Διευθυντής Εργαστηρίου: Σιγάλας Μιχάλης (Καθηγητής)

Γραμματεία Εργαστηρίου: Καραπετά Χριστίνα,  Τηλ. 2310 997732/47,  karape@chem.auth.gr

Το Εργαστήριο Κβαντικής και Υπολογιστικής Χημείας συμπληρώνει 30 χρόνια ζωής.

Το εκπαιδευτικό έργο του εργαστηρίου επικεντρώνεται στην διδασκαλία σε προπτυχιακό επίπεδο θεμάτων που άπτονται των Αρχών της Κβαντικής Χημείας και της Φασματοσκοπίας, της Υπολογιστικής Χημείας, της Μοριακής Μοντελοποίησης και των Εφαρμογών της Μοριακής Συμμετρίας και της Θεωρίας των Ομάδων στη Χημεία.

Το ερευνητικό αντικείμενο του εργαστηρίου είναι σήμερα ένα σημαντικό ερευνητικό εργαλείο μελέτης της δομής και των ιδιοτήτων των μοριακών συστημάτων. Προς τούτο συνδυάζουμε τις αρχές της κλασσικής φυσικής και της κβαντικής θεωρίας και με τη βοήθεια των υπολογιστών προβλέπουμε λεπτομερώς τη δομή της ύλης και τις χημικές διεργασίες. Αποτέλεσμα της έρευνάς μας είναι η κατανόηση του τρόπου που λειτουργεί ο κόσμος μας σε μοριακό επίπεδο, ο σχεδιασμός νέων μορίων με επιθυμητές ιδιότητες αλλά και των διεργασιών σύνθεσης τους.

Η δουλειά μας αλληλεπιδρά ισχυρά με αυτήν των πειραματικών χημικών, καθώς είναι αυτοί οι οποίοι καλούνται να επιβεβαιώσουν τις θεωρητικές μας προβλέψεις αλλά και αυτοί που απευθύνονται σε μας για να ερμηνεύσουν νέα πειραματικά αποτελέσματα. Έτσι, πέρα από τη βασική μας έρευνα που στοχεύει στη βαθιά κατανόηση της δομής και των ιδιοτήτων της ύλης, έχουμε αρκετές συνεργασίες με πειραματικές ομάδες. Αυτές άλλωστε οι συνεργασίες μας εξασφαλίζουν και τις μεγαλύτερες δυνατότητες χρηματοδότησης.

Τα πρόσφατα ερευνητικά μας ενδιαφέροντα είναι ο σχεδιασμός πρόδρομων μορίων για νέα υλικά με ημιαγώγιμες ή υπεραγώγιμες ιδιότητες για χρήση στους τομείς της ηλεκτρονικής και της αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και η μελέτη της συμπεριφοράς των μορίων σε ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο. Επίσης ο σχεδιασμός νέων πολυμερικών υλικών δέσμευσης φαρμάκων με στόχο την σταδιακή και ελεγχόμενη αποδέσμευση τους κατά τη χορήγηση στον άνθρωπο, αλλά και πολυμερών μοριακής αποτύπωσης για επιλεκτική δέσμευση ρύπων από το περιβάλλον.

Τις τελευταίες δεκαετίες βασικό μας εργαλείο είναι και η γραφική απεικόνιση των μορίων και των ιδιοτήτων τους. Τα μοριακά γραφικά. Αυτό μας οδήγησε σε μια παράπλευρη έρευνα που αφορά τη χρήση των μοριακών γραφικών στη χημική εκπαίδευση. Αντικείμενο  της έρευνας αυτής είναι η ανάπτυξη, εφαρμογή και αξιολόγηση εκπαιδευτικών λογισμικών μοριακής οπτικοποίησης για όλα τα επίπεδα εκπαίδευσης. Στο αντικείμενο αυτό μόλις έχουμε ολοκληρώσει ένα μεγάλο χρηματοδοτούμενο πρόγραμμα, ενώ λογισμικά που έχουμε αναπτύξει για την τριτοβάθμια εκπαίδευση χρησιμοποιούνται σε πολλά πανεπιστήμια του εξωτερικού, και στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση στη χώρα μας.

Κβαντική και Υπολογιστική Χημεία

Εφαρμογή υπολογιστικών μεθόδων και τεχνικών, όπως ημιεμπειρικές μέθοδοι, μέθοδοι κβαντικής χημείας από πρώτες αρχές (ab initio), μέθοδοι συναρτησιακού ηλεκτρονιακής πυκνότητας, μέθοδοι μοριακής μηχανικής, μέθοδοι κλασικής και από πρώτες αρχές μοριακής δυναμικής, κβαντικής δυναμικής, κβαντικές στοχαστικές μέθοδοι, μέθοδοι μοριακής πρόσδεσης, κ.α., για τη μελέτη της μοριακής και ηλεκτρονιακής δομής, της θερμοδυναμικής ευστάθειας, της χημικής δραστικότητας και των ηλεκτρικών, μαγνητικών, φασματοσκοπικών και βιοχημικών ιδιοτήτων μορίων και στερεών και γενικότερα χημικών συστημάτων, καθώς και το σχεδιασμό νέων χημικών ενώσεων και υλικών με στοχευμένες ιδιότητες. Ανάπτυξη νέων και εξέλιξη υπαρχόντων μεθόδων και μεθοδολογιών μελέτης της μοριακής δομής και των ιδιοτήτων της. Εφαρμογές μεθόδων χημειομετρίας, νευρωνικών δικτύων, γενετικών αλγορίθμων και κβαντικών αλγορίθμων για τη μελέτη μοριακών συστημάτων. Δόμηση και διαχείριση υπολογιστικών μονάδων υψηλών επιδόσεων προσαρμοσμένων στις απαιτήσεις της υπολογιστικής χημείας.

Εφαρμογές Πληροφορικής στη Χημεία

Ανάπτυξη και χρήση μαθηματικών μεθόδων και εργαλείων πληροφορικής και χημειοπληροφορικής. Ανάπτυξη και χρήση εφαρμογών μετα-επεξεργασίας, μελέτης και οπτικοποίησης χημικών δεδομένων με στόχο την εξαγωγή, ερμηνεία και περαιτέρω επικοινωνία ποσοτήτων χημικού ενδιαφέροντος. Εφαρμογές μεθοδολογιών τοπολογίας και θεωρίας χημικών γραφημάτων, ανάκτησης χημικών πληροφοριών και δεδομένων και αναγνώρισης προτύπων σε μεγάλα σύνολα χημικών δεδομένων. Ανάπτυξη πολυμεσικών και σημασιολογικών πλατφορμών παγκόσμιου ιστού (web) για την επικοινωνία θεμάτων και δεδομένων χημείας και τη χημική εκπαίδευση. Ανάπτυξη και εφαρμογή συστημάτων σύγχρονης και ασύγχρονης από απόσταση εκπαίδευσης. Ανάπτυξη και χρήση μαθηματικών και διαδραστικών προσομοιώσεων χημικών διαδικασιών, πειραμάτων και εργαστηρίων.

 

ΟΝΟΜΑ ΒΑΘΜΙΔΑ ΤΗΛΕΦΩΝΟ
Σιγάλας Μιχαήλ Σιγάλας Μιχαήλ Καθηγητής 231-099-7815
Κουκάρας Εμμανουήλ Κουκάρας Εμμανουήλ Επίκουρος Καθηγητής
Κουταλάς Βασίλης Κουταλάς Βασίλης Μεταδιδάκτορας 231-099-7803