RUI: Time-independent excited state methods for computational screening of photoactive materials
RUI:用于光敏材料计算筛选的时间无关激发态方法
基本信息
- 批准号:1664674
- 负责人:
- 金额:$ 29.83万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-05-01 至 2022-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Tim Kowalczyk of Western Washington University is supported by an award from the Chemical Theory, Models and Computational Methods program in the Division of Chemistry to develop simulations that rapidly predict the visible-light absorption, energy conversion, and emission capabilities of organic materials. In these materials, the redirection of light energy into a flow of electrons forms the basis of emerging technologies including flexible solar cells, low-toxicity flow batteries, and noninvasive light-based therapies for the treatment of certain cancers. The research supported by this award fills a critical gap in existing methodology to enable fast computational screening of organic materials according to their photoactivity. Kowalczyk mentors a predominantly undergraduate team of student researchers in the development and application of these simulations to understand the behavior of light-absorbing materials both in isolation and in complex molecular environments. These rapid screening simulations are paired with high-accuracy modeling to uncover the details of how specialized organic dyes use the energy in light to produce the reactive oxygen species that destroy diseased tissue in photodynamic cancer therapy. Kowalczyk is linking demonstrations of simulations developed in this award to a program of undergraduate student-led energy literacy outreach in conjunction with WWU's Institute for Energy Studies.Kowalczyk and coworkers are pursuing rapid simulation strategies for photoactive materials screening through the development, benchmarking assessment, and application of time-independent excited state methods within the density-functional tight-binding (DFTB) formalism. This research seeks to transform the nascent time-independent DFTB (TI-DFTB) approach into a practical, computationally efficient strategy for photoactive materials screening as well as for multi-scale excited-state simulations in condensed phases. The TI-DFTB molecular dynamics simulations developed in this award enable efficient conformational sampling on excited-state potential energy surfaces with a self-consistent, quantum mechanical treatment of the molecular environment. Simple chemical descriptors are extracted from TI-DFTB excited-state simulations to characterize the photosensitization of singlet oxygen by a range of organic chromophores. This award supports the training and mentoring of a diverse group of undergraduate and masters-level research students at a primarily undergraduate institution.
西华盛顿大学的Tim Kowalczyk获得了化学系化学理论、模型和计算方法项目的奖励,以开发快速预测有机材料可见光吸收、能量转换和发射能力的模拟。在这些材料中,将光能重定向为电子流形成了新兴技术的基础,包括柔性太阳能电池、低毒性液流电池和用于治疗某些癌症的非侵入性光疗法。该奖项支持的研究填补了现有方法中的一个关键空白,可以根据其光活性快速计算筛选有机材料。Kowalczyk指导了一个主要由本科生组成的学生研究团队,在这些模拟的开发和应用中了解光吸收材料在孤立和复杂分子环境中的行为。这些快速筛选模拟与高精度建模相结合,揭示了专门的有机染料如何利用光中的能量产生活性氧,从而在光动力癌症治疗中破坏病变组织的细节。Kowalczyk正在将该奖项中开发的模拟演示与一个由本科生主导的能源知识普及项目联系起来,该项目与世界自然大学能源研究所合作。Kowalczyk及其同事正在通过开发、基准评估和应用密度功能紧密结合(DFTB)形式体系中的时间无关激发态方法,寻求光活性材料筛选的快速模拟策略。本研究旨在将新兴的时间无关DFTB (TI-DFTB)方法转化为一种实用的、计算效率高的光活性材料筛选策略,以及凝聚态中的多尺度激发态模拟。该奖项开发的TI-DFTB分子动力学模拟能够在激发态势能表面上进行有效的构象采样,并对分子环境进行自一致的量子力学处理。从TI-DFTB激发态模拟中提取了简单的化学描述符,以表征一系列有机发色团对单线态氧的光敏性。该奖项支持在主要的本科院校培训和指导不同群体的本科生和硕士研究生。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multifactor theoretical modeling of solar thermal fuels built on azobenzene and norbornadiene scaffolds
- DOI:10.1039/d1se00041a
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:5.6
- 作者:Reuben Szabo;Khoa N. Le;T. Kowalczyk
- 通讯作者:Reuben Szabo;Khoa N. Le;T. Kowalczyk
Three-dimensional aromaticity in an antiaromatic cyclophane
- DOI:10.1038/s41467-019-11467-4
- 发表时间:2019-08-08
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Nozawa, Ryo;Kim, Jinseok;Shinokubo, Hiroshi
- 通讯作者:Shinokubo, Hiroshi
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Tim Kowalczyk其他文献
スマネン縮合アセンのシングレットフィッションに関する研究
苏马烯稠合并苯的单线态裂变研究
- DOI:
- 发表时间:
2018 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Ryo Nozawa;Jinseok Kim;Juwon Oh;AnnaKamping;Yemei Wang;Soji Shimizu;Ichiro Hisaki;Tim Kowalczyk;Heike Fliegl;Dongho Kim;Horoshi Shinokubo;渡邊 健一郎,永海 貴識,當波 孝凱,岡田 健治,伊藤 聡一,中野 雅由 - 通讯作者:
渡邊 健一郎,永海 貴識,當波 孝凱,岡田 健治,伊藤 聡一,中野 雅由
ONIOM法を用いた[2Fe-2S]フェレドキシンの水素結合とイオン化ポテンシャルの相関に関する理論研究
ONIOM法理论研究[2Fe-2S]铁氧还蛋白氢键与电离势相关性
- DOI:
- 发表时间:
2018 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Ryo Nozawa;Jinseok Kim;Juwon Oh;AnnaKamping;Yemei Wang;Soji Shimizu;Ichiro Hisaki;Tim Kowalczyk;Heike Fliegl;Dongho Kim;Horoshi Shinokubo;渡邊 健一郎,永海 貴識,當波 孝凱,岡田 健治,伊藤 聡一,中野 雅由;江良 伊織,多田 隼人,青木 笙悟,寺本 玲奈,北河 康隆,中野 雅由 - 通讯作者:
江良 伊織,多田 隼人,青木 笙悟,寺本 玲奈,北河 康隆,中野 雅由
Small-molecules-activation by the 1,2- and 1,4-Digermabenzenes
1,2- 和 1,4-二甲苯的小分子活化
- DOI:
- 发表时间:
2019 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Ryo Nozawa;Jinseok Kim;Juwon Oh;AnnaKamping;Yemei Wang;Soji Shimizu;Ichiro Hisaki;Tim Kowalczyk;Heike Fliegl;Dongho Kim;Horoshi Shinokubo;Takahiro Sasamori - 通讯作者:
Takahiro Sasamori
Tim Kowalczyk的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Tim Kowalczyk', 18)}}的其他基金
CAREER: Theory-Guided Design of Porous Organic Frameworks for Energy Conversion and Storage
职业:用于能量转换和存储的多孔有机框架的理论指导设计
- 批准号:
1848067 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
SERS探针诱导TAM重编程调控头颈鳞癌TIME的研究
- 批准号:82360504
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
华蟾素调节PCSK9介导的胆固醇代谢重塑TIME增效aPD-L1治疗肝癌的作用机制研究
- 批准号:82305023
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于MRI的机器学习模型预测直肠癌TIME中胶原蛋白水平及其对免疫T细胞调控作用的研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
结直肠癌TIME多模态分子影像分析结合深度学习实现疗效评估和预后预测
- 批准号:62171167
- 批准年份:2021
- 资助金额:57 万元
- 项目类别:面上项目
Time-lapse培养对人类胚胎植入前印记基因DNA甲基化的影响研究
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
萱草花开放时间(Flower Opening Time)的生物钟调控机制研究
- 批准号:31971706
- 批准年份:2019
- 资助金额:59.0 万元
- 项目类别:面上项目
Time-of-Flight深度相机多径干扰问题的研究
- 批准号:61901435
- 批准年份:2019
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Finite-time Lyapunov 函数和耦合系统的稳定性分析
- 批准号:11701533
- 批准年份:2017
- 资助金额:22.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
建筑工程计划中Time Buffer 的形成和分配 – 工程项目管理中的社会性研究
- 批准号:71671098
- 批准年份:2016
- 资助金额:48.0 万元
- 项目类别:面上项目
光学Parity-Time对称系统中破坏点的全光调控特性研究
- 批准号:11504059
- 批准年份:2015
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
WIREFRAME (Workflows in Independent Real-time Enterprises For Research in Arts, Media, and Entertainment)
WIREFRAME(艺术、媒体和娱乐研究的独立实时企业中的工作流程)
- 批准号:
10070337 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Collaborative R&D
Real time risk prognostication via scalable hazard trees and forests
通过可扩展的危险树和森林进行实时风险预测
- 批准号:
10655749 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
A coordinate-independent theory for multi-time-scale dynamical systems
多时间尺度动力系统的坐标无关理论
- 批准号:
DP220101817 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Discovery Projects
SCC-IRG Track 2: Independent Real-Time Sensing Data to Support Community Well-Being
SCC-IRG 第 2 轨:独立实时传感数据支持社区福祉
- 批准号:
2125319 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Standard Grant
An Independent Test of the Hubble Constant Tension with Time-Delay Cosmography
时滞宇宙学对哈勃恒定张力的独立测试
- 批准号:
20K14511 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
A Study of Parallel Evolutionary Algorithm Independent to Evaluation Time Variances
与评价时间方差无关的并行进化算法研究
- 批准号:
19K20362 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Aging in the time of COVID: Racism, Isolation, and Meaning
新冠疫情时期的老龄化:种族主义、孤立和意义
- 批准号:
10365002 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Addressing COVID-19 Testing Disparities in Vulnerable Populations Using a Community JITAI (Just in Time Adaptive Intervention) Approach - Phase II
使用社区 JITAI(及时适应性干预)方法解决弱势群体中的 COVID-19 检测差异 - 第二阶段
- 批准号:
10661999 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Device-Independent Acquisition and Real Time Spatiotemporal Analysis of Clinical Electrophysiology Data
临床电生理学数据的独立于设备的采集和实时时空分析
- 批准号:
10225499 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Depressive symptoms in adolescence: The independent and interactive influences of genetics and physical activity over time
青春期抑郁症状:随着时间的推移,遗传和体力活动的独立和交互影响
- 批准号:
363372 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 29.83万 - 项目类别:
Operating Grants