Hírfolyam
Az Élvonal kiválósági program nyertesei közt a Műegyetem
2017. 11. 15.Sikeres volt a BME kutatócsoportja a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal pályázatán, így 150 millió forintot fordíthat a modern elméleti kémia területén zajló vizsgálatokra.
„A kvantumkémia fő kihívása, hogy olyan számításokat végezzünk, amelyekkel kiválthatóak a kísérletek, megmagyarázható, vagy előre jelezhető, hogy egy kémiai reakció milyen sebességgel megy végbe, ha egyáltalán lejátszódik” - beszélt szakterületének nehézségéről és egyben szépségéről a bme.hu kérdésére Kállay Mihály, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék vezetője, akinek kutatócsoportja a napokban nyert jelentős összegű támogatást a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFI) Élvonal kiválósági programban. „Mi olyan módszereket fejlesztünk, amelyekkel minél pontosabban válaszolhatunk ezekre a kérdésekre. Az eddigi kutatásainkban a sok atomból álló molekulák energiáját számoltuk, amellyel főként közelítő termodinamikai értékeket kaphattunk meg. Jövőbeli célunk a molekuláris tulajdonságok megismerése, amelyhez további egyenleteket kell megoldanunk. Az Élvonal pályázatának forrásából ezeket az egyenleteket szeretnénk kidolgozni, implementálni és a módszereket tesztelni” – hangsúlyozta a kutató.
|
A Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFI) első ízben meghirdetett, 3 milliárd forint keretösszegű Élvonal kiválósági programban tizenkét kutatócsoport-vezető nyert el egyenként 150-300 millió forint közötti forrást. A támogatás a következő öt évben kutatócsoport létrehozására vagy bővítésére, és világszínvonalú eredményeket ígérő felfedező kutatási projektek magyarországi megvalósítására fordítható. A támogatói döntés anonim szakértők és testületek többszintű értékelése, valamint a pályázók személyes prezentációja alapján született meg. Minden benyújtott pályázatot először az NKFI Hivatal által a szakterületi kollégiumok javaslatai alapján felkért négy-négy, köztük legalább egy külföldi, anonim szakértő értékelt. Ennek alapján a szakterületi kollégiumok által javasolt szakértői csoport a pályázatokat a pályázati kiírás kiválasztási kritériumai szerint egyenként értékelte, majd a legjobb húsz kiválasztott pályázót személyes prezentáción is meghallgatta. A szakértői csoport a prezentációkat követően tett javaslatot a döntésre. Az ötéves projektperiódus lejárta után a mostani kedvezményezettek további támogatást csak újabb pályázattal nyerhetnek el, nyílt versenyben megmérkőzve az akkori élvonalbeli pályázókkal. A műegyetemi szakemberek közül Kállay Mihály kutatócsoportja a „Pontos tulajdonságok nagy molekulákra” című pályázattal nyert több mint 150 millió forintot. |
A Kállay Mihály által irányított kutatók ún. korrelációs módszereket használnak, ami a nevét az elektronok korrelációs kölcsönhatásáról kapta. Ekkor a hullámfüggvény, vagyis az összes elektron helykoordinátáitól függő függvényt felhasználva végeznek számításokat. „Az általunk fejlesztett ún. lokális korrelációs módszerekkel dolgozunk: ezek azon alapulnak, hogy az elektronok közötti gyenge kölcsönhatásokat elhanyagoljuk, mert minél messzebb van két elektron egymástól, annál kisebb ilyen típusú kölcsönhatás van közöttük” – magyarázta a kutató. „Ha ezeket a közelítéseket bevezetjük, akkor a nagyméretű molekulák esetében is tudunk az energiára vonatkozó értéket számolni” – tette hozzá.
Ez a legalapvetőbb kvantumkémiai paraméter: a kutatócsoportok versengenek a minél több atomból álló molekulák energiájának meghatározásáért. A BME kutatói tavalyelőtt túllépték az ezeratomos, tavaly pedig a kétezer atomos határt. A világrekord is az övék, a 2380 atomból álló HIV-integráz elnevezésű enzim energiájának értékét határozták meg.
„Eddigi legjobb eredményünk egyben a világrekord is, de éppen most dolgozunk saját rekordunk megdöntésén, azaz még pontosabb értéket számolunk a molekulára.” (A kutatásokról tavaly a bme.hu is beszámolt – szerk.) A műegyetemi kutatócsoport egy másik, az ún. sűrűségfunkcionál elméletre épülő módszerrel is foglalkozik, amelynek alkalmazása során az elektronsűrűséget határozzák meg, majd ebből számolnak energiát. „Ez egyszerű módszer, de mégsem lehet a számunkra megfelelő pontosságot elérni általa. A sűrűségfunkcionál módszerek egy többé-kevésbé empirikus funkcionálon alapulnak, ami a sűrűséghez hozzárendeli az energiát: ennek a funkcionálnak a matematikai alakját és empirikus paramétereit szeretnénk új módszerekkel javítani.” – számolt be a tervekről Kállay Mihály. Az energia ismerete azonban önmagában kevés, ezért más molekuláris tulajdonságok, pl. a molekulaszerkezet meghatározása is cél.
„A szükséges egyenleteket levezetni nagyon nehéz, programozni pedig még nehezebb. A cél, hogy pontos molekulaszerkezetet, dipólus-momentumot, spektrumokat tudjuk számolni, a molekulák gerjesztett állapotait tudjuk kezelni” – ismertette a törekvések részleteit Kállay Mihály.
Az Élvonal program során elnyert támogatás csak kis mértékben érint infrastrukturális beruházásokat. Főként a meglévő és jól kihasznált számítógépes klaszter amortizálódott elemeinek kicserélését tudják majd megvalósítani, illetve jut még forrás a kutatócsoport egy részének bérére is.
| A kutatócsoport tagjai: Kállay Mihály csoportvezető, Csontos József tudományos főmunkatárs, Rolik Zoltán tudományos munkatárs, Mezei Pál és Nagy Péter tudományos segédmunkatárs, Ganyecz Ádám, Hégely Bence, Mester Dávid és Samu Gyula PhD hallgató, Brátán János technikus, Csóka József és Szabó Bernát hallgató. |
A tanszék a kísérleti kémikus kollégákkal együttműködik és az alkalmazások területén a már megkezdett közös munkákat sem hanyagolja el. „Fluoreszcens jelzőmolekulákat tervezünk, a szerves kémikusokkal, és a polimereket kutató kollégákkal pedig folyamatosan együtt dolgozunk, segítünk a kísérleteket értelmezésében” – sorolta a folyamatban lévő projekteket a tanszékvezető. „Reméljük, hogy a fiatal tehetségek közül sokan a jövőben is ezt a területet fogják választani. Fontosnak tartom, hogy az Élvonal pályázat által elnyert támogatás mellett a Lendület programban megkezdett kutatásaink se álljanak le: számítunk a Lendület csoportunk további finanszírozására” – beszélt a jövőről Kállay Mihály.
HA - GI
Fotó: Takács Ildikó