Розробити основи теорії квантової динаміки елементарного хімічного акта, стимульованого присутністю електричного заряду на твердій поверхні

Автор проекту: Національний гірничий університет, кафедра будівництва, геотехніки і геомеханіки, Дніпропетровськ (Україна).

Мета проекту. Розробити квантово-механічної метод розрахунку стійкості речовини, заснований на вирішенні задачі про рух електрона в полі двох кулонівських центрів з урахуванням впливу третього кулонівського центру на хімічну зв'язок. Встановити закономірності зміни стану стійкості хімічного зв'язку молекул в полі точкового електричного заряду, апробувати теорію на прикладі реальних фізичних систем, рекомендувати найбільш актуальні області практичного застосування.

Загальна інформація про проект. У проекті сформульовані наступні моделі:

модель кристалізаційного середовища та мінералогічна модель (побудовані на експериментальних результатах твердофазної епітаксії алмазу, отриманих в «НГУ»);

статистична модель (як джерело компонентів обраний газ, що складається з молекул СО. Система квазізамкнута, тобто газ обмінюється молекулами з навколишнім середовищем, без порушення термодинамічної рівноваги);

фізична модель (на поверхні твердої фази з певною щільністю розташовані іони різної валентності. Поверхнева щільність іонів зберігається в процесі росту твердої фази. Передбачається, що частина молекул газу потрапляє в поле іонів і на деякій відстані від іонів хімічні зв'язки розриваються).

Далі розробляється квантово-механічна модель динаміки елементарних хімічних реакцій, що протікають на поверхні твердої фази. Модель не передбачає будь-яких інших взаємодій, а дає лише можливість зрозуміти динаміку взаємодії однієї молекули з одним іоном певної валентності (точковим зарядом). Основні теоретичні труднощі представлятиме рішення задачі про поведінку двоатомних молекул в полі третього кулонівського центру.

Дослідження можуть застосовуватися в областях утилізації парникових газів; отримання та використання атомарного вуглецю; утилізації радіоактивних матеріалів. Воднева енергетика. Процеси генерації енергії клітинами рослин. мінералогія; виробництво великих монокристалів алмазу. Конструювання нових сполук і структур в нанотехнологіях.

Результати досліджень принципово не відрізняються від результатів Нобелівського лауреата в галузі хімії (2009) професора Ертля. Все ж більш перспективним видається створюваний нами квантово-механічний підхід, оскільки він враховує наявність поверхневих зарядів - додаткових джерел енергії, дозволить розкрити фізичну суть механізму взаємодії заряду з хімічними зв'язками і їх найважливішу роль в каталітичних реакціях.