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Boosting the performance of Quantum Chemistry for nanocatalysts, biomolecules and graphene layers by solving the fundamental drawback of van der Waals interactions in Density Functional Theory

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La interacción nuclear débil en macromoléculas grandes

Un equipo de científicos financiados con fondos europeos ha ampliado uno de los métodos químico-cuánticos más importante en uso actualmente para superar una seria limitación. Un software de código abierto se podrá aplicar a sistemas grandes tales como péptidos, para obtener nuevos conocimientos.

Tecnologías industriales

Uno de los métodos químico-cuánticos más poderosos disponible para los científicos es la teoría del funcional de la densidad (TFD). Su elegante simplicidad se combina con una relación directa con la magnitud observable experimentalmente: la densidad de electrones. En conjunto, esto hace posible resolver los problemas más rápido y abordar desafíos inaccesibles con otros métodos. Los científicos que trabajan en el proyecto BOOSTQUANTUMCHEM abordaron su inconveniente más importante. Hasta ahora, la TFD era incapaz de describir adecuadamente las fuerzas o interacciones de van der Waals, fuerzas relativamente débiles puramente intermoleculares e intramoleculares que desempeñan un papel fundamental en el carácter químico de los compuestos. Estas fuerzas son el resultado de correlaciones dinámico-cuánticas en polarizaciones fluctuantes de partículas cercanas. Actualmente, la TFD es el único método que se puede aplicar a sistemas de gran tamaño como péptidos, nanotubos y capas de grafeno. Sin embargo, no explica con precisión las interacciones de van der Waals, en particular la dispersión de London, a menudo un factor determinante para la estabilidad de dichos sistemas. Los científicos desarrollaron un nuevo método (BH-DFT-D) mediante la adición de una corrección de la energía derivada de información no local a través de la teoría de perturbaciones intermoleculares. La validez del método se debe a su fuerte naturaleza no empírica, que utiliza cantidades calculadas a partir de los primeros principios de la mecánica cuántica. En su forma final, el método BH-DFT-D combina un software químico-cuántico comercial con el software de código abierto desarrollado por los científicos del proyecto. Este método es ampliamente aplicable a problemas en catálisis, física, medicamentos, polímeros, bioquímica y ciencia de los materiales. Los resultados de BOOSTQUANTUMCHEM contribuirán de manera importante a la investigación eficiente y la descripción fiable descripción de las características y los comportamientos de macromoléculas grandes.

Palabras clave

Macromoléculas grandes, métodos químico-cuánticos, péptidos, teoría del funcional de la densidad, fuerzas de van der Waals, nanotubos, capas de grafeno, dispersión de London, teoría de perturbaciones intermoleculares, software químico

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