Решением Ученого совета от 20 марта 2014 года в ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ «Курчатовский институт» (ПИЯФ) с 1 апреля 2014 г. созданы две новые лаборатории: в Отделении перспективных разработок –лаборатория квантовой химии, в Отделении молекулярной и радиационной биофизики - лаборатория криоастробиологии. Соответствующие изменения внесены в структуру Института.

логотип лаборатории квантовой химии

Лаборатория квантовой химии

В связи с созданием нового Отделения перспективных разработок (ОПР) в ПИЯФ одной из ключевых проблем является теоретическая поддержка исследований электронной структуры, свойств материалов, молекул, супрамолекулярных соединений, которые могут содержать тяжелые элементы, включая актиниды, лантаниды и тяжелые переходные металлы. Вследствие этого на основе уже существующей в ОПР группы возникла потребность создания лаборатории квантовой химии - для моделирования химических соединений и их взаимодействия с электромагнитными полями, разработки для этого требуемых компьютерных программ и создания баз данных.

Текущий состав лаборатории квантовой химии(qchem.pnpi.spb.ru):

• Титов Анатолий Владимирович – и. о. зав. лабораторией, д.ф-м.н.;
• Зайцевский Андрей Вениаминович - д.ф-м.н., в.н.с.;
• Мосягин Николай Сергеевич - к.ф-м.н., с.н.с.;
• Петров Александр Николаевич – к.х.н., с.н..;
• Скрипников Леонид Владимирович – к.ф.-м.н., н.с.;
• Демидов Юрий Андреевич – аспирант ПИЯФ;
• Кудашов Александр Дмитриевич - магистрант СПбГУ, ст. лаборант ПИЯФ;
• Гребенюк Андрей Владимирович - студент СПбГУ, ст. лаборант ПИЯФ.

Основные планируемые направления работы лаборатории квантовой химии:

1. Развитие теории релятивистского псевдопотенциала, концепции эффективного состояния «атома в соединении» и программ для прецизионного расчета многообразия свойств соединений переходных металлов, лантаноидов и актиноидов наиболее экономичным образом.
2. Создание баз данных прецизионных релятивистских псевдопотенциалов и атомных базисов для всех элементов Периодической таблицы Менделеева.
3. Развитие теории химических сдвигов рентгеновских эмиссионных спектров, разработка программ и исследование актуальных соединений.
4. Теоретическая поддержка экспериментов по поиску «новой физики» на молекулах и твердых телах: исследования двухатомных молекул, периодических структур и других представляющих интерес систем.
5. Теоретическая поддержка «химических экспериментов» с синтезируемыми СТЭ из «острова стабильности»:  исследование физико-химических свойств СТЭ седьмого и восьмого периодов, свойств их адсорбции на поверхностях.
6. Развитие «предсказательной» квантовой химии соединений лантаноидов и актиноидов: анализ их степеней окисления в соединении; исследование магнитных свойств материалов; поиск решения проблемы иммобилизации радиоактивных отходов; исследование соединений актиноидов для применения в медицине и других областях.

Успешное развитие новых экономичных вычислительных технологий будет стимулировать развитие новых направлений материаловедения, нанотехнологий и других практических задач.

Для справки: Квантовохимическая группа возникла два десятилетия назад в лаборатории молекулярных и атомных пучков Отделения нейтронных исследований (ОНИ) ПИЯФ, возглавляемой В. Ф. Ежовым, по инициативе профессора СПбГУ Л. Н. Лабзовского в связи с необходимостью расчета таких свойств (параметров) молекул с тяжелыми атомами, которые не могут быть измерены в каком-либо эксперименте. Одним из таких параметров является величина «эффективного электрического поля на электроне», необходимая для поиска электрического дипольного момента электрона. Сотрудниками группы были разработаны оригинальные релятивистские методы, пакеты программ и созданы общедоступные базы данных, которые были в дальнейшем использованы в прецизионных исследованиях свойств двухатомных молекул, твердых тел и адсорбции сверхтяжелых элементов (СТЭ) «из острова стабильности» на поверхности золота. На их основе с применением других современных методов релятивистской квантовой химии группой разработана уникальная многоуровневая вычислительная технология, оптимальная для прямого моделирования структуры и свойств различных многоэлектронных систем (молекул, кластеров, супрамолекулярных структур и материалов), которые могут содержать тяжелые атомы, включая переходные металлы, лантаноиды, актиноиды и СТЭ. 1 февраля 2014 года квантовохимическая группа получила официальный статус в составе ОПР.