Virtuális kísérletek a kvantumkémiában

Péter a doktori fokozat megszerzése után 2015-ben csatlakozott a Műegyetemen működő ún. MRCC nevű kvantumkémiai programcsomagot fejlesztő csoporthoz. Az utóbbi években elméleti és számításos kémiai módszerek pontosságának és felhasználhatóságának fejlesztését és ezek kémiai alkalmazhatóságát vizsgálta. Kutatásának jelentőségét tovább erősíti, hogy számos tudományos díj mellette elnyerte az MTA Akadémiai Ifjúsági Díját is. Pályamunkájának címe: „Összetett molekuláris folyamatok modellezése saját fejlesztésű, kimagasló pontosságú és hatékonyságú elméleti kémiai módszerekkel”.

A szimulációs programok a molekuláris folyamatok atomi szintű megértésének egyik alapvető eszközévé váltak. A kísérleti adatok korlátozottságát áttörve számításos modellezéssel kiegészíthetők, értelmezhetők vagy akár részben ki is válthatók. A jelenlegi programok a kémiai folyamatok nagy részét valósághűen leíró „gold standard” kvantumkémiai modell hagyományos megközelítésekkel csupán 20-25 atomos (pl. egy aminosav méretű) molekulákra alkalmazható. Kutatásuk célja ennek a modellnek a kiterjesztése a modern kémiai kérdésekben releváns, nagyméretű, akár 100-1000 atomos vegyületek vizsgálatára. Az eddigi összehasonlítások alapján a kifejlesztett módszerük lényegesen pontosabb és hatékonyabb a legismertebb kvantumkémiai programcsomagokat fejlesztő vetélytársak eredményeinél is. Olyan modelleket hoznak létre, melyek képesek kémiai folyamatok nagy pontosságú szimulációjára, atomi szintű megértésére, és ez alapján hosszabb távon, akár azok tudás alapú fejlesztésére is. 

A jelenlegi modellek fejlődésének máig megoldatlan dilemmája, hogy egy ilyen virtuális kísérlet egyszerre legyen elég valósághű, de kiszámolható. Ezért Péter társaival nyílt hozzáférésű, rutinszerűen alkalmazható és előrejelzésre használható modelleket és számítógépes programokat terveznek az akadémiai közösség számára. Ehhez összehangoltan építenek a kvantumfizika egyenleteire, ezek fizikai alapú közelítéseire, valamint a numerikus matematika, az adattudomány, a nagy teljesítményű számítástechnika, és a modern algoritmustervezés eszközeire, illetve a kémiai kérdések modellezésében felhalmozott tapasztalataikra.

A kutatócsoportban együtt dolgozik vegyész(mérnök), fizikus, informatikus és villamosmérnök, de nem állnak meg itt, tovább szeretnék bővíteni létszámukat. A Molekuláris Kvantum Szimulációk Kutatócsoport (Molecular Quantum Simulation Research Group) munkájához a téma iránt érdeklődő BSc-s, MSc-s és PhD-hallgatók, posztdoktori kutatók, illetve TDK-hoz témát keresők is csatlakozhatnak.