Projekti / Programi
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
Termodinamika, kalorimetrija, spektroskopija, transportne lastnosti, raztopine elektrolitov, polielektroliti, poliamfoliti, površinsko aktivne snovi, proteini, nukleinske kisline, mikroemulzije, ozkokotno rentgensko sipanje (SAXS), voda, solvatacija, hidrofobna interakcija, statistična termodinamika, računalniška simulacija, adsorpcija, integralske enačbe.
Raziskovalci (29)
Organizacije (1)
Povzetek
1a) Raziskali bomo lastnosti vodnih raztopin fulerenskih elektrolitov (Cerar, Škerjanc). Izmerili bomo transportno število fulerenheksamalonatnega makroiona v raztopinah različnih eno in dvovalentnih soli in določili stopnjo prostih protiionov. Rezultate bomo primerjali z napovedmi ustreznih teorij. Z ozkokotnim rentgenskim sipanjem (SAXS) bomo ugotavljali prisotnost agregatov.
b) Z merjenjem temperaturne in koncentracijske odvisnosti električne prevodnosti večvalentnih elektrolitov v vodi in mešanih topilih bomo dobili informacije o interakcijah med ioni in topilom in med samimi ioni (Bešter-Rogač). Določili bomo limitne prevodnosti in konstante asociacije v razredčenih raztopinah in od tod spremembe termodinamičnih funkcij pri procesu asociacije. Dobljene vrednosti bomo uporabili pri analizi podatkov za koncentrirane raztopine.
c) Pripravili bomo različne stereoregularne polielektrolite (Kogej), določili njihove termodinamične in transportne lastnosti in te primerjali s teoretičnimi izračuni. Študirali bomo interakcije med poliamfoliti in površinsko aktivnimi snovmi, ter vpliv površinsko aktivne snovi na sproščanje biopolimerov iz kompleksov s poliamfoliti.
d) Izmerili bomo osmozne koeficiente, razredčilne entalpije in entalpije mešanja raztopin ionenov z različnimi protiioni in pri različnih temperaturah ter jih primerjali z izračunanimi vrednostmi (Pohar). Določali bomo povprečno molekulsko maso in radij sukanja v raztopinah.
2. S pomočjo spektroskopskih in kalorimetričnih tehnik bomo proučevali vezanje antibiotikov na oligomerne DNK (Vesnaver, Lah). Rezultate bomo primerjali s teoretičnimi modeli, kar nam bo pomagalo razumeti različne prispevke k energiji in entropiji vezanja. Raziskali bomo vpliv sekvence ter vezanja ligandov na stabilnost modelnih G-kvadrupleksov. Nadaljevali bomo raziskave določanja jakosti in narave interakcij pri substituiranih aminokislinah. Študirali bomo energetiko interakcij in stabilnost proteinov, ki sodelujejo pri programiranju celične smrti bakterij.
3. Raziskali bomo mehanizme vezave ligandov v ožji kanal DNK, zakonitosti molekulskega prepoznavanja DNK ter izračunali termodinamične parametre vezanja ligandov (Koller, Vesnaver). Pri tem bomo uporabili QM/MM račune in metode molekulske dinamike. Razvili bomo nove metode za izračun in vrednotenje molekulske podobnosti ter njihovo aplikacijo na potencialno aktivne farmakološko zanimive spojine (Koller, Podlipnik). Raziskovali bomo strukturo in reaktivnost nekaterih polioksidov.
4. Z metodo SAXS bomo raziskovali strukturne lastnosti koloidnih disperzij (Jamnik, Bešter-Rogač) ter različnih mikroemulzij. Sisteme z interagirajočimi sipajočimi delci bomo obravnavali tudi teoretično. Načrtujemo tudi raziskave strukturnih značilnosti gelov.
5. Študirali bomo adsorpcijo v neurejeni snovi (Vlachy, Hribar Lee, Urbič). Za te snovi prirejene integralske enačbe bomo preskusili na vernih modelih adsorbenta. Proučevali bomo porazdelitev elektrolita med porozno fazo in raztopino. Študirali bomo solvatacijo verigastih molekul pri čemer bomo uporabili t.im. 'product-reactant' Ornstein-Zernike integralsko enačbo. Raziskali bomo lastnosti vode v zaprtih in nehomogenih sistemih (računalniške simulacije Monte Carlo, teorija na osnovi gostotnega funkcionala). V teku so raziskave lastnosti vodnih raztopin molekul, ki lahko tvorijo vodikovo vez (MC, večgostotna Wertheimova integralska enačba). Raziskali bomo, kako je katalitični efekt dodanega polielektrolita odvisen od naboja makroiona, koncentracije dodanega elektrolita in drugih pogojev (Reščič, Vlachy). Z metodo MC bomo preverili vpliv dielektrične nezveznosti na lastnosti vodne raztopine micelov. Z integralskimi enačbami in metodo MC bomo raziskali mešanice modelnih tekočin z adhezivnim privlačnim medmolekulskim potencialom (Jamnik).
Pomen za razvoj znanosti
Predlagane raziskave naj bi z uporabo najnovejših merskih tehnik in teoretičnih metod obogatile osnovna znanja na področju fizikalne kemije raztopin in disperzij. Vodne raztopine elektrolitov in (bio)polielektrolitov imajo pomembno mesto v znanosti in tehnologiji. Ioni, tako preprosti kot molekularni, sodelujejo v življenjsko pomembnih procesih v našem telesu. Voda igra pri tem osnovno vlogo, ki še zdaleč ni v celoti razumljena. O tako imenovanih 'hidrofobnih interakcijah', je napisanih mnogo knjig, a mnenja o tem, kako in zakaj nastanejo, si niso enotna. Raziskave stabilnosti proteinov v prisotnosti makromolekul in različnih soli, vezave ligandov na DNK in podobnosti molekul so pomembne v farmacevtski industriji in bioinženirstvu. V ekologiji in industriji pa je pomembno poznavanje lastnosti polielektrolitov, koloidov, površinsko aktivnih snovi ter interakcij med njimi in površinami. Eksperimentalne raziskave dopolnjujemo s teoretičnimi; namen našega dela je razumevanje lastnosti snovi na molekularnem nivoju. Da so te raziskave zanimive za biomedicinske vede, priča dejstvo, da nam je bilo (skupaj s prof. K.A. Dillom, UC San Francisco) s strani National Institute of Health, USA ponovno odobreno štiriletno financiranje raziskav modelov hidratacije. Raziskovalci, ki sestavljajo to programsko skupino, so se uspešno uveljavili v svetu, o čemer pričajo objave v revijah kot so Proc. Natl. Acad. Sci. US, J. Am. Chem. Soc., Annu. Rev. Phys. Chem., Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., Trends. Biochem.Sci., J. Phys. Chem. B, J. Chem. Phys., J. Stat. Phys., Langmuir, Biochemistry, Biophys. J, in J. Mol. Biology, vabljena predavanja na znanstvenih srečanjih in predavanja na tujih univerzah. Skupina aktivno sodeluje z več kot desetimi uglednimi laboratoriji po svetu in ima s sodelavci teh laboratorijev skupne objave. Raziskovalci te skupine so recenzenti za revije kot so J. Phys. Chemistry B in C, Langmuir, J. Chem. Phys., J. Am. Chem. Soc, PCCP in druge.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalci, ki sestavljajo to skupino, so člani katedre za fizikalno kemijo Fakultete za kemijo in kemisjko tehnologijo Univerze v Ljubljani. Na katedri se predava 30 različnih predmetov s področja fizikalne kemije in sorodnih ved, ki jih letno obiskuje več kot 1000 študentov 6 različnih fakultet. Vsa predavanja imajo tudi laboratorijske vaje, saj je kemija eksperimentalna veda. Ob raziskavah se profesor s svojimi sodelavci uči in to znanje posreduje študentom. Brez dobrih učiteljev ni dobre šole, brez raziskav ni dobrih učiteljev. Že dlje časa sodelujemo z delovnimi organizacijami kot do Belinka - Perkemija, Lek, Krka in Cinkarna Celje. Pred kratkim je bila podpisana nova dolgoročna pogodba s tovarno Krka d.d., kjer se je pravkar zaposlil tudi naš zadnji doktorant. Že vse obdobje trajanja tega programa sodelujemo s tovarno Lek pri raziskavah stabilnosti nekaterih farmacevtskih sistemov. Skupina torej poglablja teoretična in eksperimentalna znanja s področja fizikalne kemije ter jih prenaša na študente ter tudi v prakso. Raziskovalci prispevamo k utrjevanju nacionalne identitete in kulturne dediščine tudi s povečevanjem prepoznavnosti Slovenije v svetu. Publikacije objavljene v uglednih znanstvenih revijah ter predavanja na konferencah in na tujih univerzah povečujejo ugled Slovenije v svetu. Leta 2005 je naša skupina pod pokrovitelstvom IUPAC-a organizirala konferenco o kemiji v raztopinah (29. ICSC). Konferenci je prisostvovalo okoli 300 raziskovalcev (med njimi tudi Nobelovec J-M. Lehn), mnogi so bili prvič pri nas. Vodja PS V. Vlachy je član programskega odbora te verige konferenc.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
