ELTE, TTK, Kémiai IntézetMolekulaspektroszkópiai LaboratóriumLaboratórium vezető: Császár Attila, csaszar@chem.elte.hu
A Laboratórium fő célja
Új szerkezetvizsgálati módszerek fejlesztése az elméleti és kísérletimolekulaspektroszkópia területén. Légkörkémiai, asztrokémiai és biológiaiérdekességű molekulák és molekulakomplexek spektroszkópiaitanulmányozása elméleti és kísérleti módszerekkel.
Fő kutatási módszerek
Infravörös, VCD és mátrixizolációs kísérleti molekulaspektroszkópia,nagypontosságú számítógépes molekuláris spektroszkópia, variációs alapúrezgési-forgási színkép számítások, potenciális energia és tulajdonsághiperfelületek meghatározása és alkalmazása.
Egyéb kutatások
Bármely olyan kutatás, amely akár tematikusan, akár módszereiben azelméleti kémiához, illetve a kvantumkémiához, valamint a molekula-spektroszkópiához (IR, VCD, MW, NMR) köthető.
Berendezések
Mátrixizolációs infravörös spektrométer. Beowulf számítógépes klaszterek.
A földi üvegházhatás tudományos igényességű megértése
A legfontosabb üvegház hatású gázok kis molekulák: H2O, CO2, N2O ésCH4. Hatásuk pontos megértéséhez szükséges az összes rezgési-forgási-elektronikus átmenetnek, illetve az ezeknek megfelelő színképeknek az is-merete. (Ezen adatok sok más területen is fontosak, például égések vizsgá-lata, asztrokémia és asztrofizika, valamint kozmológia.) Minthogy azátmenetek száma még háromatomos molekulák esetén is milliárdosnagyságrendű, a megkívánt ismeretek kísérleti meghatározása nem csupánnehézkes, hanem lehetetlen. A feladatra alkalmas számítógépesspektroszkópiai (elektron-szerkezet és magmozgás) eljárások fejlesztésefontos cél, melyet nemzetközi együttműködésben valósítunk meg.Szükséges a potenciális energia (PES) és tulajdonság (pl. DMS) felületekmeghatározása, valamint ezek segítségével szintetikus színképek számításavariációs módszerekkel. A különböző területeken folyó fejlesztőmunkafőbb eredményei az alábbi programrendszerek:
MARVEL: Measured Active Rotational-Vibrational Energy Levels. Aprogramrendszer a kísérletileg mérhető átmenetekből számít empirikusenergiaszinteket, a bizonytalanságok megfelelő figyelembe vételével (aktívadatbázisok építése különböző méretű molekulákra, pl. H2O és CH4).
DOPI: Discrete variable representation – Orthogonal coordinates – directProduct basis – Iterative diagonalization. Belső koordinátákban dolgozó,három- és többatomos molekulák teljes színképének, valamint spektrosz-kópiai paramétereknek variációs alapon történő meghatározására szolgálóprogramrendszer.
DEWE: Discrete variable representation – Eckart-Watson Hamiltonian –Exact inclusion of PES. Tetszőleges méretű, félmerev molekula színképé-nek meghatározására szolgáló programrendszer.
Az említett programrendszerek állandó fejlesztés alatt állnak, hiszen aszükséges számítások heteket-hónapokat, de akár éveket is igényelhetnek,nem beszélve a szükséges PES és DMS felületek ab initio illetve empírikusmeghatározásáról.
A víz molekulára vonatkozó eredményeinket illetően lásd az alábbi közle-ményt: Science 2003, 299, 539-542.
A belső tagok elérhetősége ábécérendben
Császár Attila, DScegyetemi tanárcsaszar@chem.elte.hu
Magyarfalvi Gábor, PhDegy. adjunktusgmagyarf@chem.elte.hu
Tarczay György, PhDegy. adjunktustarczay@chem.elte.hu
Néhány társult tag elérhetősége ábécérendben
Bazsó GáborIII. vegyészbazso.gabor@bolyai.elte.hu
Czakó GáborPhD hallgatóczako@chem.elte..hu
Fábri CsabaIV. vegyészfabrics2@gmail.com
Furtenbacher TiborPhD hallgatófurtibu@chem.elte.hu
Mátyus EditPhD hallgatóematyus@t-online.hu
Solt IvánPhD hallgatósolt@chem.elte.hu
Szidarovszky TamásIV. vegyésztamas821@gmail.com
Áttekintés
Hazai (OTKA) és nemzetközi (EU, USA) kutatási témák témavezetők szerint
Két példa
Császár Attila: Kis molekulák teljes rezgési-forgási spektroszkópiája.Számítógépes molekulaspektroszkópia. Ab initio termokémia. Bio- ésbiomimetikus molekulák szerkezetvizsgálata.
Magyarfalvi Gábor: . Molekulák mágneses tulajdonságainak és a mágne-ses hatásokon alapuló spektroszkópiák (NMR, VCD) elmélete. Mátrixizolá-ciós spektroszkópia. Kvantumkémia parallel számítógépeken.
Peptidmodellek konformációs vizsgálata mátrixizolációs IR ésVCD technikákkal
Az alacsonyhőmérsékletű nemesgázba fagyasztott molekulák egymás közöttilletve a mátrix között fellépő kölcsönhatása jóval kisebb, mint oldószerben.Ennek következménye a jó felbontású, információban gazdag spektrum.
A mátrixizolációskészülék, amelybiomolekulákkonformereinekvizsgálatára alkalmas.
A készülék segítségévelreaktív gyököket,reakció intermediereketis tanulmányozhatunk.
Egy peptidmodell oldatban, alacsonyhőmérsékletű Ar, Kr mátrixokban felvettspektruma, valamint a számított spektrum. Aspektrumok összehasonlításával háromkonformert sikerült azonosítani.
Tarczay György: . Mátrixizolációs infravörös spektroszkópiaivizsgálatok. Kis gyökök és instabil rendszerek kvantumkémiaiszámításokkal segített spektroszkópiai vizsgálata. Konformációs és kiralitásvizsgálatok biomimetikus rendszerekre.
Számított
Ar mátrix
Kr mátrix
Oldat
(DMSO)
Oldat
(CH2Cl2)
Az MI-IR-VCD spektroszkópiával kapcsolatban elért eredményeinket illetőenlásd az alábbi közleményt: Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 118, 1807-1809.