Направления:

Динамика химических и биохимических реакций в плотных средах

Предполагается рассмотреть динамику образования и разрыва химических связей при импульсном воздействии на полупроводники, диэлектрики и биомолекулы.

Фемтохимия возникла около 1990 года. Её задачами являются изучение динамики внутримолекулярных процессов и переходного состояния, изучение кинетики сверхбыстрых химических реакций и управление внутримолекулярной динамикой. Фемтохимия начала с двухатомных молекул и постепенно расширяется в сторону всё более крупных молекул, включая белки и ДНК.

Методика эксперимента часто основана на использовании двух импульсов длительностью несколько десятков фемтосекунд в схеме "возбуждение-зондирование" (pump-probe). Первый импульс переводит молекулы в возбужденное электронное состояние. Через некоторое время с помощью зондирующего импульса фиксируют отклик молекул на действие этих импульсов как функцию от времени задержки между ними. В качестве отклика регистрируют либо фотоиндуцированное поглощение, либо флуоресценцию, либо вынужденное излучение, либо многофотонную ионизацию, либо поворот плоскости поляризации.

Существует связь характеристик излучения на определенной длине волны с заселенностью соответствующих энергетических уровней и их структурой. Это позволяет проследить внутримолекулярное движение атомов, либо динамику образования продуктов химической реакции в терминах эволюции когерентного ядерного волнового пакета на поверхности потенциальной энергии. Поэтому ясно, что при обработке экспериментов такого типа требуется детальный теоретический анализ внутримолекулярных динамических процессов. Такой анализ проводится в нашей группе, в частности, изучаются причины стохастизации первоначально когерентного движения волновых пакетов. Перспективным представляется использование серии последовательных возбуждающих и нескольких зондирующих фемтосекундных импульсов.

Работа проводится в сотрудничестве с лабораториями д.ф.-м.н. Аграната М.Б. (фемтолазерная физика, ИТЭС ОИВТ РАН), проф. Клячко Н.Л. (кафедра химической энзимологии химфака МГУ), проф. Виноградова А.Д. (кафедра биохимии биофака МГУ), проф. Савицкого А.П. (биохимия белков, Институт биохимии РАН, кафедра химической энзимологии химфака МГУ), проф. Саркисова О.М. (фемтохимия, ИХФ РАН) и проф. Шайтана К.В. (молекулярная динамика белков, биофак МГУ).