МЕТОД БЫСТРОЙ ОЦЕНКИ ППЭ СЛАБЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ. ТЕСТОВЫЕ РАСЧЕТЫ СИСТЕМ H₂O·X  (X = N₂, CH₄, SIH₄, HF) 

Разуваев А.Г., Игнатов С.К., Машин Н.И., Вышинский Н.Н.

Нижегородский государственный университет

В рамках проекта по созданию нового метода расчета поверхности потенциальной энергии (ППЭ) при взаимодействии молекул с поверхностью твердого тела, разработана методика разложения потенциальной энергии в ряд теории возмущений, учитывающей мультипольное кулоновское, обменное, индукционное и дисперсионное взаимодействия и взаимную поляризацию фрагментов. Для учета кулоновских взаимодействий применена методика, основанная на разложении молекулярного электростатического потенциала в ряд распределенных мультиполей. Для этого схема распределенных мультиполей Стоуна (DMA) модифицирована таким образом, чтобы избежать разрывности мультипольного потенциала при искажении молекул. Аналогично DMA, в настоящем методе электронная плотность молекулы описывается системой мультиполей, центрированных на атомах или серединах связей. Однако в отличе от DMA, мультиполи определяются аналитическим интегрированием одно- и двухцентровых вкладов в электронную матрицу плотности. Последнее позволяет избежать произвола при отнесении того или иного фрагмента плотности к данному центру и устраняет разрывность мультипольного разложения от искажения молекулы.

Новая методика реализована в рамках программы ADANIMEHS, разработанной для быстрого сканирования межмолекулярной ППЭ при взаимодействии адсорбированных молекул с поверхностью твердого тела. Программа ADANIMEHS модифицирована так, чтобы учитывать изменение мультипольного потенциала при искажении атомного остова и корректировать межмолекулярную энергию на величину взаимной поляризации молекулярного остова.

Для оценки работоспособности нового метода проведены тестовые расчеты слабых молекулярных комплексов различной силы - слабых ван-дер-ваальсовых систем H₂O·CH₄, H₂O·N₂, комплекса средней силы H₂O· SiH₄, и сильного межмолекулярного взаимодействия в системе H₂O·HF. Полученные данные сравниваются с результатами микроволновой спектроскопии, Фурье-ИК-спектроскопии высокого разрешения в инертной низкотемпературной матрице и газовой фазе.

Работа поддержана Российским Фондом фундаментальных исследований (номер проекта 00-03-32094)