Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

More documents

Recommendations

Info

sig den øgede kompleksitet, når der er mange atomer og elektroner i molekylet, og det uoverskuelige scenarium når fl ere molekyler interagerer med hinanden, med metaloverfl ader eller med andre komplicerede men realistiske systemer. Med mere end ca. 100 atomer og de tilhørende elektroner bliver ab initio beregningerne for store, og det vil da ofte være bedre at benytte den anden metode, kendt under navnet DFT. I stedet for at beskrive hver enkelt elektron med matematiske funktioner kan DFT beskrive den samlede elektrontæthed i molekylet. DFT blev opfundet af Pierre Hohenberg og Walter Kohn i 1964. Sidstnævnte fi k i 1998 nobelprisen i kemi for hans arbejde. DFT er i dag en særdeles anvendt metode inden for computerkemi. Valg af metode Et vigtigt element i computerkemien ligger i at vælge den mest fornuftige metode til sine beregninger. Der er altid et dilemma mellem beregningens nøjagtighed og hvor lang tid den må tage. Til store molekyler, som f.eks. proteiner eller DNA, tillader selv vore dages computerkraft ikke, at beregningerne udføres med metoder der direkte er baseret på Schrödinger ligningen (hverken ab initio eller DFT). Dette har ført til udviklingen af den såkaldte molekylmekanik, hvor elektronerne i bindinger mellem atomer simpelthen erstattes af simple matematiske udtryk, eksempelvis Hooke’s lov for en fjeder (fi gur 6), der beskriver energien som funktion af bindingsafstanden kvadreret. Det er umiddelbart en meget grov tilnærmelse til virkeligheden, men det har vist sig i mange tilfælde at give fornuftige resultater. Desværre giver metoden ikke mulighed for at studere reaktioner, som pr. defi nition kræver brydning af bindinger. Med et simpelt 2. grads polynomium vil energien bare vokse uendeligt, når bindingen enten strækkes eller komprimeres, og den vil aldrig kunne brydes. Energi Energi=k(r-r 0) 2 Figur 6: Her er illustreret beskrivelsen af binding mellem atomer i molekylmekanik, som kan klares med et simpelt 2. grads polynomium. Som et eksempel på anvendelsen af molekylmekanik har vi valgt at kigge nærmere på dobbelt-helix strukturen for DNA, foreslået af Watson og Crick i 1953. For at have en ”naturlig” struktur til sammenligning har vi hentet strukturen med koden 1LA8 fra ”Protein Data Bank” (www.pdb.org), der indeholder i alt 13 nukleotid-enheder (fi gur 7). Til venstre er den oprindelige struktur, som er blevet bestemt vha. kernemagnetisk resonans spektroskopi (NMR), mens strukturen til højre er beregnet ved brug af molekylmekanik. Der er mange ligheder mellem de to strukturer, og i det store hele er molekylmekanik en god metode til at beskrive strukturen af biologiske molekyler. Desværre er kemikere oftere interesseret i at kunne beskrive reaktioner mellem fl ere molekyler, og i disse tilfælde er det nødvendigt med en mere avanceret metode som f.eks. DFT. r Bindingsafstand (r-r 0 ) Computerkemi – en opdagelsesrejse in silico 79
80 Figur 7. To DNA-fragmenter hvis struktur er blevet bestemt med henholdsvis NMR (til venstre) og molekyl-mekaniske beregninger (til højre) Figur 8 illustrerer forskellene på de nævnte metoder ved at afbilde beregningsnøjagtigheden som en funktion af størrelsen på de molekyler, der kan behandles. DFT er utroligt effektivt til systemer i ”mellemstørrelsen” (ca. 20-1000 atomer), og mange interessante problemstillinger kan beskrives med denne metode. Biologiske makromolekyler som DNA og proteiner Nøjagtighed Ab Initio DFT Molekyl-mekanik
Page 1 and 2:
Nye Kemiske Horisonter
Page 5 and 6:
Stor tak til Carlsbergs Mindelegat
Page 7 and 8:
Er du også på vej mod mod nye kem
Page 10 and 11:
Af ph.d. studerende Anne Mette Frey
Page 12 and 13:
Alternative energikilder I dag fi n
Page 14 and 15:
Oxygen Fuldstændig forbrænding Ov
Page 16 and 17:
Kapitlets forfattere: Fra venstre p
Page 18 and 19:
Tabel 1. I tabellen ses hvor meget
Page 20 and 21:
Plantebestanddele Vigtige byggesten
Page 22 and 23:
kelforurening og store lugtgener. D
Page 24:
har en stor betydning for luftkvali
Page 27 and 28:
26 Af ph.d. studerende Lars Ulrik N
Page 29 and 30: 28 F O + O H N NH Figur 3. I fi gur
Page 31 and 32: En bakterie kommer ind i kroppen Kr
Page 33 and 34: 32 HOOC NH2 Ab 38C2 HOOC NH O Figur
Page 35 and 36: 34 Organokatalyse Som vi så i forr
Page 37 and 38: 36 Som det ses i fi gur 10, er den
Page 39 and 40: 38 O O Ved reduktion af en dobbeltb
Page 41 and 42: 40 Ved reaktionen vist på fi gur 1
Page 44 and 45: Af civilingeniør-studerende Andrea
Page 46 and 47: Ioniske væsker er - i modsætning
Page 48 and 49: Hvorfor er ioniske væsker væsker?
Page 50 and 51: mindelige fysiske egenskaber sammen
Page 52 and 53: afsvovlet diesel
Page 54 and 55: teressante. Ioniske væsker har nem
Page 56 and 57: Ofte består homogene katalysatorer
Page 58: Figur 11. Ved BASF’s BASIL proces
Page 61 and 62: 60 Af specialestuderende Sofi e Egh
Page 63 and 64: 62 Disse tetraedre danner 3-dimensi
Page 65 and 66: 64 Et reaktionsskema for udskiftnin
Page 67 and 68: 66 kan foregå inde i strukturen. I
Page 69 and 70: 68 Katalysatorer til en drømmereak
Page 71 and 72: 70 Zeolitter i fremtiden Verden ove
Page 74 and 75: Computerkemi - en opdagelsesrejse i
Page 76 and 77: Tempoet gjorde det umuligt at forud
Page 78 and 79: Figur 3: De to systemer, som kunne
Page 82 and 83: Kapitlets forfattere: Civilingeniø
Page 84 and 85: Vi har også gennemført nogle bere
Page 86 and 87: Bæredygtig kemi i fremtiden 85
Page 88: Figur 19. Det sidste TS-kompleks er
Page 91 and 92: 90 Af ph.d. studerende Johan Hygum
Page 93 and 94: 92 1.000.000 € 100.000 € 10.000
Page 95 and 96: 94 spalter vand (fi gur 3). For nyl
Page 97 and 98: 96 Eddikesyre 2,4 Mtons 12% MTBE 9,
Page 99 and 100: 98 O NH3, H2O2 katalysator Figur 8.
Page 101 and 102: 100 HO O HO OH HO O OH Figur 9. Str
Page 103 and 104: 102 HO HO O H 2N O Figur 11. Syntes
Page 105 and 106: 104 DDT (Dichlordiphenyltrichloreth
Page 107 and 108: 106 ihjel. Et sekundært pesticid k
Page 109 and 110: 108 Tabel 1. Top-10 over de mest s
Page 111 and 112: 110 H 3C Figur 16. Tidlige HMGR-hæ
Page 113 and 114: 112 H 3C H 3C O HO H H O O O Figur
Page 115 and 116: 114 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 117 and 118: 116 af sygdommen. En tidligere bete
Page 119 and 120: 118 Me O Ph N Ph Figur 3. Semisynte
Page 121 and 122: 120 Isolation Et naturstof isoleres
Page 123 and 124: 122 O O H HO OH OH OH HO OH O OH Ph
Page 125 and 126: 124 Epothilone A og B Flere interes
Page 127 and 128: 126 til for at holde den usynlige t
Page 129 and 130: 128 O H N SiMe2t-Bu S S Figur 13. M
Page 131 and 132:
130 sistens er et problem, der ikke
Page 133 and 134:
132 tibiotikum med en hidtil uovert
Page 135 and 136:
134 Solceller - et strålende svar
Page 137 and 138:
136 den, nemlig 1,7·10 5 TW. Hvis
Page 139 and 140:
138 Solceller i praksis Inden for s
Page 141 and 142:
140 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 143 and 144:
142 Siliciumsolceller Langt den mes
Page 145 and 146:
144 hvorved der dannes et elektron-
Page 147 and 148:
146 sorbere synligt lys således, a
Page 149 and 150:
148 Kan man fi lme en kemisk reakti
Page 151 and 152:
150 Kemi - hvad er det? Før vi gå
Page 153 and 154:
152 hvilket ledte ham til opdagelse
Page 155 and 156:
154 Kapitlets forfattere er fra ven
Page 157 and 158:
156 Figur 4. Skematisk illustration
Page 159 and 160:
158 Eksempel 1. Det første trin i
Page 161 and 162:
160 alise-ringer af processen, dvs.
Page 163 and 164:
162 Bæredygtig kemi i fremtiden
Page 165 and 166:
164 Af civilingeniør-studerende Na
Page 167 and 168:
166 Hvad er polymerer? Polymerer er
Page 169 and 170:
168 Bæredygtig kemi i fremtiden Fi
Page 171 and 172:
170 DBS - PPy Figur 7. Polypyrrol d
Page 173 and 174:
172 Cyklisk Voltammetri (CV) Metode
Page 175 and 176:
174 Faktorer der påvirker ionvandr
Page 177 and 178:
176 Kationstørrelse og valens: Det
Page 179 and 180:
178 100 80 60 40 20 Kraft pr. Areal
Page 181 and 182:
180 Ordliste aldolase enzym der kat
Page 183:
182 phenylringe benzenringe polypep
show all

Nye Kemiske Horisonter - Danmarks Tekniske Universitet: Kemisk ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?