Projekti / Programi
Kvantna in hibridna klasična-kvantna dinamika molekul in molekulskih sistemov
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
| P410 |
Naravoslovno-matematične vede |
Teoretična kemija, kvantna kemija |
| P230 |
Naravoslovno-matematične vede |
Atomska in molekularna fizika |
| B120 |
Biomedicinske vede |
Molekularna biofizika |
kvantna in hibridna klasična-kvantna molekularna dinamika, inter- in intramolekularni prenos protona, dinamika kemijskih reakcij, reakcije encimov, vibracijska spektroskopija
Raziskovalci (3)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacij |
| 1. |
08611 |
dr. Janez Mavri |
Kemija |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
362 |
| 2. |
09776 |
dr. Adolf Miklavc |
Kemija |
Vodja |
2001 - 2003 |
102 |
| 3. |
20393 |
dr. Jernej Stare |
Kemija |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
154 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.820 |
Povzetek
Delo na predlaganem programu bo namenjeno predvsem raziskavam odnosa med strukturo molekul oziroma molekulskih sistemov in njihovimi lastnostmi, predvsem dinamičnimi. Dokaj pogosto ob sicer znani strukturi ne vemo,kako se le-ta odraža v lastnostih sistema. Podatke o strukturi je v takih primerih mogoče le delno izkoristiti ali pa sploh ne. Posebne lastnosti neke snovi navadno odražajo dokaj ozko omejen interval strukturnih parametrov, ki ga brez vpo-gleda v odnose med strukturo in lastnostmi le stežka najdemo. V prizadevanjih za zaželenimi posebnimi lastnostmi so tako raziskave odnosov med strukturo in lastnostmi ključnega pomena. Izkaže se, da je problem v odvisnosti dinamičnih lastnosti od strukture v splošnem še težavnejši od odvisnosti statičnih lastnosti, in tudi manj raziskan.Uporabili bomo sledeče metode: (a) Numerično reševanje kvantno dinamskih enačb. Natančni računi te vrste so zaradi zahtevnosti v splošnem izvedljivi le na razmeroma majhnih sistemih. Njihova pomembnost je v tem, da omogočajo oceno veljavnosti posameznih predpo-stavk pri izpeljavi modelov. (b) Pri večjih sistemih smo v splošnem prisiljeni uporabljati modele, ki so izpeljani na osnovi utemeljenih poenostavitev.Te se običajno nanašajo na izbor relevantnih spremenljivk, na način vključevanja efektov okolja in na metode matema-tične obravnave.(c) Modele bomo preverjali z natančnejšimi računi ali z dosegljivim rezultati različnih spektroskopij z visoko časovnoločljivostjo. Kolikor bo mogoče bomo uporabljali tudi spektroskopske zmogljivosti na KI (infrardečo, ramansko in NMRspektroskopijo).Težišče dela v neposredni prihodnosti bo na interpretaciji vibracijskih spektrov sistemov z vodikovimi vezmi, študiju dinamike vodikovo vezanih in drugih kompleksov in dinamiki intramolekularnega in intermolekularnega prenosa protona.Naš dolgoročnejši cilj je priti do boljšega razumevanja nekaterih pomembnih procesov in kemijskih reakcij, kot jenpr. encimatska kataliza. Pogosto mnenje je, da njena učinkovitost odraža prav reakcijsko pot, ki optimalno izrabljastereodinamične lastnosti sistema.
Pomen za razvoj znanosti
Razvoj spektroskopij z visoko časovno ločljivostjo v zadnjih desetletjih je omogočil podrobnejši študij dinamike procesov v molekulah in molekulskih sistemih . V svetu eksperimentalno delo na tem področju poteka v velikem obsegu. Razvoj teoretičnih metod, ki bi omogočale boljši vpogled v omenjene procese znatno zaostaja za eksperimentalnimi možnostmi, kar ovira tako sam znanstveni napredek kot tudi možnost praktične uporabe rezultatov. Natančni izračuni so komaj možni le v najpreprostejših sistemih; obsežnejše računalniške simulacije, v kolikor so v nekem primeru izvedljive, često ne dajejo zadovoljivega vpogleda. Pričakujemo, da bo naš pristop, ki temelji na izboru relavantnih generaliziranih koordinat in študiju njihove dinamike, bistveno prispeval k napredku na teoretičnem področju v svetovnem smislu. Naše modele bo možno tudi vzgraditi v programe za simulacije obsežnejših molekulskih sistemov in s tem povečati učinkovitost simulacij za nekaj velikostnih redov.
Pomen za razvoj Slovenije
Delo na predlaganem programu sodi med fundamentalne raziskave z razvidno praktično uporabnostjo. Rezultate te vrste raziskav smo že uporabili pri iskanju možnosti za optimizacijo Nd-YAG-CH4 ramanskega laserja v projektu za ISKRO-CEO. Drug primer je odmevna kvantitativna razlaga odvisnosti disociacijskih časov opiatov na receptorjih od njihovestrukture. Eksperimentalno je bila ta v marsičem presenetljiva odvisnost ugotovljena v laboratorijih firme Janssen Pharmaceutica (Belgija), a je ostala do naših raziskav nepojasnjena kljub naporom Janssenovih raziskovalcev. Trdimo lahko, da fizikalno-kemijsko modeliranje postaja bistven element strokovnega dela na visoko-tehnološkem nivoju. To mnenje potrjuje npr. visoko vrednotenje te vrste raziskav pri nekaterih vodilnih svetovnih firmah (CHEMTECH, april 1997, str. 30). Pomen predlaganega raziskovalnega programa za Slovenijo bo toliko večji kolikor bo pospešen razvoj v smeri proizvodnje na visokem tehnološkem nivoju. Predmet naših raziskav bodo molekulski procesi, ki so prisotni na mnogoterih področjih in zato lahko pričakujemo, da bodo večstransko uporabne. Ta uporabnost bo predočena potencialnim domačim uporabnikom. Poudariti je treba, da je kvantna, oziroma hibridna klasična-kvantna dinamika molekul in molekulskih sistemov področje splošnega znanstvenega pomena, ki pa je v Sloveniji razmeroma šibko razvito.Ustrezno poznavanje tega področja je med drugim tudi pogoj za uspešno uporabo spektroskopskih metod z visoko časov-no ločljivostjo, kot tudi metod klasične spektroskopije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
