Kémiai reakciók dinamikájának atomi szintű számítógépes modellezésén dolgoznak az SZTE kutatói

A közlemény szerint Czakó Gábor a munkatársaival a Magyar Tudományos Akadémia idén lezáruló, első Lendület-pályázatában olyan szimulációs módszereket és alkalmazásokat tervezett, amelyek többatomos rendszerekben nagy pontossággal írták le a kémiai folyamatokat. A kutató az elmúlt több mint tíz év alatt a reakciódinamikai szimulációk terén a nemzetközi élvonalba került, nevéhez a Nature lapcsaládhoz tartozó Nature Chemistry folyóiratban megjelent három tanulmány is fűződik.

A kutató a második ötéves Lendület-pályázatát egy olyan szimulációs modell tervével nyerte el, amelyben a vizsgált elektronok mellett a rendszerben lévő atommagok mozgásának leírására is a kvantummechanika egyenleteit használják.

A kutató kifejtette, ezeknek az egyenleteknek - egy-két nagyon egyszerű rendszert leszámítva - nincsen papíron, ceruzával megadható megoldásuk. A nagyobb kémiai rendszerekre csak úgy lehet a kvantummechanikát alkalmazni, ha az egyenleteiből algoritmusokat dolgoznak ki, és nagyon sok matematikai művelet végrehajtásával jutnak a nagy pontosságú megoldásokhoz.

A vizsgált kémiai reakciókban elektronokból és atommagokból álló rendszerek mozgását, dinamikáját modellezik. Az elektronok leírására az első Lendület-projektben is a kvantummechanika törvényeit használták. Az atommagok azonban 3-4 nagyságrenddel nehezebbek, ezeknek mozgását a klasszikus Newton-féle mechanika egyenleteivel is lehetett közelíteni. Az új pályázat céljaként Czakó Gábor csoportja azt tűzte ki, hogy a továbbfejlesztett szimulációs szoftver az atommagokat is kvantumos objektumként kezelje.

Az atommagok dinamikájának kvantummechanikai szimulálására a kereskedelemben nincs megvásárolható szoftver, az egyes kutatócsoportok világszerte több-kevesebb tudású saját programokkal dolgoznak. Czakó Gábor arra számít, hogy az új Lendület-pályázatban készülő fejlesztésükkel olyan pontosságú számítást is el tudnak majd végezni, amire a tudományos irodalomban ma még nincs módszer - áll a közleményben.