разработки математических и квантово-химических моделей
электронного и пространственного строения молекул и химических веществ. Она
использует также широкий спектр закономерностей, установленных в различных
разделах химии и обобщающих экспериментальную информацию о свойствах химических
соединений. Математическая и квантовая химия составляет основу современного
учения о строении молекул и динамике их превращений, о строении и химических
превращениях веществ. Математическая и квантовая химия включает создание и
разработку математических методов и моделей строения и механизмов превращений
химических соединений на основе представлений и методов квантовой механики,
различных топологических методов, в частности теории графов, методов линейной
алгебры, методов молекулярной механики и молекулярной динамики, а также методов
нелинейной динамики. К математической и квантовой химии относятся также разделы
современной химической термодинамики и химической кинетики в той их части,
которая связана с поиском и развитием новых математических моделей и методов описания
свойств и превращений веществ. В круг объектов исследований математической и
квантовой химии входят прежде всего молекулярные системы (молекулы, их ионы,
ассоциаты и кластеры, клатраты и т.п), а также фрагменты протяженных систем в
основных и возбужденных состояниях, для которых необходимо установить их
электронное строение, механизмы и динамику переноса энергии и заряда при
различных химических процессах. К этому кругу объектов относятся и вещества в
конденсированном состоянии, в том числе кристаллические и аморфные твердые
тела. Наряду с рассмотрением свободных систем в задачи математической и
квантовой химии входит теоретическое исследование поведения молекулярных систем
в различных средах, в том числе в матрицах, в электромагнитных, акустических и
других полях, а также в веществах, находящихся в экстремальных условиях.
Объектами математической и квантовой химии
служат также математические методы и математические модели современной химии
как на молекулярном, так и на макроскопическом уровне.
Области исследований
1. Разработка новых
моделей, математических методов, алгоритмов и программ расчета строения,
свойств и превращений химических соединений на основе представлений квантовой
теории и различных методов современной математики, в частности математического
моделирования.
2. Развитие ныне
существующих методов квантовой и математической химии. Изучение областей
применимости этих методов и достоверности получаемых результатов расчетов в
различных приближениях.
3. Получение данных об
электронной структуре, потенциальных поверхностях, реакционной способности и
динамике превращений химических соединений на основе методов квантовой химии и
математического моделирования. Прецизионные расчеты реперных соединений и
практически важных соединений, экспериментальное изучение которых сильно
затруднено или невозможно в современных условиях.
4. Моделирование поведения
молекул, находящихся в различном окружении, в том числе в кластерах, клатратах,
твердых и жидкокристаллических матрицах и в полостях конденсированных сред.
5. Применение методов
математической и квантовой химии для установления закономерностей строения и
динамики превращений химических соединений, в частности в различных классах и
рядах соединений.
6. Теоретический анализ
специфики строения и превращений возбужденных (электронных, колебательных и
вращательных) состояний молекулярных систем, анализ устойчивости метастабильных
соединений, в том числе соединений с высоким запасом энергии.
7. Анализ и моделирование
поведения молекул и веществ в электромагнитных полях различной интенсивности,
частоты и периодичности воздействия, в акустических полях, полях механических
напряжений, при сверхвысоких давлениях и температурах, при радиационном
воздействии и т.п.
Отрасль наук
химические науки; физико-математические науки
