Implementace krystalografického modelu “Teorie atomů v molekule” do programu JANA2020 pro experimentální určení rozložení elektronové struktury chemických vazeb molekul.
Cíle projektu
Hlavním cílem projektu je implementace krystalograficko-matematického modelu „Atomy v molekule“, do standardního multipólového upřesnění v programu Jana2020. Tento nástroj bude následně využit k určení elektronové struktury boranových klastrů a boranových Lewisovských superkyselin, čímž dojde po téměř padesáti letech k experimentálnímu ověření teoreticky předpovězené existence vícestředových dvouelektronových vazeb. Projekt je rozdělen na dosažení několika dílčích cílů: Cíl 1: Implementace modulu „Atomy v molekule” do programu JANA2020 : Nový modul se bude zabývat popisem topologie molekulární nábojové distribuce po vzoru teorie odvozené Baderem (R.F.V. Bader, 1990, ISBN: 9780198558651). V souladu s touto teorií zavedeme gradientní vektorové pole nábojové hustoty, což nám umožní kvalitativně i kvantitativně porozumět její topologii. Nábojová distribuce tedy bude získána z reálných naměřených intenzit bez jakýchkoli předpokladů nebo zanedbání. Jako modelové molekulární systémy jsme vybrali látky obsahující atomy boru, protože různorodost vazebných vlastností těchto sloučenin představuje ideální příklad pro vývoj nové experimentální metody studia chemických vazeb. Změřená elektronová hustota vybraných sloučenin umožní symbiózu mezi primárními koncepty experimentální chemie a výpočetní chemií a umožní tak porozumět vlastnostem hmoty na molekulární úrovni nebo je dokonce předpovědět, což je jeden z fundamentálních úkolů chemie vůbec. Nový modul zavede: (i) tzv. kritické body v elektronové hustotě, což jsou body v prostoru, kde je gradientem elektronové hustoty nulový vektor. Existují 4 typy stabilních kritických bodů, z nichž je každý asociovaný s konkrétním elementem struktury – kritický bod jádra, vazby, kruhu a klece. Pomocí této teorie lze tedy říci nejen, že atomy v molekulách existují, ale také, že mohou být spojeny dohromady a vytvářet struktury obsahující řetězce, prstence a klece.
Klíčová slova
multipole refinementdiffractionboron compoundsthree-center two-electron bond
Veřejná podpora
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Program
INTER-EXCELLENCE II
Veřejná soutěž
SMSM2025LU001
Hlavní účastníci
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
MSMT-335/2025-29
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Implementation of the model
Anotace anglicky
The main goal of the project is the extension of the experimental method of X-ray diffraction on a single crystal for the direct determination of electronic and bonding properties of molecules. A new module will be implemented into the freely available JANA2020 program, which, using the crystallographic-mathematical theorem "Atoms in Molecule", will calculate the binding parameters from real data in a given crystal using a completely new unconventional approach, and not just using theoretical predictions, as is common now. This sophisticated tool will be used for two-electron bond (Nobel Prize for Chemistry, 1976) present in borane clusters, and also for understanding the bonding and electronic properties of coordinatively unsaturated compounds with one by a boron atom exhibiting the properties of Lewis superacids. The result will be experimental confirmation of quantum-chemical calculations performed on specific molecules containing one or more boron atoms. The created software tool will be applicable in general and will bring the possibility of understanding the bonding and electronic properties of molecules from many branches of chemical sciences using commonly available data from single crystal X-ray diffractometers.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - vedlejší obor
—
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)BM - Fyzika pevných látek a magnetismus
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 3. 2025
Ukončení řešení
31. 12. 2027
Poslední stav řešení
Z - Začínající víceletý projekt
Poslední uvolnění podpory
—
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP25-MSM-LU-R
Datum dodání záznamu
5. 2. 2025
Finance
Celkové uznané náklady
11 051 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
11 051 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
11 051 tis. Kč
Statní podpora
11 051 tis. Kč
100%
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Doba řešení
01. 03. 2025 - 31. 12. 2027