Beregningskvantekemi og Modellering

Vejleder: Jacob Kongsted

Forudsætninger: KE522 eller tilsvarende skal være bestået.

Projektbeskrivelse

Teori- og modelleringsgruppens forskningsaktiviteter dækker et meget bredt område indenfor kemi og der er derfor mange muligheder for formulering og udførelse af bachelorprojekter.

Fælles for disse formuleringer er, at beregningskemi, kvantekemi eller modellering spiller en central rolle, samt ønsket om at opnå en bedre forståelse mellem funktion, struktur og egenskaber af molekyler med henblik på molekylært design af nye molekyler. Laboratoriet til udførelse af beregninger i bachelorprojektet er supercomputeren Abacus 2.0 der er centralt placeret på SDU.

Et bachelorprojekt kan eventuelt udføres med tilknytning til flere personer enten inden for teorigruppen eller ved samarbejde med eksperimentelt orienterede grupper. Således kan et bachelorprojekt involvere en mindre eller større del modellering sammensat med eksempelvis kemisk syntese eller eksperimentelle målinger. Men bachelorprojektet kan absolut også bestå udelukkende af teoretiske metoder.

Et bachelorprojekt vil typisk tage udgangspunkt i nogle allerede eksisterende metodeformuleringer med henblik på at anvende disse formuleringer på konkrete kemiske problemstillinger, men projektet kan også være mere udviklingsorienteret og involvere ny metode udvikling og implementering af denne i form af computerprogrammer. Endelig kan bachelorprojektet også bestå i matematisk analyse af en simplificeret model der beskriver en given kemisk problemstilling.

Det specifikke projekt vil blive formuleret i samarbejde med vejlederen på baggrund af den studerendes ønsker og  forudsætninger. Hvis du er interesseret så tag kontakt til vejleder med henblik på at holde et møde hvor vi kan tale nærmere om specifikke projektmuligheder.

Eksempler på emner for bachelorprojekter

Teoretisk supramolekylær kemi – Her vil vi bruge kvantekemi og molekylemodellering til at få indsigt i supramolekylær kemi. Vi vil beregne reaktionsenergier samt spektroskopiske egenskaber (UV/VIS) af supramolekylære komplekser og sammenligne resultaterne fra vores beregninger med eksperimenter.

Beregning af geometriske og spektroskopiske parametre for molekyler samt molekylære komplekser – Her vil vi bruge kvantekemi til at udregne relevante spektroskopiske egenskaber for molekyler og komplekser. Målet vil være at designe nye molekyler der udviser bestemte optiske egenskaber. I samarbejder med syntesekemikere vil vi foreslå mulige synteseveje for de nye molekyler.

Mutations- og rational design af fluorescerende proteiner – Her vil vi bruge kvantekemiske metoder til at udføre beregninger af optiske egenskaber på fluorescerende proteiner. Målet med projektet er at udvikle nye og forbedrede biomarkører, der kan bruges til biologisk billeddannelse af transportmekanismer.

Design af fluorescerende membranprober – Her vil vi bruge en kombination af molekylesimuleringer og kvantekemi til at designe nye optiske membran prober. Projektet kan eventuelt udføres tværfagligt med inddragelse af eksperimentelle målinger på membran proberne.

Udvikling samt anvendelse af metoder til at beskrive ligandbindingsprocesser – Her vil vi studerede ligandbindingsprocesser teoretisk og udregne bindingsaffiniteter. Projektet er meget relevant for eksempelvis for udvikling af nye lægemidler, hvor målet er at designe et nyt molekyle, der udviser en forøget affinitet i forhold til en biologisk receptor.

Biomolekylære simuleringer – Her vil vi anvende molekylesimuleringer til at få indblik i struktur/funktion af biologiske materialer. Dette emne er relevant inden for eksempelvis studier af modificeret DNA/RNA med henblik på at finde ud af, om de introducerede modifikationer påvirker stabiliteten af DNA/RNA.

Ny metodeudvikling og implementering i forbindelse med kvantemekaniske beregninger - Projekter indenfor dette emne vil især være fokuseret mod at udvikle nye metoder, der kan anvendes til at udføre beregninger på store molekylære systemer som eksempelvis proteiner eller andre makromolekyler.