Electron transfer on electrified heterogeneous interfaces with redox metalloproteins
Project goals
Proteins containing transition metal atoms play crucial role in charge-transfer processes in living organisms. Electronic properties of such metalloproteins, important for understanding of their functionalities as well as for their bioelectronic applications, are experimentally studied mostly by electrochemical methods, i.e. on the heterogeneous electrode/protein interfaces. However, atomistic and electronic structure of these interfaces are often unclear preventing understanding of the transport processes in details. Aim of this project is to design computer-simulation-based methodology able to explain relations among atomistic structure of the interfaces, their electronic properties and kinetics of the electron transfer in various environments. The simulations will be performed by non-equilibrium molecular dynamics combined with quantum-mechanical approaches based on density functional theory. The project should contribute to elucidation of charge transfer on the heterogenous biointerfaces which is important not only from fundamental point of view but also for further applications.
Keywords
electron transfermetalloproteinelectrochemistryheterogeneous interfacemolecular dynamicsdensity functional theorymolecular electronics
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
SGA0202000002
Main participants
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
20-02067Y
Alternative language
Project name in Czech
Přenos elektrického náboje na nabitých heterogenních rozhraních s redoxními metaloproteiny
Annotation in Czech
Proteiny obsahující atomy transitních kovů neboli metaloproteiny hrají klíčovou roli pro přenos náboje v živých organismech. Elektronické vlastnosti metaloproteinů, důležité pro pochopení jejich funkčnosti i pro jejich využití v bioelektronice, jsou experimentálně studovány převážně elektrochemickými metodami, tedy na heterogenním rozhraní mezi elektrodou a proteinem. Přesná atomární a elektronová struktura těchto rozhraní je ovšem často nejasná, což znemožňuje detailnější chápání transportních procesů. Cílem tohoto projektu je vytvořit metodologii založenou na počítačových simulacích schopnou popsat vztah mezi adsorpční strukturou proteinu, jeho elektronovými vlastnostmi na rozhraní a kinetikou přenosu elektrického náboje v různých prostředích. Simulace budou realizovány pomocí technik klasické nerovnovážné molekulární dynamiky a kvantově mechanických přístupů především s využití teorie densitních funkcionálů. Projekt by měl přispět k vyjasnění mechanismu přenosu náboje na těchto rozhraních, jehož objasnění je důležité nejen z hlediska základního výzkumu, ale také pro aplikace.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
—
OECD FORD - another secondary branch
—
BE - Theoretical physics
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project has been successful in all respects, as evidenced by a number of high quality publications, international cooperation, education of PhD and Bachelor students, and international presentations at conferences. The financial management was OK.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2020
Realization period - end
Jun 30, 2023
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-GA0-GJ-U
Data delivery date
May 21, 2024
Finance
Total approved costs
7,057 thou. CZK
Public financial support
7,057 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 057 CZK thou.
Public support
7 057 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Solution period
01. 01. 2020 - 30. 06. 2023