Metodebruk i oppgaver innen industriell katalyse
Beregningskjemiske metoder
Selv om det beregningskjemiske verktøyet kan spenne fra å involvere en klassisk (Newtonsk) til en kvantemekanisk beskrivelse av det kjemiske systemet, er det i første rekke kvantekjemi som benyttes – og i særdeleshet tetthetsfunksjonalteori. Vi benytter i stor grad eksisterende programvare (bl.a. Gaussian og NWChem) i de kvantekjemiske beregningene. I oppgaver rettet mot utvikling av verktøy for prediksjon av nye katalysatorer fokuseres det på bruk av genetiske algoritmer for in silico ”Darwinistisk” utvikling av mer aktive og selektive forbindelser. Her kan det gis oppgaver som i stor grad involverer metodeutvikling og programmering.
Eksempel på tittel på doktorgradsoppgave som involverer beregningskjemiske metoder:
”Metallofullerenes of the Transition Metals: Theoretical Investigation of Structures and Chemical Properties”
Eksperimentelle metoder
Vi jobber med katalysatorer der det aktive senteret består av et overgangsmetall bundet til en eller flere organiske ligander. De fleste slike metallorganiske komplekser er ømfintlige overfor luft og vann, og syntesene foregår derfor i inert atmosfære (argon), enten i hanskeboks eller ved bruk av såkalt Schlenk-teknikk.
Eksempel på tittel på masteroppgave som involverer både eksperimentelle og beregningskjemiske metoder:
”Design and Synthesis of Ruthenium based Olefin Metathesis Catalysts”
Oppgavetema: Enzymkatalyse – aminosyre hydroksylase
Når det gjelder enzymatiske reaksjoner fokuserer gruppen på aktivering av dioksygen v.h.a. jernbaserte enzymer. Det samarbeides spesielt med gruppen til Prof. Aurora Martinez (Institutt for Biokjemi og Molekylærbiologi) for å undersøke mekanismen til jernkatalysert hydroksylase. Målet er å benytte den mekanistiske informasjonen i teori-støttet utvikling av medikamenter, d.v.s. i in silico drug design. Utvikling av slike medikamenter er viktig da mutasjoner i de jernbaserte hydroksylaseenzymene er forbundet med en rekke alvorlige sykdommer, bl.a. fenylketonuria (Føllings sykdom) og Parkinsons sykdom.
Metodebruk i oppgaver innen enzymkatalyse
Det beregningskjemiske verktøyet kan spenne fra å involvere en klassisk (Newtonsk) til en kvantemekanisk beskrivelse av det kjemiske systemet. Hybridmetoder av klassisk mekanikk og kvantemekanikk, der ulike deler av det kjemiske systemet beskrives av forskjellige approksimasjoner, er også aktuelle. Gruppen arbeider ikke selv eksperimentelt med enzymkatalyse, men samarbeider med en gruppe (Prof. Aurora Martinez) som utfører eksperimentelle studier.
http://www.uib.no/personer/Vidar.Jensen
http://www.uib.no/personer/Giovanni.Occhipinti
Simple and Highly Z-Selective Ruthenium-Based Olefin Metathesis Catalyst. Giovanni Occhipinti, Fredrik R. Hansen, Karl W. Törnroos, and Vidar R. Jensen*
J. Am. Chem. Soc., 2013, 135 (9), pp 3331–3334
