Расширяя горизонты: открытие новых научных подразделений ИОХ РАН
Группа теоретической химии №24
|
Руководитель группы: |
|
“Из всех известных мне подходов к изучению механизмов химических реакций квантовая химия даёт наиболее чёткую картину” |
Биография
2012 г. — Окончил Московский Химический Лицей, поступил в Высший Химический Колледж РАН (РХТУ), где продолжил экспериментальную научную работу в Лаборатории №13 ИОХ РАН.
2013 г. — Стажировался в ETH Zürich в Швейцарии, где осознал мощь теоретических подходов в изучении механизмов химических процессов. В связи с этим, после возвращения из-за границы пришёл работать в Лабораторию квантовой химии ИНЭОС РАН, где занимался молекулярным моделированием супрамолекулярных синтонов и, в том числе, участвовал в открытии супрамолекулярного стереоэлектронного эффекта.
2016 г. — Защитил дипломную работу с отличием и поступил в аспирантуру ИНЭОС РАН, где работал над реализацией собственной идеи: анализом переобученности функционалов DFT через точность их самосогласованных электронных плотностей.
2018 г. — Защитил кандидатскую диссертацию в МГУ имени М.В. Ломоносова и получил степень кандидата физико-математических наук.
2020 г. – наст. вр. — Руководит Группой теоретической химии № 24 ИОХ РАН, в которой на данный момент работают 26 сотрудников. Также является научным сотрудником ИНЭОС РАН и преподаёт разработанный им курс по молекулярному моделированию в ВХК РАН, НИУ ВШЭ и ИТМО.
Группа №24 ориентирована на решение разноплановых научных проблем, которые встают перед нами при попытке установить механизм химической реакции на молекулярном и электронном уровнях. В основном для решения этих задач мы используем (и развиваем) подходы молекулярного моделирования. В то же время мы никогда не останавливаемся перед неизведанным, если того требует задача или наш интерес, поэтому в некоторых проектах мы используем нейронные сети, численное кинетическое моделирование и даже работаем над методами прогнозирования кристаллических структур органических соединений.
Основные направления исследований
- Установление механизмов химических реакций.
- Тестирование существующих методов молекулярного моделирования.
- Разработка, тестирование и внедрение новых методов молекулярного моделирования, в том числе, методов теории функционала плотности (DFT), базисных наборов, моделей расчёта колебательной энергии, методов конформационного поиска.
- Внедрение наших разработок в существующие программные пакеты теоретической химии, такие как GAMESS-US, MRCC, CP2K, GoodVibes.
Научный состав группы
к.ф.-м.н., н.с. Медведев М.Г.; к.х.н., н.с. Дмитриенко А.О.; асп. Малышев В.И.; лаб. Вельмискина Ю.А.; лаб. Епифанов Е.Ю.; лаб. Зарипов Д.У.; лаб. Кривощапов Н.В.; лаб. Куницын А.Ю.; лаб. Лосев Т.В.; лаб. Тимашев В.И.; лаб. Чалый В.А.
Делегация Группы №24 на конференции в Великом Новгороде, 2021 г.:
(слева-направо) Малышев В.И., Кривощапов Н.В., Медведев М.Г., Герасимов И.С., Вельмискина Ю.А., Чалый В.А., Лосев Т.В.
Научные публикации
|
В данной работе расчётными методами были выявлены ключевые электронные эффекты в ходе сборки молекул нового класса органических соединений – трициклических пероксидов. Показано, что ключевым эффектом является «обратный α-эффект».
|
|
J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 14588–14607
|
|
В этой работе методами квантовой химии был изучен механизм каталитического связывания CO2 в мягких условиях. Расчёты показали, что лимитирующая стадия изучаемой реакции отличается от описанных в литературе для похожих реакций. Кроме того, было дано объяснение наблюдаемому в ходе эксперимента влиянию концентраций низкомолекулярных веществ на ингибирование катализа.
|
|
Inorg. Chem. Front., 2021, 8, 3871-3884
|
|
Подход, впервые описанный в данной статье, используется во всех без исключения наших исследованиях механизмов химических реакций. Этот подход позволяет применять весь спектр алгоритмов, разработанных для конформационного поиска органических соединений к анализу конформационного пространства переходных состояний. Благодаря ему, мы зачастую обнаруживаем такие переходные состояния, которые было бы невозможно изобрести искусственно.
|
|
Mendeleev Commun. 2017, 27, 224-227
|
|
Резонансная статья, которая сперва вызвала бурные обсуждения, а впоследствии изменила подход к разработке новых функционалов DFT. В этой работе нам удалось доказать, что Миннесотские функционалы, считавшиеся на тот момент самыми точными и надежными, в действительности хорошо работают только в системах, похожих на те, которые Миннесотские функционалы используют в обучении в ущерб точности на всех остальных системах.
|
|
|
Научные гранты