Matfyz získal další ERC grant

Výzkumný projekt Accuracy and precision for molecular solids (APES) je unikátní především kombinací poznatků kvantové chemie s přístupy používanými pro popis pevných látek. Jeho výstupem budou metody, kterými je možné přesně popsat vazebné energie v materiálech, především v molekulárních krystalech, a na jejich základě předpovídat chování látek za specifických podmínek.

„Typický molekulární krystal je vodní led. Voda však může v závislosti na tlaku a teplotě krystalizovat v dalších alespoň 15 fázích. Vazebné energie těchto různých fází se přitom liší jen velmi málo a vypočítat tyto malé rozdíly přesně je velmi obtížné, v principu totiž potřebujeme vyřešit Schrödingerovu rovnici pro celý krystal. V tomto ohledu jsme dosud odkázáni na aproximace, které ovšem negativně ovlivňují kvalitu předpovědi. Naším hlavním cílem je proto vyvinout metodu, která bude velmi přesná i pro výpočet vazebné energie pro celý krystal, ne jen pro několik molekul,“ upřesňuje dr. Klimeš.

Metody, na jejichž vývoji začne dr. Klimeš a jeho čtyřčlenný tým od ledna příštího roku pracovat, budou uplatnitelné při studiu materiálů a různých systémů – od zmíněných molekulárních krystalů, jako jsou léčiva, přes fotovoltaiku až po pevné látky, jako jsou materiály pro baterie. „U léčiv se hojně vyskytuje tzv. polymorfismus čili vlastnost látek krystalizovat v různých strukturách i při stejném tlaku a teplotě. Možné polymorfy je třeba znát, protože se v těle mohou chovat jinak,“ říká dr. Klimeš. Další aplikací je popis fázového diagramu dané látky, který je považován za jakýsi svatý grál simulací. „Možnost dělat důvěryhodné předpovědi pro stabilitu různých fází je důležitá pro pochopení chování látek za tlaků, které nejsou dosažitelné experimentálně, například pro pochopení složení plášťů Neptunu a Uranu nebo pro vysokotlaké fáze vodíku a dalších látek,“ doplňuje mladý vědec.

Dr. Klimeš vystudoval biofyziku a chemickou fyziku na Matematicko-fyzikální fakultě, doktorskou práci v oboru chemie pod vedením dr. Angelose Michaelidese, úspěšného žadatele dvou ERC grantů, obhájil na University College London. V současnosti působí na Katedře chemické fyziky a optiky. Kromě prestižního grantu ERC v nedávné době získal také univerzitní grant Primus pro projekt přesného popisu molekulární adsorpce. Podílí se také na vývoji programu VASP, světově nejpoužívanějšího programu určeného pro simulace materiálů a fázových rozhraní.

– OMK –