Строение и динамика молекул: квантовая теория
Химический факультет

Курс ориентирован на слушателей с естественнонаучных факультетов – тех, кто, будучи знаком с основами квантовой механики, хотел бы понять, как в рамках соответствующей теоретической концепции можно описывать и предсказывать состояния молекул и их изменение в процессе динамической эволюции, инициируемой тепловым возбуждением или воздействием внешних электромагнитных полей и включающей, в том числе, неупругие или реакционные столкновения с иными частицами. При анализе внутримолекулярной (колебательно-вращательной) динамики будут рассмотрены как базовые теоретические конструкции (предполагающие ее адиабатичность и максимально возможное разделение различных типов движений), так и их существенные модификации, обусловленные особенностями изучаемых систем. Будут представлены варианты квантового, комбинированного квантово-классического и классического подходов к изучению динамики молекулярных систем. Внимание будет уделено также переходам между состояниями молекулярных систем в полях электромагнитного излучения, а также оценкам времен жизни молекул в различных возбужденных состояниях и конкуренции релаксационных процессов. Для реакционных столкновений частиц будут определены уровневая, микроскопическая и макроскопическая константы скорости, координаты и пути реакции и обсуждены общие подходы к анализу кинетики сложных процессов.

Основные цели и задачи курса: Представить основные приближения и подходы, применяемые при определении стационарных и динамических состояний ядерных подсистем молекул. Обсудить границы применимости приближений, используемых для упрощения решения соответствующих задач. Предложить физическую интерпретацию вводимых допущений и получаемых решений. Показать, в какой степени взаимосвязаны различные типы внутренней (колебательно-вращательной) динамики молекул и как можно выделить ее доминирующие составляющие; как эта динамика предопределяет устойчивые и долгоживущие конфигурации систем и их изменение при различных внешних воздействиях (при столкновениях с другими частицами и под влиянием внешних электромагнитных полей); при каких условиях необходимо учитывать согласованное изменение ядерной и электронной подсистем и как это можно сделать; как и когда можно и нужно применять полностью квантовый, квазиклассический и классический подходы, а также их комбинации при анализе перечисленных задач; как можно использовать результаты, получаемые на нано- и микроуровне, при оценке термодинамических и кинетических характеристик макроскопических систем.