Projektbeschreibung
Katalyse auf Knopfdruck
Das EU-finanzierte Projekt PushQChem wird molekulare Nanoschalter untersuchen, die zum Steuern einer chemischen Reaktion auf reversible Weise ein- und ausgeschaltet werden können. Diese Materialien reagieren auf äußere Reize mit einer konformationellen oder konfigurativen Veränderung. Hier eröffnet sich ein Weg zur Schaffung künstlicher molekularer Maschinen, die komplexe Kaskadenreaktionen durch einen chemischen Schalter steuern können. Das Projekt wird unter Einsatz modernster Ansätze der computergestützten Chemie (z. B. mit maschinellem Lernen ausgerüstete Verfahren) und experimenteller Methoden, die ihre komplizierten Eigenschaften abbilden können, mehr Licht in die reichhaltige Morphologie und Chemie dieser intelligenten Katalysatoren bringen und die Grenzen der modernen Quantenchemie weiter nach hinten verschieben.
Ziel
This project exploits the synergy between the trending area of artificial molecular machines and cutting edge computational chemistry approaches. Specific emphasis is placed on photoswitchable catalysts, which respond to external stimuli with a conformational or configurational change. These controllable motions allow catalytic function to be turned ON/OFF in a switch type fashion by opening/hindering access of a substrate to a catalytic site. On one hand, the rich morphology and chemistry of these smart catalysts calls for computational insights and design principles that complement experiment and push the field forward. On the other hand, the inherent complexity of these highly fluxional molecules makes them perfect subjects for driving modern quantum chemistry out of its comfort zone. To benefit from this synergy, the latest innovations in quantum chemistry-based machine learning techniques will be combined with methods capable of thoroughly mapping the intricate chemistry of molecular actuators. Overall, we aim to bridge the gap between the current state-of-the-art, which has reached reasonable quantum chemical accuracy for rigid medium size organic molecules, and more challenging fluxional architectures. The proposed methodological toolbox will be applied to the field of smart catalysis where general strategies for improving the efficiencies and enhancing enantioselectivity will be formulated. Thus, this project involves exploiting a wide range of modern computational approaches to chemical tasks that are broadly relevant to flexible/switchable catalytic systems. The anticipated output will furnish the computational chemistry community with a comprehensive array of novel next-generation approaches with applicability beyond the field of molecular machines.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
1015 Lausanne
Schweiz