Spettroscopia computazionale

Per guidare gli esperimenti nel campo della spettroscopia rotazionale, vibro-rotazionale e vibrazionale, è fondamentale disporre di un'accurata previsione dei parametri alla base di tali tecniche spettroscopiche per la molecola di interesse. Sempre più frequentemente la registrazione, l'analisi e l'interpretazione degli spettri non è immediata, visto che ci si focalizza su specie instabili e prodotte in situ. Per questo, la chimica computazionale è oggi giorno fondamentale e costituisce un insostituibile supporto alla determinazione dei parametri spettroscopici di interesse, grazie a metodologie allo stato dell'arte.

In ambito astrochimico, i più rilevanti parametri spettroscopici ricavati dallo studio computazionale vengono utilizzati per guidare l'osservazione sperimentale e aiutare l'assegnazione. A loro volta gli spettri sperimentali vengono poi impiegati per compiere l'osservazione astronomica.
Alcune pubblicazioni chiave si possono trovare ai seguenti link:

• Computational molecular spectroscopy
• Accuracy and Interpretability: The Devil and the Holy Grail. New Routes across Old Boundaries in Computational Spectroscopy
• Quantum-chemical calculation of spectroscopic parameters for rotational spectroscopy

La termochimica computazionale è oggigiorno largamente impiegata per predirre e/o confermare le grandezze termochimiche determinate sperimentalmente. Queste vanno dalle energie conformazionali, ai calori di reazione e alle energie di dissociazione. Il ruolo della termochimica computazionale diventa fondamentale quando specie instabili, quali radiacali e specie ioniche difficili da studiare sperimentalmente, sono gli oggetti di studio. Per ottenere risultati accurati e previsioni quantitative, vengono impiegate metodologie allo stato dell'arte che si basano sull'applicazione di schemi computazionali compositi. Si noti che l'accurato studio conformazionale è il punto di partenza per qualsiasi studio spettroscopico che coinvolga molecole o complessi molecolari che posseggono moti di larga ampiezza.
Nei link sottostanti si possono trovare alcune pubblicazioni di riferimento

• Computational Protocol for the Identification of Candidates for Radioastronomical Detection and Its Application to the C3H3NO Family of Isomers
• Extension of the “Cheap” Composite Approach to Noncovalent Interactions: The jun-ChS Scheme
• junChS and junChS-F12 Models: Parameter-free Efficient yet Accurate Composite Schemes for Energies and Structures of Noncovalent Complexes

Mentre i legami covalenti sono alla base degli aspetti strutturali ed energetici delle molecole, le interazioni di non-legame sono responsabili delle loro caratteristiche più specifiche, come preferenze conformazionali, meccanismi di binding e riconoscimento, processi di solvatazione, catalisi e molto altro. Le interazioni non-covalenti hanno in comune aspetti elettrostatici, che possono essere non-specifiche, come le interazioni di van der Waals, o possono riguardare siti specifici delle molecole. In questo contesto, rientrano le interazioni note come legami ponte ad idrogeno, legami alogeno o interazioni lone pair-π. La chimica computazionale copre un ruolo molto importante nella comprensione di queste interazioni deboli e nella loro corretta interpretazione.

• The Unexplored World of Cycloalkene–Water Complexes: Primary and Assisting Interactions Unraveled by Experimental and Computational Spectroscopy
• Stacked but not Stuck: Unveiling the Role of π→ π* Interactions with the Help of the Benzofuran–Formaldehyde Complex
• The challenge of non-covalent interactions: theory meets experiment for reconciling accuracy and interpretation