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Quantum chemical methods for studying photoinitiated processes in biological systems

Quantum chemical methods for studying photoinitiated processes in biological systems
研究生物系统中光引发过程的量子化学方法
批准号:
1213614
负责人:
Spiridoula Matsika
金额:
$41.1万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2012
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2012-07-15 至 2015-06-30

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
天普大学的Spiridoula Matsika得到了化学系化学理论,模型和计算方法项目的支持,以开发和使用理论模型来理解生物系统中的光引发现象。 Matsika和她的研究小组开发了用于激发态和锥形交叉点的有效量子化学方法,这在研究光引发过程中至关重要。所提出的方法通过使用从高重数态获得的自然轨道代替传统的多构型轨道,提高了多参考构型相互作用(MRCI)的效率。 初步结果表明,这种方法大大降低了计算成本相比,传统的MRCI的准确性没有损失。目前也正在为这种方法开发替代品。环境的影响是考虑到混合量子力学/分子力学(QM/MM)的方法。 开发后,开发的方法将用于研究π-堆叠的核碱基中的光物理和光化学事件。这项工作有助于我们了解DNA如何与紫外线辐射相互作用。光引发的过程,这项工作的主要重点,在光合作用,视觉,光化学损伤和DNA修复中发挥重要作用。Matsika的研究对于研究生物系统中的光引发过程非常有用。 该方法将在公开可用的计算软件中实现。 来自物理科学和本科生中代表性不足的群体的学生是PI研究团队不可或缺的一部分。
英文摘要
Spiridoula Matsika of Temple University is supported by an award from the Chemical Theory, Models and Computational Methods program in the Chemistry division to develop and use theoretical models to understand photo-initiated phenomena in biological systems. Matsika and her research group develop efficient quantum chemical methods for excited states and conical intersections, which are essential in studying photo-initiated processes. The proposed methods enhance the efficiency of multireference configuration interaction (MRCI) by using natural orbitals obtained from a high multiplicity state instead of the traditional multi-configurational orbitals. Initial results show that this approach reduces the computational cost significantly compared to traditional MRCI without loss of accuracy. Gradients are also being developed for this method. The effect of the environment is taken into account by a hybrid quantum mechanics/ molecular mechanics (QM/MM) method. When developed, the developed methods will be used to study photophysical and photochemical events in pi-stacked nucleobases. This work contributes to our understanding of how DNA interacts with UV radiation. Photo-initiated processes, a primary focus of this work, play an important role in photosynthesis, vision, and photochemical damage and repair in DNA. Matsika's research is very useful in studying photo-initiated processes in biological systems. The methodology will be implemented in publicly available computational software. Students from groups that are under-represented in the physical sciences and undergraduate students are an integral part of the PI's research team.
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会议论文
Quantum Chemical Methods for Studying Photon and Electron Driven Processes
  • 批准号:
    2303111
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $48.46万
  • 财政年份:
    2023
  • 负责人:
    Spiridoula Matsika
  • 依托单位:
Collaborative Research: Understanding Ultrafast Observables
  • 批准号:
    2102066
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $23.4万
  • 财政年份:
    2021
  • 负责人:
    Spiridoula Matsika
  • 依托单位:
Quantum chemical methods for studying photon and electron driven processes
  • 批准号:
    1800171
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 资助金额:
    $45.0万
  • 财政年份:
    2018
  • 负责人:
    Spiridoula Matsika
  • 依托单位:
Quantum chemical methods for studying photon and electron-driven processes
  • 批准号:
    1465138
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 资助金额:
    $48.0万
  • 财政年份:
    2015
  • 负责人:
    Spiridoula Matsika
  • 依托单位:
国内基金
海外基金
NbZrTi基多主元合金中化学不均匀性对辐照行为的影响研究
  • 批准号:
    12305290
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    苏钲雄
  • 依托单位:
中性粒细胞在体内条件下重编程为造血干祖细胞的研究
  • 批准号:
    92068101
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    程林
  • 依托单位:
小鼠大脑中嗅受体olfr544的表达及其在阿尔茨海默氏病模型中的功能研究
  • 批准号:
    32060167
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    陈倩
  • 依托单位:
小分子化合物促进肝细胞增殖和肝脏再生的研究
  • 批准号:
    32000504
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    郭任
  • 依托单位: