معرفی گرایش و رشته شیمی فیزیک و زیر شاخه های آن

شیمی‌ فیزیک علم مطالعه پدیده‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی در سیستم‌های شیمیایی بر اساس قوانین فیزیکی است. شیمی‌فیزیک به چهار زیرشاخه ترمودینامیک و مکانیک آماری، شیمی کوانتومی و طیف‌سنجی، سنتیک شیمیایی و شیمی و الکتروشیمی سطح تقسیم می‌شود که هر موضوعات مرتبط با هر زیرشاخه می‌توانند بصورت نظری و محاسباتی بررسی شوند.

ترمودینامیک و مکانیک آماری:

ترمودینامیک، علم بررسی سیستم‌های شیمیایی از دیدگاه ماکروسکوپی است. مکانیک آماری ارتباط‌دهنده کمیت‌های ماکروسکوپی به متغیرهای میکروسکوپی (اتمی و مولکولی) است. ابزارهای نظری مورد استفاده شامل نظریه DFT از ساختار الکترونی و مکانیک آماری در کنار روش‌های شبیه‌سازی نظیر مونت‌کارلو، دینامیک مولکولی (MD)، دینامیک مولکولی ab intio به همراه الگوریتم‌های بهینه‌سازی برای توضیح سطوح انرژی چندبعدی است. در حوزه کاربردها می‌توان به معادلات حالت، سیستم‌های نانو، جذب گاز بر روی سطوح، پیل‌های سوختی، بیوشیمی (پروتئین و DNA )، کاتالیست‌ها، گونه‌های با انرژی بالا و شیمی جو و محیط‌زیست اشاره کرد.

شیمی کوانتومی و طیف‌سنجی:

شیمی کوانتومی، کاربرد مکانیک کوانتومی در سیستم‌های شیمیایی است. طیف‌سنجی بررسی برهم‌کنش نور با سیستم‌های مولکولی است. در پژوهش نظری، اثرات کوانتومی در سیستم‌های زیستی، مساله کایرالیته مولکولی، اثرات محیط بر رفتار کوانتومی سیستم‌های شیمیایی و … بررسی می‌شود. در پژوهش محاسباتی با استفاده از روش‌های DFT، مونت‌کارلو، دینامیک مولکولی (MD) و ab initioسیستم‌های شیمیایی مختلفی نظیر سیستم‌های نانو بررسی می‌شود.

سنتیک شیمیایی:

سنتیک شیمیایی، علم بررسی سرعت و مکانیسم واکنش‌ها و فرایندهای شیمیایی مختلف به طور است. سرعت چرخش‌های مولکولی، سرعت رسیدن به تعادل در واکنش‌های درگیر با گونه‌های مختلف در این شاخه از علم شیمی‌فیزیک بررسی می‌شود. علاوه بر این فرایندهای کاتالیستی و فوتوکاتالیستی نیز در این شاخه بررسی می‌شود.

شیمی و الکتروشیمی سطح:

در شیمی سطح مسائلی نظیر الکتروشیمی بین سطوح با تکیه بر تبدیل انرژی (پیل‌های سوختی و پیل‌های خورشیدی الکتروشیمیایی) و انباشتگی انرژی (ابرخازن‌خا و باتری‌های نوع دوم) کاتالیست‌های هتروژن در فاز گاز- جامد بررسی می‌شوند.

در کشور ما بیشتر فرصت‌های شغلی شیمی فیزیک در مراکز پژوهشی و علمی است، که می‌تواند به تغییرات بسیار مهمی در صنایع مختلف شیمی منجر شود. با بررسی، تعیین سمت و سوی واکنش، تعادل در واکنش های شیمیایی و تعادلات فازی، تغییرات انرژی، الکتروشیمی و سینتیک شیمیایی (Chemical Kinetic)می‌توان صنایع مختلف شیمی را به سمتی هدایت کرد که بیشترین سود ممکن را بدست آورد و همچنین از اتلاف انرژی جلوگیری و راندمان تولید محصول را افزایش داد.