Oulun yliopisto

Väitös: Uusia menetelmiä paramagneettisten molekyylien ydinmagneettisen resonanssin analysointiin ja ennustamiseen

Jaa

Väitöstyössä kehitettiin uusi laskennallinen menetelmä paramagneettisen NMR:n (pNMR:n) siirtymien ennustamiseen ja analysoimiseen systeemeille, joilla on joko yksi tai useampia parittomia elektroneja.

Väitöskirjatyön tarkoitus oli kehittää teoriaa ja kvanttimekaanisia elektroniverhon laskentamenetelmiä kemian ja materiaalitieteen tärkeimmän analyyttisen menetelmän, ydinmagneettisen resonanssispektroskopian (NMR-spektroskopian) kemiallisen siirtymän laskemiseksi paramagneettisille molekyyleille ja materiaaleille. Kurlandin ja McGarveyn vuonna 1970 esittämä klassinen NMR-siirtymäteoria puettiin moderniin asuun. Uusi laskennallinen menetelmä kehitettiin paramagneettisen NMR:n (pNMR:n) siirtymien ennustamiseen ja analysoimiseen systeemeille, joilla on joko yksi tai useampia parittomia elektroneja.

Työssä suoritettiin elektronirakennelaskuja NMR-varjostustensoreille paramagneettisissa siirtymämetallikomplekseissa soveltaen sekä ab initio- että tiheysfunktionaaliteorian (DFT) menetelmiä, joilla määritettiin tarvittavat elektronien paramagneettisen resonanssispektroskopian ominaisuustensorit: g-tensori, nollakenttäsilpoumatensori (D) ja ylihienot kytkentätensorit (A). g- ja D-tensorien laskemiseen käytettiin täydellisen aktiiviavaruuden itseytyvän kentän (CASSCF) menetelmää sekä siihen pohjautuvaa N:n elektronin valenssitilojen häiriöteoriaa (NEVPT2). DFT:lla laskettiin A-tensorit. Ensin mainituille ominaisuuksille otettiin huomioon suhteellisuusteorian nk. skalaarirelativistiset ilmiöt käyttämällä toisen kertaluvun Douglas-Kroll-Hess -hamiltonia, kun taas A-tensoreita laskettaessa käytettiin täysin relativistista (nelikomponenttista), matriisimuotoista Dirac-Kohn-Sham -menetelmää. Tällä työkalupakilla tutkittiin 13C- ja 1H -ydinten kemiallisia siirtymiä ja varjostusanisotropioita sarjassa koboltti(II)-komplekseja, kromi(III)-kompleksissa, nikkeli(II)-komplekseissa sekä eri metalloseeneissa.

Esitetyllä menetelmällä saavutetaan – ensimmäistä kertaa pNMR:n historiassa – hyvä kvalitatiivinen ja osin kvantitatiivinenkin yhteensopivuus kokeellisten mittausten kanssa. Tulosten laatu riittää mainiosti spektriviivojen assignoimiseen. Yhdistetty ab initio/DFT-menetelmä on erittäin lupaava tärkeiden elektronikorrelaatio- ja suhteellisuusteoreettisten ilmiöiden huomioimiseksi, kun määritetään pNMR-siirtymiä ja varjostusanisotropioita.

Työn pohjalta on hyvä sekä jatkaa pNMR-varjostuksen teoriankehitystyötä elektroniverhon parametrittomia laskentamenetelmiä käyttäen että analysoida ajankohtaisia bio- ja materiaalitieteellisiä ongelmia, mukaan lukien matalissa lämpötiloissa suoritettuja kokeita. Työn pitkän aikavälin yhteiskunnallinen vaikuttavuus liittyy sovelluksiin mm. molekyylimagneeteissa, magneettikuvauksessa ja lääkeainekehityksessä.

Master of Philosophy Syed Awais Rouf väittelee tohtoriksi Oulun yliopistossa perjantaina 13.10.2017. Fysiikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Paramagnetic NMR Chemical Shift Theory: Combined ab Initio/Density-Functional Theory Method (Paramagneettisen NMR:n kemiallisen siirtymän teoria: Yhdistetty ab initio/tiheysfunktionaaliteoriamenetelmä). Vastaväittäjänä toimii professori Tapio Rantala Tampereen teknillisestä yliopistosta ja kustoksena professori Juha Vaara. Väitöstilaisuus alkaa klo 12 Linnanmaalla salissa L10.

Oppiarvo ja nimi:
Master of Philosophy Syed Awais Rouf

Syntymäaika ja -paikka:
1989, Lahore, Pakistan

Yo-tutkintovuosi ja koulu:
2004, Board of Intermediate and Secondary Education Lahore

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Tohtorikoulutettava Syed Awais Rouf, sähköposti: Syed.Rouf(at)oulu.fi
Viestinnän asiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 0294 48 4091, tiina. pistokoski(at)oulu.fi

Kuvat

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000http://www.oulu.fi/yliopisto/

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista jo ennen kuin ne uutisoidaan? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi yhtä aikaa suomalaisen median kanssa. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

SECREDAS-hanke kehittää varmoja ja turvallisia automaattisia järjestelmiä25.6.2018 09:37Tiedote

Uudessa laajassa eurooppalaisessa SECREDAS-hankkeessa rakennetaan referenssiarkkitehtuuria varmoille ja turvallisille automaattisille järjestelmille. Hankkeessa keskitytään autoteollisuuteen, raideliikenteeseen ja yksilölliseen terveydenhoitoon. Niissä kaikissa edellytetään korkeaa toimintavarmuutta ja turvallisuutta, ja niihin kuuluvia teknologioita ovat muun muassa tutkajärjestelmät sekä ajoneuvon ja infrastruktuurin väliset ja ajoneuvojen sisäiset verkot.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme