Skupina teoretickej a výpočtovej chémie

Kontaktné osoby: prof. Ing. Vladimír Lukeš, DrSc.

Tel.: +421 2 59325 741

Hlavnou prioritou výskumnej skupiny teoretickej a výpočtovej chémie je zabezpečiť teoretickú predikciu a interpretáciu experimentálnych meraní, ktoré sú realizovateľné v ostatných laboratóriách na Ústave fyzikálnej chémie a chemickej fyziky. Primárne sa zameriavame na opis vnútorných kvantových stavov molekúl, t.j. na intramolekulárnu elektrónovú štruktúru, vibračné a rotačné stavy molekúl alebo výpočty termodynamických a kinetických veličín. Objektom nášho výskumu sú napríklad systémy viazané slabými medzimolekulovými van der Waalsovými interakciami, organokovové komplexy, fosfazény, organické molekuly s potenciálnym použitím v optoelektronike, prírodné a priemyselne vyrábané liečivá, antioxidanty či moderné materiály. V nedávnom období sme výskumné aktivity začali orientovať aj na nanosytémy, ako sú napríklad fulerény a nanorúrky. K dispozícii máme moderný softvér na vykonávanie kvantovochemických výpočtov stredne veľkých molekulových alebo periodických systémov. Modelovanie môžeme realizovať aj na úrovni molekulovej mechaniky/dynamiky, prípadne vieme v našich výpočtoch zahrnúť aj relativistické efekty. Vybavenie nášho virtuálneho laboratória sa intenzívne používa aj v oblasti vzdelávania v rámci rôznych programov bakalárskeho, magisterského alebo doktorandského štúdia.

Kolektív

doc. Ing. Martin Breza, PhD.
doc. Ing. Lukáš Bučinský, PhD.
Ing. Sandra Dorotíková
prof. Ing. Anton Gatial, DrSc.
doc. Ing. Michal Ilčin, PhD.
doc. Ing. Erik Klein, PhD.
prof. Vladimír Lukeš, DrSc.
Ing. Michal Malček
Mgr. Ján Matuška
Bc. Martin Michalík
Ing. Peter Poliak
Ing. Ingrid Puškárová
Ing. Peter Škorňa

Vybrané publikácie

  1. Sládek, V., Bučinský, L. Matúška, J., Ilčin, M., Lukeš, V., Laurinc, V.: Ab initio X10+ ground state potential curves of Pb....G dimers (RG = He, Ne, Ar) including spin–orbit effects. Simulation of diffusion coefficients. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 18519-18532.
  2. Bučinský, L., Kucková, L., Malček, M., Kozíšek, J., Biskupič, S., Jayatilaka, D., Büchel, G. E., Arion, V. B.: Picture change error in quasirelativistic electron/spin density, Laplacian and bond critical points. Chem. Phys. 438 (2014) 37–47.
  3. Machata, P., Herich, P., Lušpai, K., Bučinský, L., Šoralová, S., Breza, M., Kožíšek, J., Rapta, P.: Redox Reactions of Nickel, Copper, and Cobalt Complexes with “Noninnocent” Dithiolate Ligands: Combined in Situ Spectroelectrochemical and Theoretical Study. Organometallics 33 (2014) 4846−4859.
  4. Dorotíková, S., Plevová, K., Bučinský, L., Malček, M., Herich, P., Kucková, L., Bobeničová, M., Šoralová, S., Kožíšek, J., Fronc, M., Milata, V., Dvoranová, D.: Conformational, Spectroscopic, and Molecular Dynamics DFT Study of Precursors for New Potential Antibacterial Fluoroquinolone Drugs, J. Phys. Chem. A 118 (2014) 9540-9548.
  5. Arion, V.B., Platzer, S., Rapta, P.,Machata, P., Breza, M., Vegh, D., Dunsch, L., Telser, J., Shova, S., Mac Leod, T.C.O., Pombeiro, A.J.L.: Marked Stabilization of Redox States and Enhanced Catalytic Activity in Galactose Oxidase Models Based on Transition Metal S-Methylisothiosemicarbazonates with −SR Group in Ortho Position to the Phenolic Oxygen. Inorg. Chem. 52 (2013) 7524−7540.
  6. Soroceanu, A., Cazacu, M., Shova, S., Turta, C., Kožíšek, J., Gall, M., Breza, M., Rapta, P., Mac Leod, T. C. O., Pombeiro, A. J. L., Telser, J., Dobrov, A.A., Arion, V.B.: Copper(II) Complexes with Schiff Bases Containing a Disiloxane Unit: Synthesis, Structure, Bonding Features and Catalytic Activity for Aerobic Oxidation of Benzyl Alcohol. Eur. J. Inorg. Chem. 2013(9) 1458–1474.
  7. Kavala, M., Boča, R., Dlhan, L., Brezova, V., Breza, M., Kozisek, J., Fronc, M., Herich, P., Svorc, L., Szolcsanyi, P.: Preparation and Spectroscopic, Magnetic, and Electrochemical Studies of Mono-/Biradical TEMPO Derivatives. J. Org. Chem. 78 (2013) 6558-69.
  8. Staško, A., Lušpai, K., Barbieriková, Z., Rimarčík, J., Vagánek, A., Lukeš, V., Bella, M., Milata V., Zalibera, M., Rapta, P., Brezová V.: Stable Radical Trianions from Reversibly Formed Sigma-Dimers of Selenadiazoloquinolones Studied by In Situ EPR/UV−vis Spectroelectrochemistry and Quantum Chemical Calculations. J. Phys. Chem. A 116 (2012) 9919-9927.
  9. Arion, V. B., Rapta, P., Telser, J., Shova, S., Breza, M., Lušpai, K., Kožíšek, J.: Syntheses, Electronic Structures, and EPR/UV-Vis-NIR Spectroelectrochemistry of Nickel(II), Copper(II), and Zinc(II) Complexes with a Tetradentate Ligand Based on S-Methylisothiosemicarbazide. Inorg. Chem. 50 (2011) 2918–2931.
  10. Matis, M., Rapta, P., Lukeš, V., Hartmann, H., Dunsch L.: Highly charged cations from N,N,N’,N’-tetrakis(4-aminophenyl)benzidine and its N,N,N’,N’-tetra-(4-methoxyphenyl-substituted homologue studied by thin-layer in situ ESR-UV/Vis/NIR spectroelectro-chemistry. J. Phys. Chem. B 114 (2010) 4451-4460.

Technické vybavenie

  1. Výpočtový klaster Oddelenia fyzikálnej chémie, celkom 7 uzlov:
    • 3x 12 jadier
    • 3x 16 jadier
    • 1x 8 jadier
  2. Výpočtový klaster Oddelenia chemickej fyziky - celkom 13 uzlov, 86 fyzických jadier, 332 GB RAM:
    • 2x 6 jadier (12 virtuálnych)
      • 2x Intel Core i7 5820K, 32 GB RAM
    • 5x 4 jadrá (8 virtuálnych)
      • 3x Intel Core i7 4790K, 32 GB RAM
      • 1x Intel Core i7 870, 16 GB RAM
      • 1x Intel Core i7 920, 12 GB RAM
    • 6x 8 jadier
      • 2x AMD FX-8350, 32 GB RAM
      • 1x AMD FX-8350, 16 GB RAM
      • 1x AMD FX-8150, 16 GB RAM
      • 2x AMD FX-8120, 16 GB RAM
    • 1x 6 jadier - AMD Phenom II X6 1055T, 16 GB RAM
    • Prepojenie 1Gb/s Ethernet (TCP/IP)
    • Rozvrhovanie cez OAR Batch Scheduler
  3. Výpočtový klaster Centra pre vysokovýkonné počitanie STU - www.hpc.stuba.sk

Projekty

  • Štúdium termodynamiky antioxidačného účinku prírodných látok a ich modelových analógov. (VEGA, 1/0735/13)
  • Pochopením detailov elektrónovej štruktúry k interpretácii a predikcii fyzikálno-chemických vlastností látok. (VEGA, 1/0327/12)
  • Pochopenie elektrónovej štruktúry ako cesta k predikcii potenciálnych liečiv. (APVV, 0202-10)
  • Charakterizácia vzťahov štruktúra - spektroskopické vlastnosti neobvyklých organických materiálov. (APVV, SK-AT 0004-10)
  • Komplexy prechodných kovov s bifenyldiimino ditioéterom. (Juelich Supercomputing Centre, ESK00/3267/2009)
  • Vývoj a aplikácie metód na štúdium systémov s neobvyklou elektrónovou štruktúrou. (VEGA, 1/0127/09)
  • Štúdium vzťahov medzi fyzikálnymi vlastnosťami, energetikou a štruktúrou aromatických látok s potenciálnym antioxidačným účinkom. (VEGA, 1/0137/09)
  • Kvantovochemické štúdie reakcií PPD antioxidantov s peroxylovými radikálmi II. (Juelich Supercomputing Centre, ESK00/2894/2008)
  • Štúdium semiempirickej molekulovej dynamiky study pí-konjugovaných sústav. (APVV, SK-AT-000208)
  • Molekulový dizajn modelových systémov  "modrých" meďnatých proteínov ako zdrojov energie. (APVV, 0093-07)

Spolupráca

Skupina teoretickej a výpočtovej chémie aktívne spoluprácuje nielen s Oddeleniami Fakulty chemickej a potravinárskej Technológie STU v Bratislave a Slovenskej akadémieu vied, v posledných viac než desiatich rokoch sa intenzívne zapájala do spolupráce s mnohými výskumnými skupinami v Austrálii (UWA Perth),  v Rakúsku (Universität Wien,  Technische Universität Graz), v Českej republike (Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR), v Nemecku (Institut für Festkörperforschung Dresden), vo Francúzsku (CEA Grenoble), v Iráne (Tehran Shahid Beheshti University) a v Thajsku (Naresuan University). Vedecká spolupráca vyústila aj do pravidelných krátko- alebo aj dlhodobých pobytov na partnerských pracoviskách.