Российские учёные нашли новый способ определения размеров атомов

Учёные из Университета ИТМО вместе с коллегами из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН предложили новый, достаточно точный метод статистического анализа силы межмолекулярных взаимодействий и размеров атомов, который не требует использования суперкомпьютеров. Свою статью авторы опубликовали на страницах журнала ChemPhysChem.

Молекулярное моделирование сегодня шагнуло далеко вперед. Химики могут получить большое количество данных из экспериментов, которые затем можно использовать для суперкомпьютерного моделирования. Для него используются методы квантовой химии, которые, однако, оказываются либо недостаточно точны, либо требуют много вычислительных ресурсов. А между тем, такие параметры, как межатомные расстояния в молекуле и размер атомов важны для создания новых соединений, в том числе для медицинских применений.

Теперь российские ученые смогли создать метод, который использует статистические данные для получения значений важных физико-химических показателей, определяющих структуру молекулы. «Обычно эффективные размеры атомов рассчитываются достаточно просто, — рассказывает один из исследователей, научный сотрудник Университета ИТМО Иван Чернышов. — Представим, что у нас есть данные о всех возможных вариантах взаимодействия некоторых двух атомов. Если теперь построить график распределения межатомных расстояний, то из него можно будет увидеть среднее значение этого показателя, которое соответствует анализируемому взаимодействию. Однако возможно это не всегда, поэтому вместо наиболее вероятной дистанции из графика вычисляется другая, приближенная величина. Наш новый способ позволяет обойти эту проблему благодаря отсеиванию случайных контактов от "прямых" взаимодействий, в которых на линии, соединяющей центры двух атомов не находятся другие, экранирующие атомы».

Несмотря на то, что предложенный российскими учеными метод сравнительно прост для описания столь сложной квантово-химической задачи, он позволяет получать достаточно точные данные, необходимые для оценки размеров атомов, молекул, для оценки характера межмолекулярных взаимодействий, что очень важно для его применения в проектировке новых материалов и различных соединений.

«Наш метод может использоваться в реальной жизни, — поясняет автор работы. — Представьте, что у вас есть хорошая белковая молекула, которая в целом оказалась эффективна, но для реального использования ее нужно немного улучшить, связав с активным центром. Чтобы сделать это быстро и эффективно, вы можете использовать наш подход и выяснить, какие взаимодействия в белке важны для его свойств, а какие второстепенны и не играют особой роли. До сих пор значения некоторых квантово-химических параметров определялись эмпирически или вычислялись приближенно и не имели конкретного физического смысла. Но наш метод позволит значительно увеличить точность расчетов, особенно для новых, ранее неизученных систем».

Мой район