Descrizione del progetto
Nuovi strumenti per una simulazione accurata di grandi sistemi molecolari
Trovare un equilibrio tra precisione predittiva e tempo di calcolo gestibile è un problema di lunga data nelle simulazioni quantistiche molecolari. Sebbene il modello di riferimento della chimica quantistica sia altamente affidabile, è limitato alle dimensioni di una molecola di amminoacido. Il progetto aCCuracy, finanziato dal CER, prevede di potenziare questo modello fino alla gestione di alcune migliaia di atomi attraverso sviluppi teorici e progettazione di software ad alte prestazioni. Il progetto prenderà inoltre in considerazione gli effetti biochimici, cristallini e dell’ambiente solvente calcolando altresì le proprietà osservabili statiche e dinamiche di grandi molecole, il che consentirà di studiare interazioni e reazioni chimiche complesse, a cui attualmente non è possibile accedere con precisione chimica. In caso di successo, aCCuracy offrirà strumenti innovativi a libero accesso per la simulazione quantistica avanzata di grandi molecole in condizioni realistiche.
Obiettivo
We propose comprehensive theoretical method development targeting a long-standing dilemma in molecular
quantum simulations between controllable predictive power and affordable computational time. While the
outstanding reliability of quantum chemistry’s gold standard model is repeatedly corroborated against experiments,
its traditional form is limited to the size of an amino acid molecule. By exploiting the short-range nature
of leading interaction contributions, a handful of groups, including ours, have recently extended the reach of
such quantitative energy computations up to a few hundred atoms. However, these state-of-the-art models are
still too demanding and are not at all equipped to compute experimentally relevant dynamic, spectroscopic, and
thermodynamic molecular properties.
Thus, to break down these barriers, we will further accelerate our cutting-edge gold standard methods up
to few 1000 atoms via concerted theoretical and algorithmic developments, and high-performance software
design. Additionally, we will take into account biochemical, crystal, and solvent environment effects via
cost-efficient embedding models. For the first time, we will also derive and implement practical approaches to
compute static and dynamic observable properties for large molecules at the gold standard level. The exceptional
capabilities of the new methods will enable us to study challenging chemical processes
of practical importance which are not accessible with chemical accuracy for any current lower-cost alternative.
We aim at modeling and understanding intricate covalent- and non-covalent interactions governing supramolecular
and protein-ligand binding as well as the mechanism of organo-, organometallic, surface, and enzyme catalytic
reactions.
Once successful, this project we will deliver groundbreaking and open access tools for the systematically
improvable and predictive quantum simulation of large molecules in realistic conditions and environments.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
- quantum chemistry
- wave function theory
- quantum chemical method development
- algorithm design in quantum chemistry
- coupled cluster theory
- many-body perturbation theory
- electron correlation calculation
- high-precision quantum chemical simulations
- computational modeling of reactions and molecular interactions
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
1111 Budapest
Ungheria