Teoretická chemie

Skupina se zabývá kvantově-chemickým studiem vybraných vlastností převážně ogranických molekul a vývojem vědecko technických aplikací určených k jejich výpočtům. Za prvé se věnujeme studiu spinově závislých relativistických efektů v molekulách, jako je spin-orbitální vazba, spin-spinová vazba či porušení parity, které jsou zodpovědné například za jevy štěpení v nulovém poli, zářivé i nezářivé spinově zakázané přechody nebo malé rozdíly v energiích a vlastnostech enantiomerů. Zaměřujeme se na předpovědi fotofyzikálních a fotochemických vlastností molekul zajímavých z hlediska organické chemie a biochemie jako jsou například mechanismy chemických reakcí zahrnující více než jednu hyperplochu potenciální energie nebo jejich UV-VIS spektra. Neomezujeme se pouze na popis známých experimentálních faktů, ale také objevujeme nové struktury, které by mohly mít tyto vlastnosti zajímavé, odlišné od normálu (například molekuly s inverzním vlivem těžkého atomu na rychlost spinově zakázaného přechodu nebo nezvykle velkým příspěvkem k energii základního stavu způsobeným porušením parity). Většinou pracujeme s biradikály (reaktivními meziprodukty s téměř degenerovaným nejnižším singletem a nejnižším tripletem) a s komplexy přechodných kovů. Skupina dále pracuje na projektu zlepšení účinnosti solárních článků založených na oxidu titaničitém. Studujeme možnost mechanismu štěpení singletu (singlet fission) excitovaných organických barviv. Po konverzi prvního excitovaného singletu barviva na pár tripletů může barvivo (v principu) injektovat dva elektrony do krystalického oxidu titaničitého a tak zvýšit účinnost solárních článků dvojnásobně. Využíváme jednoduché jakož i náročné kvantově-chemické výpočty excitovaných stavů k návrhu struktury barviv, které jsou následně syntetizovány a měřeny ve spolupráci s dalšími skupinami ústavu. V neposlední řadě se věnujeme teoretické predikci hodnot pKa u vybraných nukleotidů s použitím metody COSMO-RS, která kombinuje kvantově chemický model elektrického solvatačního kontinua COSMO spolu s termodynamickým přístupem pro realistické simulace solvatace.