Vyana Texnologiya Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriVan-der-Vaals qüvvələri ilə böyük molekulların nümunəsi. Kredit: Vyana Texnologiya Universiteti

TU Wien-də nəzəri kimyada bir tapmaca həll edildi: Yeni hesablama üsulu indi böyük molekullar arasındakı qüvvələri görünməmiş dəqiqliklə hesablamağa imkan verir.

Gekkonlar niyə divarların üstündə gəzə bilər? Niyə azot -196°C-də maye olur? Bir çox gündəlik hadisələri van der Waals qüvvələri ilə izah etmək olar – molekullar arasındakı zəif bağları hesablamaq çox çətin. İllərdir elm adamları müxtəlif hesablama üsullarının ziddiyyətli nəticələr verməsi ilə mübarizə aparırdılar.

İndi, TU Wien tədqiqatçıları bu uyğunsuzluğu aradan qaldırdılar və həll yolu tapdılar. Qəribədir ki, uzun müddətdir kvant kimyasının “qızıl standartı” hesab edilən metod səhvin mənbəyi oldu: o, müəyyən molekulyar bağlarda olan enerjini sistematik olaraq həddindən artıq qiymətləndirir.

Təkmilləşdirilmiş variantla TU Wien komandası indi böyük molekulların davranışını düzgün proqnozlaşdıra bilir – bioloji sistemləri başa düşmək və bərpa olunan enerji texnologiyalarını inkişaf etdirmək üçün vacib addımdır . Tədqiqat Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Kimyanın sirri

Yeni tədqiqatın ilk müəllifləri Tobias Şefer və Andreas İrmler “Böyük molekullar arasındakı əlaqələri təsvir etmək üçün alimlər müxtəlif hesablama yanaşmalarından istifadə edirlər”. Alejandro Gallo və tədqiqat qrupunun rəhbəri professor Andreas Qrüneis ilə birlikdə ən çox istifadə olunan metodları müqayisə etdilər.

Schäfer deyir: “Bir seçim kvant Monte Karlo simulyasiyalarından istifadə etməkdir”. “Burada kompüter elektronların saysız-hesabsız mümkün tənzimləmələrini araşdırır – enerji baxımından əlverişli olanları saxlayır və əlverişsiz olanları kənarlaşdırır. Başqa bir seçim isə sözdə birləşmiş klaster yanaşmasıdır” deyə İrmler əlavə edir. “Bu halda, molekullar aşağı enerji vəziyyətlərində müalicə olunur və daha yüksək enerjili konfiqurasiyalar sonradan bir növ düzəliş kimi əlavə olunur.”

Schäfer deyir: “Bu birləşmiş klaster metodu çoxdan qızıl standart kimi qəbul edilir”. “Ancaq biz daha yaxından baxdıqca, Monte Karlo nəticələri ilə müqayisədə kiçik, lakin davamlı sapmaların olduğu bir o qədər aydın oldu və illərdir heç kim bunun səbəbini bilmirdi.”

İndi TU Wien komandası cavab tapdı: “Biz kəşf etdik ki, birləşmiş çoxluq metodu sistematik olaraq böyük, yüksək qütbləşə bilən molekullarda bağlanma enerjilərini həddindən artıq qiymətləndirir” deyə İrmler izah edir. “Təkmilləşdirilmiş variantımız hesablama xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə artırmadan bu sapmanı düzəldir.” Bu düzəlişlə nəticələr indi Monte Karlo kvant məlumatlarına daha çox uyğun gəlir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1761657803&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-method-large-molecules-unprecedented-accuracy.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNTUiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1761657803642&bpp=1&bdt=171&idt=48&shv=r20251024&mjsv=m202510220101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1761657548%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1761657548%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1761657548%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5321363290479&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2700&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095438%2C31095441%2C95373974%2C95374289%2C95374627%2C95375703%2C95375999%2C31095429&oid=2&pvsid=7046704587951814&tmod=1078927778&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=596x848_l%7C596x848_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=142

Böyük molekullar – böyük əhəmiyyət

Bu irəliləyiş böyük molekulyar sistemlər üçün xüsusilə vacibdir. Gallo deyir: “Əgər yüz atoma qədər olan molekulları təsvir etmək istəyirsinizsə, hesablama səyləri çox böyük olur”. “Hətta dünyanın ən böyük superkompüterləri öz həddinə çatır. Etibarlı proqnozlara nail olmaq üçün bizə çox mürəkkəb yaxınlaşma üsulları lazımdır”.

Böyük molekullar isə materialların tədqiqindən tutmuş əczaçılıq inkişafına qədər olan sahələrdə getdikcə daha vacib hala gəlir. Schäfer deyir: “Əgər bir dərmanın tabletin içərisində necə kristallaşdığını və ya bir materialın enerjinin saxlanması üçün hidrogeni nə qədər güclü bağladığını anlamaq istəyiriksə , van der Waals qüvvələrini dəqiq şəkildə modelləşdirməliyik”.

Fundamental nəzəriyyədən praktik tətbiqlərə qədər

Yeni üsul yalnız ənənəvi simulyasiyalar üçün deyil, həm də AI modelləri üçün təlim məlumatları kimi daha etibarlı istinad məlumatlarına imkan verir. Bu cür modellər artıq virtual mühitlərdə yeni materialların və əczaçılıq vasitələrinin dizaynı üçün istifadə olunur.

TU Wien Nəzəri Fizika İnstitutundan professor Qrüneis deyir: “Biz son dəqiqlik və praktik istifadə arasında körpü qururuq”. “Bu, materialşünaslıq üçün yeni imkanlar açır. Nəticələrimiz göstərir ki, müasir tədqiqatların artan tələbləri ilə ayaqlaşa bilmək üçün hətta yaxşı qurulmuş metodlar da davamlı olaraq yenidən yoxlanılmalıdır.”

Daha çox məlumat: Tobias Schäfer et al, Böyük molekullar üçün dalğa funksiyası nəzəriyyələrindən qeyri-kovalent qarşılıqlı təsir enerjilərində uyğunsuzluqları anlamaq, Təbiət Əlaqələri (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64104-8

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Vyana Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir 

Daha çox araşdırın

Kvant hallarının necə üst-üstə düşdüyünü hesablamaq