Supercomputer HPC: Applications

W ramach projektu przebadany zostanie wpływ oddziaływań niekowalencyjnych (np. wodorowego, halogenowego, chalkogenowego, tetrelowego itd.) na wybrane właściwości fizykochemiczne układów molekularnych. Jednym z głównych celi projektu jest przebadanie wpływu przesunięcia gęstości elektronowej związanej z utworzeniem oddziaływania niekowalencyjnego na położenie rezonansu. Pomimo szerokiego zastosowania teorii rezonansu w różnych gałęziach chemii, do tej pory nie opisano wpływu wszechobecnych oddziaływań wodorowych na położenie równowagi rezonansowej. W ramach proponowanego projektu przebadany zostanie metodami chemii kwantowej wpływ oddziaływań wodorowych tworzonych np. podczas solwatacji szeregu układów (dwutlenki węgla i siarki, formamid, nitrometan, fenol i anilina) na położenie rezonansu oraz wkład poszczególnych struktur rezonansowych do całkowitej populacji danego indywiduum. Przeprowadzone zostaną obliczenia z wykorzystaniem teorii rezonansu naturalnego (ang. Natural Resonance Theory) w oparciu o gęstości elektronowe uzyskane na możliwie najwyższym poziomie metody sprzężonych klasterów
Inną istotną wielkością fizykochemiczną, na której przebadany zostanie wpływ oddziaływań niekowalencyjnych jest aromatyczność. Koncept centralny w chemii organicznej. Pomimo powszechności oddziaływań pierścieni aromatycznych poprzez oddziaływania \pi-\pi, kation- \pi, anion- \pi, dipol- \pi czy oddziaływanie wodorowe. W ramach projektu wyznaczony zostanie wpływ wspomnianych oddziaływań na stopień aromatyczności wybranych układów (np. benzen, pirydyna czy pirol) poprzez obliczenie wskaźników takich jak NICS (ang. Nucleus-Independent Chemical Shift), HOMA (ang. Harmonic Oscillator Model of Aromaticity) czy indeks aromatyczności Shannona.
Poza wpływem na położenie rezonansu oraz aromatyczność przebadany zostanie również wpływ oddziaływań niekowalencyjnych na potencjał jonizacji i zdolność do wiązania nadmiarowego elektronu przez wybrane układy. Ze względu na mnogość obliczeń do przeprowadzenia zaplanowano rozpisanie projektu na 48 miesięcy. Pierwszy rok projektu poświęcony zostanie wpływowi oddziaływań niekowalencyjnych na położenie rezonansu i aromatyczność. W drugim natomiast przebadany zostanie wpływ na potencjał jonizacji i powinowactwo elektronowe. Ze względu na swoją poruszaną tematykę projekt wpisuje się w dyscyplinę Nauki chemiczne. Obliczenia przeprowadzone będą z wykorzystaniem różnego rodzaju oprogramowania i metod kwantowo-chemicznych, takich jak GAMESS (np. RI-CC) , GAUSSIAN (np. EOM-CCSD), ORCA (np. DLPNO-CCSD(T).