Есть известная программа Штефана Гримме QCxMS, которая позволяет приближенно рассчитать масс-спектр любой молекулы в приближении Born-Oppenheimer Molecular Dynamics, BOMD. Суть подхода в том что моделируется движение атомов, точнее ядер в молекуле, в предположении что ядра это классические объекты которые движутся по ньютоновским траекториям, но на каждом шаге решается электронное уравнение Шредингера, которое позволяет рассчитать полную энергию молекулы её градиенты (т.е. на каждом шаге мы знаем силы, действующие на ядра).
Берутся случайные начальные скорости атомов, и просчитывается траектория молекулы; с некоторой вероятностью она разваливается. Этот расчёт повторяется сотни раз, и далее усредняется, в скольких процентах случаях образовался какой-то осколочный ион. Попробую тут вставить анимацию одной такой траектории как пример:
Я позже буду писать что у меня получилось, пока поясню ещё раз суть. Обычно в масс-спектрометре, когда вещество облучают электронным пучком, образуется однозарядный катион с относительно высокой энергией, и далее с некоторой вероятностью его энергия в виде хаотичного движения атомов приведёт к его распаду и образованию осколков, т.е. других ионов, которые могут быть детектированы в масс-спектрометре. Задачей QCxMS является моделирование масс-спектра молекулы, т.е. прогноз вероятностей, с которыми образуются различные осколки.
Я попробовал считать масс-спектры двухатомных и трёхатомных молекул и получил интересные результаты; кратко, неучёт программой BOMD туннельного эффекта для ядер приводит к полной ерунде, а с подходом “на пальцах” предсказывать масс-спектры этих молекул у меня получилось получше.
01.09.2025, 15:25 