Świątek Adam
Zakład Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Oddziaływań Międzymolekularnych
Modele potencjału do symulacji MD tetraedrycznych czterochlorków XCl4 otrzymywane metodami ab initio
Adam Świątek
Promotor: dr Kamil Polok
W niniejszej pracy rozwijane są modele potencjału do klasycznych symulacji dynamiki molekularnej (MD) dla tetraedrycznych czterochlorków (obecnie CCl4, SiCl4, GeCl4 i TiCl4). Modele te są otrzymywane z wykorzystaniem obliczeń ab initio. Dla wszystkich cząsteczek stosowana jest taka sama metoda obliczeniowa oraz postać funkcyjna potencjału, aby można było je zastosować do badania różnic we właściwościach rozważanych związków.
Obliczenia ab initio są wykonywane w otwartym pakiecie PSI4. Parametry monomerów, takie jak geometria cząsteczek, częstotliwości drgań normalnych, czy też rozkład ładunku są obliczane na poziomie teorii MP2. Oddziaływania kulombowskie są na razie modelowane przez ładunki punktowe na atomach, wyznaczane dla monomerów metodą NPA (Natural Population Analysis) za pomocą pakietu JANPA. Pozostałe parametry potencjału są otrzymywane z dopasowania jego parametrów w celu odtworzenia energii oddziaływania dimeru. Energia dimeru w funkcji odległości monomerów została wyznaczona dla ich 6 wzajemnych orientacji na poziomie teorii od SAPT0 po SAPT2+3. Metoda SAPT umożliwia rozbicie energii oddziaływania na dające się fizycznie zinterpretować człony. W efekcie każdy człon może być rozważany oddzielnie, dając fizycznie uzasadnione wkłady do postaci funkcji modelowych tworzonego potencjału.
Poprawność modeli jest sprawdzana poprzez ich zdolność do odtworzenia eksperymentalnych gęstości, krzywych współistnienia ciecz-para oraz sygnałów femtosekundowego optycznego efektu Kerra.
Długoterminowym celem tych badań jest zrozumienie nietypowych, w porównaniu z innymi czterochlorkami węglowców, stosunków intensywności linii w widmie Ramana dla drgania pełnosymetrycznego ν1 poszczególnych izotopologów SiCl4. Stosunki te znacząco odbiegają od stosunków abundancji poszczególnych izotopologów. Poprzednie badania wskazują na oddziaływania międzymolekularne jako przyczynę tego zjawiska, niemniej brakuje dokładnego opisu tych oddziaływań, niewzbudzającego kontrowersji przy rozważaniu innych parametrów, jak np. temperatura wrzenia [1-4]. Symulacje MD mają dać wgląd w mikroskopową strukturę oraz dynamikę cieczy i pomóc wyjaśnić przyczyny wspomnianej anomalii. Może to wymagać uwzględnienia w potencjale anharmoniczności drgań oraz polaryzowalności cząsteczek.
Literatura:
[1] Griffiths J. E., Pao Y., J. Chem. Phys. 1967, 46, 1679.
[2] Clark R. J. H., Willis C. J., Inorg. Chem. 1971, 10, 1118.
[3] Griffiths J.E., Spectrochim. Acta A 1974, 30, 169.
[4] Konarska J., Gadomski W., Ratajska-Gadomska W., Polok K., Pudłowski G., Kardaś T. M., Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 16046.