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    Prof. Dr. B. Engels

    Globale Optimierung

    In der Natur nehmen Moleküle, z.B. Proteine, ihre energetisch günstigste Geometrie an. Während sie für viele Systeme experimentell bestimmt werden kann, ist sie für andere unbekannt. Möchte man jedoch die Eigenschaften dieser Systeme berechnen, muss man die in der Natur angenommene Geometrie kennen, da die Eigenschaften natürlich von der räumlichen Anordnung abhängen.
    Algorithmen zur Bestimmung dieser energetisch günstigsten Geometrie nennt man „Globale Optimierungs Algorithmen“, da das globale Minimum bestimmt werden soll.
    Unser Ansatz beruht auf einem „Tabu-Search-Algorithmus, den wir mit einigen anderen Ansätzen kombiniert haben, so dass er extrem effizient ist.
    Ein wesentlicher Punkt unserer zukünftigen Arbeiten ist die Entwicklung von Algorithmen, die nicht einfach „brute force“ agieren, sondern auf chemischer bzw. physikalischer Intuition aufbauen.
    Spannend hierbei ist die Frage, welche Intuitionen gibt es, welche sind wichtig, und wie bildet man sie in Algorithmen ab. Damit wollen wir unsere Ansätze vorantreiben und z.B. neue Kraftfelder entwickeln.

    Optimiertes Kraftfeld für π-π Wechselwirkungen

    Wir entwickeln derzeit ein molekülspezifisches Kraftfeld mit dem die Dimerisierungsenergien genauer quantenmechanischer Rechnungen (SAPT) für π-π-Wechselwirkungen wesentlich exakter reproduziert werden können als mit gewöhnlichen Kraftfeldern.

    Benzol Dimer

    Links: Gesamtenergie der nichtbindenden Wechselwirkung
    Rechts: elektrostatischer Anteil der nichtbindenden Wechselwirkung 

     

    CAST

    Zur Optimierung von Molekülstrukturen nutzen wir das Programmpaket CAST, welches in unserer Gruppe entwickelt wird. CAST kann dabei unterschiedliche Aufgaben wie Konformationssuche, Solvatisierung, Proteinfaltung oder die Suche nach intramolekularen wasserstoffverbrückten Ringen übernehmen.

    Kontakt

    Professur für Theoretische Chemie am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
    Emil-Fischer-Straße 42
    Campus Hubland Nord
    97074 Würzburg

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    Hubland Nord, Geb. 42