Štěpení singletu (singlet fission) je kvantový jev, o kterém se předpokládá, že jeho chytrým využitím bude možné zásadně zvýšit účinnost solárních panelů. To samozřejmě zajímá vědce i techniky z celého světa. V čerstvě přijatém článku ve vysoce ceněném vědeckém časopise Journal of American Chemical Society popisuje skupina vědců v mezinárodní spolupráci mezi ÚOCHB, Coloradskou univerzitou v Boulderu, Groningenskou univerzitou a ČVUT výpočetní metodu, která umožňuje předpovídat taková uspořádání dvojice molekul, aby mezi nimi ke štěpení singletu docházelo co nejlépe.
To je velmi užitečné, protože správný výpočet rozložení molekul může následně sloužit jako zadání pro další odborníky, např. v oblasti výroby speciálních krystalů, kteří se podle něj mohou snažit požadovaný materiál vyvinout.
Hlavním autorem je Alexandr Zaykov z ÚOCHB, který na výpočetním programu a článku pracoval pod vedením Josefa Michla a Zdeňka Havlase především v době svého magisterského studia.
Vzniklý program se jmenuje Simple („Jednoduchý“), ale stejně tak dobře by si mohl říkat Rychlý. Rychlost je totiž pro takto náročné výpočty zásadní a zde se podařilo využít několik různých zjednodušení, takže se dá rozumně snadno vypočítat, jak vhodná je vzájemná poloha dvou molekul právě pro štěpení singletu v miliardách různých poloh a najít ty nejvhodnější.
Taková zjednodušení jsou obvykle na úkor přesnosti výpočtu, takže bylo potřeba ověřit, že získaná čísla jsou dostatečně přesná a předpovědi tohoto programu hodnotnější než věštění z koule.
Testování odhalilo, že dosažená přesnost výpočtů je velmi dobrá a k předpovídání se proto použít dají. Vizualizaci toho, jak jednotlivá postavení vypadají a jak účinná jsou, namodeloval Petr Felkel z ČVUT zde.
Během testování na modelové dvojici molekul ethenu se navíc podařilo najít i některá nečekaná a dosud neznámá postavení umožňující štěpení singletu (viz např. číslo 3 ve vizualizaci).
Původní článek: Alexandr Zaykov, Petr Felkel, Eric A. Buchanan, Milena Jovanovic, Remco W. A. Havenith, R K Kathir, Ria Broer, Zdeněk Havlas, and Josef Michl. Singlet Fission Rate: Optimized Packing of a Molecular Pair. Ethylene as a Model. Journal of the American Chemical Society Just Accepted Manuscript. DOI: 10.1021/jacs.9b08173
Čtěte dále...
