Doktori (Ph.D) témák:

Témavezető: Csonka Gábor, Ph.D., MTA Dr., habil. egyetemi tanár

BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék, Ch-I-8, tel:18.35,

E mail: Csonka # mail.bme.hu

1. Sűrűség funkcionálok alkalmazása nagyobb biomolekulákra (MS-Word formátumban)

A kutatási téma rövid leírása:

Sűrűség funkcionálok alkalmazása nagyobb biomolekulák esetében, konformáció tér meghatározás, ill. energiafelület számítások elsősorban cukor és glikopeptid modellvegyületek esetében. Különös hangsúly van az intermolekuláris gyenge kölcsönhatások helyes leírásán.

1995-ben Csizmadia Imre professzorral együtt kezdett kutatási témám: a szaharidok és glikopeptidek energia hiperfelületének vizsgálata, amely jelentős eredményekhez vezetett és nemzetközi visszhangot váltott ki. A téma érdekességét az adja, hogy a legújabb kutatási eredmények szerint a szervezetben az immunrendszer felismerő képessége – amellyel az idegen sejteket megkülönbözteti a saját sejtektől – több esetben bizonyítottan speciális glikoproteinek kötödésével magyarázható. Ezzel kapcsolatban két kérdés merül fel, az egyik, hogy a cukor rész hogyan kódolja az információt és ez a kódolási mechanizmus milyen módon működik. A másik kérdés az az, hogy amikor egy cukor antenna a fehérje felületéhez kötődik milyen orientációt vesz fel. A kísérleti adatok szerint, csak meghatározott monoszaharidok meghatározott anomerjei kötődhetnek pl. a fehérje szerin egységéhez. Ez a kötődés meghatározhatja a cukor antenna irányát. Ismét a kísérleti adatokra hivatkozva azt lehet megállapítani, hogy a cukor részt hidrogén hidak úgy rögzítik, hogy az lehetőleg merőlegeshez közeli irányba álljon. A szükséges számítógépprogramok rendelkezésre állnak.

A témavezető legfontosabb 5 publikációja (a témakörben) az elmúlt 5 évben (szerzők neve, év, cikk címe, folyóirat neve, kötet és oldalszámok):

• Csonka, G. I.; Ruzsinszky, A.; Perdew, J.P.
  Proper Gaussian Basis Sets for Density Functional Studies of Water Dimers and Trimers
  J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 21471-21475. ACS reprint

• Ruzsinszky, A.; Csonka, G. I.; Perdew, J.P.
  Binding Energy Curves from Nonempirical Density Functionals II. Van der Waals Bonds in Rare-gas Dimers and Alkaline-Earth Diatomics
  J. Phys. Chem. A. 2005, 109, 11015-11021. ACS reprint

• Csonka, G. I.; Ruzsinszky, A.; Perdew, J.P.
  Estimation, Computation and Experimental Correction of Molecular Zero-Point Vibrational Energies
  J. Phys. Chem. A. 2005, 109, 6779-6789. ACS reprint

• Csonka, G. I., Schubert G. A., Perczel A., Sosa, C. P., Csizmadia, I. G., Ab Initio Conformational Space Study of Model Compounds of O-Glycosides of serinediamide
  Chem. Eur. J.  2002, 8, No. 20, 4718-4733.

• Csonka, G. I., Proper basis set for quantum mechanical studies of potential energy surfaces of carbohydrates
  J. Mol. Struct. (THEOCHEM),  2002, 584, 1-4.

  ---

2.  Új sűrűség funkcionálok kifejlesztése és tesztelése

A kutatási téma rövid leírása:

A megoldandó probléma: szilárd testek esetében a gradiens korrekciót alkalmazó sűrűség funkcionálok mint BLYP, BPW91, PBE, amelyek atomokra és molekulákra jól alkalmazhatóak, pontatlanabbak mint a legegyszerűbb közelítés. Megoldási javaslat: legutóbbi kutatásaink során azonosítottunk egy hibaforrást a gradiens korrekciót alkalmazó funkcionálok egyenletében. Ennek a hibaforrásnak a természetét, tulajdonságait kell feltárni és javaslatot tenni a kijavításra. A javított funkcionál egy sor magasabb szintű funkcionál alapja lesz. A funkcionált egzakt matematikai fizikai alapokon fogjuk megkonstruálni, és kiterjedt teszteknek vetjük alá szerves molekulák, klaszterek és szilárd testek esetében. A funkcionált összehasonlítjuk a legnépszerűbb és legjobb funkcionálokkal, mint a B3LYP és M06-2X. A kutatás során metodológiát dolgozunk ki a helyes alkalmazásokra. Molekula és szilárd test szerkezeti adatbázist építünk ki, amely tartalmazza a kísérleti eredményeket is. A Munka során több külföldi csoporttal működünk együtt, mint John P. Perdew  Tulane Egyetem Kvantum Fizika csoport, New Orleans, USA és Stefan Grimme, Szerves Kémia Intézet, Münster, Németország.

A témavezető legfontosabb 5 publikációja (a témakörben) az elmúlt 5 évben (szerzők neve, év, cikk címe, folyóirat neve, kötet és oldalszámok):

·         Perdew, J.P.; Ruzsinszky, A.;  Csonka, G. I.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.; Constantin, L.; Zhou, X.; Burke, K;
Generalized Gradient Approximation for Solids and their Surfaces
 Phys. Rev. 2008  [arxiv Preprint].

·      Csonka, G. I.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.; Ruzsinszky, A.; Perdew, J.P.
Diminished gradient dependence of density functionals: Constraint satisfaction and self-interaction correction
J. Chem. Phys. 2007, 126, 244107

·       Ruzsinszky, A.; Perdew, J.P.; Csonka, G. I.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.;
Density functionals that are one- and two- but not many-electron self-interaction free: Tests for H₂⁺, He₂⁺, LiH⁺, and Ne₂⁺
J. Chem. Phys. 2007, 126, 104102

·      Ruzsinszky, A.; Perdew, J.P.; Csonka, G. I.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.;
Spurious fractional charge on dissociated atoms: Pervasive and resilient self-interaction error of common density functionals
J. Chem. Phys. 2006, 125, 194112

·      Perdew, J.P.; Ruzsinszky, A.; Tao, J; Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E.; Csonka, G. I.
Prescription for the design and selection of density functional approximations: More constraint satisfaction with fewer fits
J. Chem. Phys. 2005, 123, 062201

A témavezető publikációs listája és idézettsége a http://web.inc.bme.hu/csonka címen keresztül elérhető.

Jelenlegi és korábbi doktoránsai:

1995-1998: Éliás Krisztina, Ph.D, végzett doktoráns, témája: szaharidok és glikoproteinek. Post doc. év: Trieste

2000-2004: Ruzsinszky Adrienn, témája: ab initio termokémia, a korrelációs energia kiszámítása gyors és pontos módszerekkel.

Pénzforrások:  ESF, OTKA  pályázat, nemzetközi együttműködés.