Nový profesor teoretickej chémie spôsobuje revolúciu vo výskume materiálov!

Nový profesor teoretickej chémie spôsobuje revolúciu vo výskume materiálov!

Tim Neudecker výrazne rozšíril svoje výskumné aktivity na univerzite v Brémach a teraz je na ceste stať sa riadnym profesorom na katedre biológie a chémie. Po tom, čo v roku 2019 prevzal profesúru teoretickej chémie, bola táto 21. júla 2025 premenená na riadnu profesúru. Medzitým Neudecker významne prispel k vývoju simulačných metód zameraných na štúdium správania materiálov pri mechanickom namáhaní.

Neudeckerova pracovná skupina prijala vzrušujúcu výzvu zohľadňovať všetky relevantné veľkosti – od jednotlivých molekúl až po makroskopické materiály. Cieľom výskumu je podporiť inovatívne aplikácie v rôznych priemyselných odvetviach. Neudecker vyvíja plasty, ktoré menia farbu, keď sú vystavené mechanickému namáhaniu, čo by mohlo byť obzvlášť dôležité pre stavebný a dopravný priemysel. Jeho skupina sa zaoberá aj výrobou papiera, ktorý má vysokú odolnosť proti roztrhnutiu aj za mokra.

Výskumné priority a inovatívne prístupy

Ústrednou oblasťou výskumu je skúmanie základných otázok o správaní molekúl a materiálov pri vysokotlakových a ťahových experimentoch. Obzvlášť zaujímavá je stabilita biochemických systémov, ktoré sa vyskytujú na morskom dne. Ako uvádza Univerzita v Brémach, vyvinuté simulačné metódy poskytujú základné pochopenie chemických systémov pri mechanickom namáhaní a ukazujú nové perspektívy pre nové materiály.

Neudecker sám vyštudoval chémiu na univerzite vo Frankfurte a doktorát z teoretickej chémie získal na univerzite v Heidelbergu. Dvojročný postdoktorandský pobyt na Kalifornskej univerzite v Berkeley pred nástupom na profesúru určite pomohol rozšíriť jeho odbornosť a medzinárodné kontakty vo vedeckej komunite.

Úloha teoretickej chémie

Teoretická chémia a počítačová simulácia sú kľúčovými nástrojmi pri výskume a vývoji nových materiálov. Umožňujú analyzovať zložité chemické procesy na atómovej úrovni a pochopiť vzťahy medzi štruktúrou a vlastnosťami. Aplikovaním fyzikálnych princípov a matematických modelov možno chemické javy vysvetliť a predpovedať.

Špecializované softvérové ​​nástroje používané v teoretickej chémii zahŕňajú Gaussian na výpočet chemických štruktúr, VMD na vizualizáciu molekulárnych simulácií a CP2K na elektronickú štruktúru molekúl a pevných látok. Tieto programy umožňujú presné predpovede molekulárnych štruktúr a väzbových vlastností, ako aj vývoj na mieru šitých katalyzátorov pre chemický priemysel.

Význam teoretickej chémie je obzvlášť pôsobivý v oblasti výskumu liekov a materiálovej vedy. Na simuláciu zložitých molekúl a ich správania v rôznych podmienkach sú potrebné vysokovýkonné počítače. Navyše, vývoj ako strojové učenie a umelá inteligencia bude v tejto disciplíne v budúcnosti čoraz dôležitejší, čo má potenciál ďalej posunúť výskum.

Kombinácia experimentálnych údajov a počítačových simulácií v teoretickej chémii je nevyhnutná na získanie hlbšieho prehľadu o chemických procesoch a získanie nových poznatkov. Rastúca interdisciplinarita medzi chémiou, fyzikou, matematikou a informatikou otvára vedeckej komunite nové obzory.

Univerzita v Brémach uvádza, že výskum Tima Neudeckera má významnú hodnotu pre vývoj nových materiálov a zodpovedanie základných chemických otázok. Očakáva sa tiež, že jeho práca bude aj v budúcnosti poskytovať významný impulz pre chémiu a príbuzné disciplíny.

Vedomosti zdôrazňuje, že teoretická chémia a počítačové simulácie majú kľúčový význam pre inovatívne materiály a aplikácie, ako je výskum liekov. Neustály ďalší vývoj metód sa preto považuje za nevyhnutný.