SRP-Onderzoekszwaartepunt: Begrijpen, voorspellen en op maat maken van moleculaire en materiaaleigenschappen en reactiviteit door gecombineerde conceptuele en computational kwantumchemische aanpakken (SRP73)

Het bestuderen van chemische reacties en de ontwikkeling van nieuwe verbindingen en materialen is centraal in de chemie. De beredenering van de chemicus over het wat, hoe en waarom heeft een grote sprong voorwaarts gemaakt na het introduceren van chemische concepten. Met name chemische concepten afgeleid uit de kwantummechanica, in het bijzonder dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT), verdienen speciale aandacht, niet alleen omdat ze fundamenteel van aard zijn maar ook omdat deze concepten met behulp van eerste principe kwantumchemische methoden kunnen uitgerekend worden. Bijgevolg kan de karakterisatie van verbindingen op gelijke voet gebeuren, wat van onschatbare waarde is bij het opstellen van leidende principes voor het ontwerp van nieuwe, fascinerende moleculen. Simultaan heeft de exponentiële groei in rekenkracht, in combinatie met de beschikbaarheid van accuratere kwantumchemische en computationele chemie methoden ervoor gezorgd dat chemici rechtstreeks de doeleigenschappen en doelreactiveit van een systeem kunnen evalueren. Met dit projectvoorstel wordt een unieke synergistische combinatie van twee complementaire aanpakken uitgezet, gebaseerd op een wisselwerking van conceptuele en computationele chemie. Met chemische concepten centraal in onze methodiek zullen we ons toeleggen op de studie van en het inzicht in zowel chemische reactiviteit als moleculaire en materiaaleigenschappen, enerzijds, en het ontwerp van veelbelovende verbindingen en ongekende reactienetwerken, anderzijds. Behalve toepassingen in verscheidene takken van de chemie, blijven we ons richten op het verder ontwikkelen van de fundamentele aspecten. Bovendien zullen we onze expertise van op DFT gebaseerde concepten koppelen aan met twee kernmethodologieën, die relatief nieuw zijn binnen onze onderzoeksgroep, namelijk kunstmatige intelligentie (AI) en multischaalmodellen. We stellen tot doel om nieuwe richtingen binnen de conceptuele kwantumchemie verder te ontplooien door ons te richten op complexe experimentele condities, nieuwe manieren om chemische reacties te activeren, de uitbreiding van de theorie naar aangeslagen toestanden en het gebruik van concepten als de drijvende kracht bij het verkennen van de ruimte aan mogelijke verbindingen of reactienetwerken. De beoogde, uitdagende toepassingen behelzen moleculaire elektronische apparaten, moleculaire schakelaars, organische redox flow batterijen en fenomenen in nano- en biologische materialen. Vooruitgang in deze onderzoeksonderwerpen kan heel waardevol zijn voor technologische innovatie, ecologische duurzaamheid en zelfs het hervormen van de samenleving.

Trefwoorden:Molecular Biology

Disciplines:Voedselchemie en moleculaire gastronomie