Logowanie do System sprawozdań KDM

Dynamika oddziaływań międzycząsteczkowych w układach molekularnych - badania teoretyczne

Kierownik projektu: Piotr Durlak

Uniwersytet Wrocławski

Wydział Chemii

Wrocław

Streszczenie projektu

Przedmiotem prowadzonych badań jest wyjaśnienie i opis dynamicznych aspektów ruchu protonu w specyficznych mostkach wodorowych. Celem realizowanego projektu jest przygotowanie kilku tematycznie powiązanych publikacji, które wejdą w skład cyklu artykułów, włączonych w proces postępowania habilitacyjnego. Projekt w szczególności koncentruje się na zagadnieniu dynamiki ruchu protonu w kryształach molekularnych z silnym wiązaniem wodorowym. Ten specyficzny typ wiązań wodorowych, w których przeniesienie protonu jest sprzężone z ruchem elektronów - 'pi' nosi nazwę wiązań sprzężonych ze zmianami rezonansowymi struktury, określane również, jako wiązania wodorowe wspomagane rezonansem (z ang. Resonance Assisted Hydrogen Bond - RAHB). Podczas przeskoku protonu zjawisku towarzyszą synchroniczne zmiany gęstości i reorganizacji elektronowej w obrębie wiązań. Co bardzo istotne, zarówno profil energii swobodnej dla ruchu protonu jak i rozkład statystyczny protonu w mostku, nie wskazuje na wystąpienie równowagi tautomerycznej jak sugerują badania doświadczalne. Badania teoretyczne prowadzone są na poziomie dynamiki molekularnej w ujęciu Cara - Parrinello (CPMD) oraz metody całkowania po trajektoriach (PIMD - path integral molecular dynamics). Obliczenia tymi metodami są niestandardowe, a używane programy nie należą do powszechnie stosowanych programów typu "Black box". Zastosowanie wyżej wymienionych programów do obliczeń statystycznych, wymaga znacznych nakładów, w kontekście wykorzystywanego czasu procesorowego w obliczeniach równoległych. Chciałbym podkreślić, że są to pionierskie badania w literaturze światowej, wnoszące nowe informacje na temat mechanizmu przeniesienia protonu w mostkach wodorowych, jak również określające rolę kwantowych efektów. Na podstawie badań teoretycznych, w obecnym projekcie, zaproponowano mechanizm przeskoku protonów w silnych wiązaniach wodorowych w kryształach molekularnych. Pierwszy raz w literaturze pokazano niezwykle ważną rolę efektów kwantowych w procesach przeniesienia protonu w niskich temperaturach.

Równolegle prowadzone są badania za pomocą metod dynamiki molekularnej (CPMD i PIMD), w których projektowane są modyfikacje grafenu, aby ten mógł być wykorzystany, jako nanosensor i selektywna membrana molekularna do wychwytu cząstek.

Publikacje

  1. Piotr Durlak, Zdzisław Latajka, Ab initio Molecular Dynamics study of the very short O-H---O hydrogen bonds in the condensed phases, J. Chem. Theory Comput. 9, (2013) 65-72
  2. Piotr Durlak, Krzysztof Mierzwicki, Zdzisław Latajka,, Investigations of the Very Short Hydrogen Bond in the Crystal of Nitromalonamide via Car-Parrinello and Path Integral Molecular Dynamics., J. Phys. Chem. B xxx, (2012) xxx-xxx
  3. Piotr Durlak, Zdzisław Latajka, Ab initio Molecular Dynamics study of the very short O-H?O hydrogen bonds in the condensed phases, J. Chem. Theory Comput. 9, (2013) 65-72
  4. Piotr Durlak, Krzysztof Mierzwicki, Zdzisław Latajka, Investigations of the Very Short Hydrogen Bond in the Crystal of Nitromalonamide via Car-Parrinello and Path Integral Molecular Dynamics, J. Phys. Chem. B 117, (2013) 5430-5440
  5. Piotr Durlak, Zdzisław Latajka, Car-Parrinello and Path Integral molecular dynamics study of the intramolecular hydrogen bonds in the crystals of benzoylacetone and dideuterobenzoylacetone., Physical Chemistry Chemical Physics 16, (2014) 23026-23037
  6. Piotr Durlak, Sławomir Berski, Zdzisław Latajka, Theoretical studies on the molecular structure, conformational preferences, topological and vibrational analysis of allicin, Chemical Physics Letters 644, (2016) 5-13
  7. Piotr Durlak, Sławomir Berski, Zdzisław Latajka, Theoretical studies on the molecular structure, conformational preferences, topological and vibrational analysis of allicin., Chemical Physics Letters 644, (2016) 5-13
  8. Sławomir Berski, Piotr Durlak, The mechanism of Claisen rearrangement of allyl phenyl ether from the perspective of topological analysis of the ELF., New Journal of Chemistry 40, (2016) 8717-8726

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93