Группа теоретической химии (№24) ИОХ РАН: Difference between revisions

From TheorChemGroup at ZIOC RAS
VisualWikitext
m (Исправил число школьников)
 
(74 intermediate revisions by 12 users not shown)
Line 1: Line 1:
== Добро пожаловать на Вики-сайт Группы теоретической химии (№24) ИОХ РАН! ==
В настоящий момент в Группе работают 4 научных сотрудника, 10 аспирантов, 68 студентов из Москвы (МГУ, РХТУ, НИУ ВШЭ, МГТУ, РУДН, МФПУ), Тулы (ТулГУ) и Санкт-Петербурга (ИТМО), а также 2 школьника.
На данном сайте находятся:
 
Основные направления наших научных исследований и ключевые публикации по ним:
 
# Моделирование химических процессов: моделирование химических реакций ([https://doi.org/10.1021/acs.joc.4c00233 JOC2024], [https://doi.org/10.1021/acs.joc.3c01415 JOC2023], [https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00142 OPRD2023], [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ejoc.202200547 EJOC2022], [https://doi.org/10.1021/jacs.2c00406 JACS2022], [https://doi.org/10.1021/jacs.1c02249 JACS2021], [https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c06294 JACS2020], [http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201706756/abstract ANIE2017]), биологических процессов ([https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.2c01212 JCIM2023], [http://dx.doi.org/10.1021/jacs.6b13243 JACS2017]), фотохимических процессов ([https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.202203949 ChemEur2023], [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720822002662 D&P2022], [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720818317844 D&P2019]), электрохимических процессов ([https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/qo/d4qo01296h OrgChemFront2024]), а также процессов в твёрдом теле ([https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03288 JPCLett2021]).
# Развитие методов теоретической химии; к данному направлению относится как тестирование существующих методов ([https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c03540 JPCLett2024], [https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abq3385 Science2022], [https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d1cs00564b ChemSocRev2021], [http://science.sciencemag.org/content/355/6320/49 Science2017]), так и создание новых ([https://doi.org/10.1021/acs.jcim.3c02040 JCIM2024], [https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wcms.1690 WCMS2023], [https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.2c01212 JCIM2023], [http://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.05.002 MendComm2017]), и доработка квантовохимических кодов под наши задачи ([https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959943621001188 MendComm2021]). Под методами теоретической химии мы понимаем любые инструменты, используемые в направлении 1: методы DFT, силовые поля, базисные наборы, методы конформационного поиска, методы автоматизации молекулярного моделирования и т.д.
# Приложение методов искусственного интеллекта к химическим задачам: как к ускорению/уточнению молекулярного  моделирования ([https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abq3385 Science2022]), так и к другим задачам, возникающим в ходе химических исследований, как например ретросинтез ([http://chem-predictor.isc-ras.ru/reaction/retro_oli/ наша разработка] в рамках мегагранта ИХР РАН) или корректировка показаний детектора ([https://doi.org/10.1021/acsapm.4c01394 ACSApplPolyMat2024]).
# Моделирование процессов взаимодействия между нейронами; этот класс проектов не имеет прямого отношения к химии и появился из нашего интереса к пониманию процессов мышления и нейроморфным процессорам. В целом, тут есть два поднаправления: создание нейроморфных сетей для проектов направлений 2 и 3, и углубление нашего понимания того, как работает человеческий мозг. В рамках этого направления мы строим модели спайковых нейронных сетей (таких как в мозге) и смотрим на общие закономерности в их работе и обучении.
 
На данном вики-сайте находятся:


* Циклы курсов, разработанных и преподаваемых членами Группы, в том числе:
* Циклы курсов, разработанных и преподаваемых членами Группы, в том числе:
** Моделирование механизмов химических реакций ''(в работе);''
** [[CCC:Курс по моделированию химических процессов Медведева М.Г.|Моделирование химических процессов (автор: Медведев М.Г.)]] ''(в работе);''
** Химические концепты: применение и связь с реальностью ''(в работе);''
* [[Главная страница лаборатории|Закрытый раздел для сотрудников Группы]].
* [[Заглавная страница|Открытые статьи по полезным в нашей работе инструментам]];
* Зеркала мануалов программ:
* [[Главная страница лаборатории|Закрытый раздел сайта для сотрудников Группы]].
** [https://theorchem.ru/manuals/lammps/ LAMMPS]


== Наша группа ==
== Наша группа ==
[[File:Group Fock2022.jpg|thumb|386x386px|Делегация Группы на конференции им. В.А. Фока в 2022 году. Слева направо: Игорь Баширов, Юлия Вельмискина, Иван Беспалов, Василий Чалый, Николай Кривощапов, Михаил Медведев, Артём Куницын, Тимофей Лосев (онлайн).]]
[[File:Делегация на Фок-2021.jpg|thumb|385x385px|Делегация Группы на конференции им. В.А. Фока в 2021 году. Слева направо: Вадим Малышев, Николай Кривощапов, Михаил Медведев, Игорь Герасимов, Юлия Вельмискина, Василий Чалый, Тимофей Лосев.]]
[[File:Делегация на Фок-2021.jpg|thumb|385x385px|Делегация Группы на конференции им. В.А. Фока в 2021 году. Слева направо: Вадим Малышев, Николай Кривощапов, Михаил Медведев, Игорь Герасимов, Юлия Вельмискина, Василий Чалый, Тимофей Лосев.]]
На настоящий момент в Группе работают два научных сотрудника, один аспирант, 21 студент из ВХК РАН, МГУ, НИУ ВШЭ и ИТМО, а также 1 школьник.
Полный список сотрудников Группы (номера курсов указаны на момент сентября 2024 г.):
 
Полный список Группы:


* [[User:Medvedev MG|Медведев Михаил Геннадьевич]] - н.с., к.ф.-м.н, руководитель группы
# [https://scholar.google.com/citations?user=21gC8T0AAAAJ Медведев Михаил Геннадьевич] - к.ф.-м.н, рук. гр. в ИОХ РАН, зав. лаб. в ИТМО, ''руководитель Группы''
* Дмитриенко Артём Олегович - н.с., к.х.н., с.н.с. на ХФ МГУ
#Цыкина Ксения Александровна - ''помощник руководителя Группы'' (e-mail: mmg-office@theorchem.ru)
* Малышев Вадим Игоревич - инж.-иссл., аспирант ИОХ РАН, зам. рук. группы
#Вельмискина Юлия Андреевна - аспирант ИОХ РАН, ''руководитель филиала Группы в ИОХ РАН''
* Кривощапов Николай Владиславович - 5 курс ХФ МГУ
#Джиблави Хадижа Билаловна - 3 курс ИнфоХим ИТМО, ''руководитель филиала Группы в ИТМО''
* Лисов Алексей Андреевич - 5 курс ХФ МГУ
#Гуетнга Кристиан - 4 курс ТулГУ, ''руководитель филиала Группы в ТулГУ''
* Вельмискина Юлия Андреевна - 4 курс ВХК РАН
#[https://scholar.google.com/citations?user=yg-vcNsAAAAJ&hl=ru&authuser=1 Чалый Василий Антонович] - аспирант ИОХ РАН, ''руководитель филиала Группы в МГТУ''
* Лосев Тимофей Валерьевич - 3 курс ХФ МГУ
#Мезенцев Игорь Александрович - аспирант МГТУ, ''руководитель филиала Группы в ВШЭ, направления разработки методов цифровой химии и отдела преподавания''
* Чалый Василий Антонович - 3 курс ВХК РАН
#Проломов Илья Викторович - аспирант РХТУ, ''руководитель направления моделирования химических процессов''
* Куницын Артём Юрьевич - 4 курс ВХК РАН
#Артамонов Даниил Владимирович - 1 курс магистратуры-аспирантуры ИнфоХим ИТМО, ''руководитель нейроморфного направления''
* Зарипов Данис Уралович - 2 курс ХФ НИУ ВШЭ
#Дмитриенко Артём Олегович - к.х.н., с.н.с. ХФ МГУ
* Епифанов Евгений Юрьевич - 2 курс ХФ НИУ ВШЭ
#[https://scholar.google.com/citations?user=AyI0x_gAAAAJ Цветков Владимир Борисович] - к.х.н., с.н.с. ИНХС РАН
* Тимашев Владимир Игоревич - 4 курс ХФ МГУ
#Рыжов Антон Николаевич - к.х.н., м.н.с. ИОХ РАН
* Мезенцев Игорь Александрович - 3 курс ВХК РАН
#Панова Мария Вячеславовна - инж.-иссл. ИОХ РАН
* Радзиковицкий Павел - 2 курс ХФ МГУ
#[https://scholar.google.com/citations?user=V7IXtj4AAAAJ Малышев Вадим Игоревич] - аспирант ИОХ РАН
* Бурьяноватая Ксения Евгеньевна - 2 курс ХФ МГУ
#[https://scholar.google.com/citations?user=monAx40AAAAJ Кривощапов Николай Владиславович] - аспирант ИОХ РАН
* Елисеев Егор Александрович - 5 курс ХФ МГУ
#Куницын Артём Юрьевич - аспирант ИОХ РАН
* Кликушин Александр Сергеевич - 2 курс ВХК РАН
#Злобин Иван Сергеевич - аспирант МФТИ
* Веселов Игорь Александрович - 1 курс ИнфоХим ИТМО
#Елисеев Егор Александрович - аспирант МГУ
* Ярцев Кирилл Владимирович - 2 курс ХФ ВШЭ
#Ильин Егор Александрович - аспирант МГУ
* Быкова Софья Константиновна - 1 курс ВХК РАН
#[https://scholar.google.com/citations?user=bZ2-idwAAAAJ Герасимов Игорь Сергеевич] - MSc, Research Assistant at Budapest University of Technology and Economics
* Баширов Игорь Игоревич - 1 курс ХФ МГУ
#Тимашев Владимир Игоревич - 6 курс ХФ МГУ
* Беспалов Иван Андреевич - 1 курс ХФ МГУ
#Лосев Тимофей Валерьевич - 6 курс ХФ МГУ
* Данилов Григорий Александрович - 1 курс НИУ ВШЭ
#Халыков Руслан Али Искандер оглы - 6 курс ХФ МГУ
* Слушко Георгий Константинович - 1 курс ВХК РАН
#Вергун Сергей Сергеевич - 6 курс ХФ МГУ
* Чаркин Тимофей Андреевич - 11 класс школы "Летово"
#Кротков Никита Алексеевич - 6 курс ИнфоХим ИТМО
#Ермолин Данила Владимирович - 6 курс ИнфоХим ИТМО
#Ашина Юлия Сергеевна - 2 курс магистратуры ИнфоХим ИТМО, постдокторант СПбГУ
#Исакова Анастасия Михайловна - 2 курс магистратуры ИнфоХим ИТМО
#Зарипов Данис Уралович - 1 курс магистратуры AI Talent Hub ИТМО
#Епифанов Евгений Юрьевич - 1 курс магистратуры ИСИЭЗ ВШЭ
#Леонов Антон Вячеславович - 5 курс ХФ МГУ
#Кручинин Тимофей Вячеславович - 5 курс ХФ МГУ
#Кликушин Александр Сергеевич - 5 курс ВХК РАН
#Попов Всеволод Олегович - 5 курс ВХК РАН
#Баширов Игорь Игоревич - 4 курс ХФ МГУ
# Беспалов Иван Андреевич - 4 курс ХФ МГУ
#Шнайдер Марк Юрьевич - 4 курс ХФ МГУ
#Долотказин Магди Сергеевич - 4 курс ХФ МГУ
#Гареев Руслан Олегович - 4 курс ВМК МГУ
#Быкова Софья Константиновна - 4 курс ВХК РАН
#Трифонова Елена Николаевна - 4 курс ХФ ВШЭ
#Антропова Ольга Николаевна -4 курс ХФ ВШЭ
#Хань Линь До - 4 курс ХФ ВШЭ
#Ломаев Данил Дмитриевич - 4 курс ХФ ВШЭ
# Ахундзянова Александра Олеговна - 4 курс ИнфоХим ИТМО
# Гречихин Никита Алексеевич - 4 курс ТулГУ
#Тюрин Артём Владимирович - 4 курс МГТУ
#Бреннер Николай Константинович - 4 курс СМ МГТУ
#Садиллоев Шахруз Хайриллоевич - 4 курс СМ МГТУ
#Антаньязов Михаил Романович - 3 курс ХФ МГУ
#Гуторова Нина Дмитриевна - 3 курс ХФ МГУ
#Варакин Сергей Леонидович - 3 курс ХФ МГУ
#Клочков Иван Владимирович - 3 курс ХФ МГУ
#Лущеев Семён Ильич - 3 курс ФФХИ МГУ
#Бекмансуров Данис Рашидович - 3 курс ВХК РАН
#Ротова Екатерина Андреевна - 3 курс ВХК РАН
#Кычков Устин Григорьевич - 3 курс ХФ ВШЭ
#Василенко Софья Александровна - 3 курс ХФ ВШЭ
#Муллагалин Тимур Айдарович - 3 курс ХФ ВШЭ
#Тюкина Софья Павловна - 3 курс ХФ ВШЭ
#Иванов Илья Денисович - 3 курс ИнфоХим ИТМО
#Овчинников Петр Александрович - 3 курс ИнфоХим ИТМО
#Ботова Софья Александровна - 3 курс ИнфоХим ИТМО
#Кожинов Павел Сергеевич - 3 курс ИнфоХим ИТМО
#Радченко Максим Евгеньевич - 3 курс ИнфоХим ИТМО
#Малашкеевич Ксения Михайловна - 3 курс ЦиТХИн РХТУ
#Дворжанская Александра Владленовна - 3 курс ХФТ РХТУ
#Лукичев Алексей Павлович - 2 курс ХФ МГУ
#Васильев Андрей Владимирович - 2 курс ХФ ВШЭ
#Демехин Максим Андреевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
#Васильева Мария Денисовна - 2 курс ИнфоХим ИТМО
#Бондарев Алексей Игоревич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
#Бетехтин Артём Андреевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
#Дударь Илья Алексеевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
#Воробьев Степан Андреевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
#Авдеенко Марьяна Дмитриевна - 2 курс ФМиЕН РУДН
#Овсянникова Юлия Павловна - 1 курс ХФ МГУ
#Андреенко Ирина Владиславовна - 1 курс ХФ ВШЭ
#Жуков Роман Олегович - 1 курс ИнфоХим ИТМО
#Биктимиров Ильдар Альбертович - 1 курс ИнфоХим ИТМО
#Чепкасова Дарья Алексеевна - 1 курс НПМ РХТУ
#Буланова Наталия Викторовна - 1 курс ТНВиВМ РХТУ
#Новосёлова Полина - ученица 11 класса Московского Химического Лицея №1303
#Романов Кирилл - учащийся 10 класса Московского Химического Лицея №1303
#Веселов Игорь Александрович - ИнфоХим ИТМО (академ.)
#Зиновьева Анастасия Александровна - МФПУ (академ.)
#Верёвкин Даниил Владимирович - выпускник ТулГУ
#Гранцев Михаил Анатольевич - выпускник МИЭМ НИУ ВШЭ


== Наши открытые онлайн-ресурсы ==
== Наши открытые онлайн-ресурсы ==


* [https://t.me/joinchat/MC9AwMa1oItkZTli TheorChem News] - открытый канал в Телеграмме, используемый для важных объявлений, касающихся нашей Группы.
* [[Open: Открытые мануалы|Открытый раздел Вики]]
*TheorChem GitHub - GitHub аккаунт нашей Группы, на котором доступны разработанные нами открытые программные продукты, а также релевантный для наших публикаций код. ''(в работе)''
* [https://t.me/joinchat/MC9AwMa1oItkZTli TheorChem News] - открытый канал в Телеграме, используемый для важных объявлений, касающихся нашей Группы.
*[https://github.com/TheorChemGroup TheorChem GitHub] - GitHub аккаунт нашей Группы, на котором доступны разработанные нами открытые программные продукты, а также используемый в наших публикациях код.
*[https://t.me/TheorChemLib TheorChem Library] - открытый канал в Телеграме, в котором мы обмениваемся интересными цитатами из статей и слайдами с конференций. ([[Организация научной работы#.D0.98.D0.BD.D1.81.D1.82.D1.80.D1.83.D0.BC.D0.B5.D0.BD.D1.82.D1.8B .D0.B4.D0.BB.D1.8F .D1.81.D0.B8.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.BC.D0.B0.D1.82.D0.B8.D0.B7.D0.B0.D1.86.D0.B8.D0.B8 .D0.BB.D0.B8.D1.82.D0.B5.D1.80.D0.B0.D1.82.D1.83.D1.80.D1.8B|инструкция по получению доступа к публикации]])
*TheorChem Shiny - shiny-R-сервер нашей Группы, на котором доступны разработанные нами интерактивные веб-приложения. ''(в работе)''
*TheorChem Shiny - shiny-R-сервер нашей Группы, на котором доступны разработанные нами интерактивные веб-приложения. ''(в работе)''


== Интервью с руководителем Группы - Медведевым М.Г. (декабрь 2021) ==
*[https://t.me/SciTL_Chem Science Thought Library - Chemistry], сокращ. SciTL_Chem - открытая для всех версия Lab24 Library; чтобы получить возможность публиковать в нём посты, смотрите [https://theorchem.ru/wiki/Science_Thought_Library_-_Chemistry вики-страницу SciTL_Chem]. Данный канал является спутником [[Конференц-клуб ИОХ РАН|конференц-]] и книжного клубов ИОХ РАН. В нём публикуются (не сами собой, а нами и вами) интересные слайды с конференций, важные цитаты из книг и статей, а также мысли по ним.
'''― Михаил, поясните, пожалуйста, для начала – что такое "квантовая химия"?'''
 
― Квантовая химия – это попытка использовать квантовую физику для решения химических проблем: например, установить механизм реакции, разобраться в ключевых взаимодействиях и предложить более эффективный катализатор.
 
Можно сказать, что квантовая химия – это очень мощный микроскоп, в котором видно, как взаимодействуют между собой отдельные молекулы. С её помощью мы получаем теоретическую модель изучаемой химической реакции, которую можем использовать для оценки влияния различных изменений в условиях и структурах участвующих соединений на интересующие нас свойства реакции, например, стереоселективность.
 
'''― Получается, если мы можем моделировать реакции – можно отказаться от реальных экспериментов?'''
 
― Не вполне. Как говорится в старой поговорке: «практика без теории – слепа, теория без практики – мертва». Они должны работать в тандеме; и работы нашей Группы это очень красноречиво иллюстрируют. Теорией и практикой вы можете добиться гораздо большего, чем одной только практикой или теорией.
 
'''― Почему же Вы выбрали именно теорию?'''
 
― Я начинал как химик-синтетик, три года (с 10 класса до конца 1 курса) проработал в Лаборатории №13 ИОХ РАН. Однако, я быстро понял, что мне не столько интересно «сварить» определённое вещество, сколько понять, как же так получилось, что образовалось именно оно. Из всех известных мне подходов к изучению механизмов химических реакций, квантовая химия даёт наиболее чёткую картину, поэтому я занялся именно ей.
 
'''― А как Вы решили стать учёным?'''
 
― Мой дед – отец отца – всю жизнь очень интересовался наукой. Он коллекционировал выпуски библиотечки "Квант" и другие научно-популярные советские издания, очень много знал и постоянно мне рассказывал об устройстве мира вокруг.
 
Классе в четвертом по моей инициативе мы с друзьями втроём попытались собрать элемент Вольта из цинковых и медных пластинок прямо после школы. После того, как гальванический элемент, который мы собрали, не заработал должным образом, мы решили его зарядить, засунув для этого в розетку, после чего он заискрил, и мы спешно его оттуда вытащили. Так что точные и прикладные науки мне нравились с самого детства.
 
'''― В Институте органической химии занимаются, в основном, экспериментальной химией, почему же Вы выбрали именно его?'''
 
― Меня пригласили здесь работать, и я очень рад этому. Всё-таки изначально я – химик, и меня интересуют именно свойства химических реакций, а теоретические подходы не являются для меня самоцелью – их я рассматриваю в качестве инструментов.
 
ИОХ является одним из сильнейших химических институтов в мире, здесь каждый год открывают множество интересных химических реакций. Мне, как и химикам-синтетикам, которые эти реакции открывают, интересно, почему молекулы ведут себя именно так, поэтому мы объединяем наши усилия для того, чтобы разобраться в этом вопросе. В 2021 году у нашей Группы вышло 6 публикаций совместно с другими лабораториями ИОХ РАН, так что я думаю, что у нас с ИОХом сложилось взаимовыгодное сотрудничество.
 
'''― Занимаетесь ли Вы чем-то кроме установления механизмов реакций?'''
 
― Да. Вся современная квантовая химия строится на приближениях. От того, какие приближения вы выберете, будет очень сильно зависеть осмысленность результата, который вы получите. Поэтому большим направлением наших исследований является тестирование существующих и разработка новых приближений. Так, например, мы занимаемся разработкой методов теории функционала плотности, базисных наборов, моделей расчёта колебательной энергии, методов конформационного поиска, и это ещё не полный список. Мы хотим сделать разработанные нами методы доступными для других исследователей, поэтому мы внедряем их в существующие программные пакеты теоретической химии, такие как GAMESS-US, MRCC, CP2K, GoodVibes.
 
Таким образом, в нашей работе можно выделить три основных направления: (1) разработка, тестирование и внедрение новых методов молекулярного моделирования, (2) тестирование существующих методов молекулярного моделирования, (3) установление механизмов химических реакций.
 
'''― И эти теория и инструменты действительно работают?'''[[File:BlackRearrangement.png|thumb|300x300px|Определяющее стереохимию продукта переходное состояние перегруппировки Блэка, [http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.7b01296 изученной Медведевым М.Г. в 2017 году] ]]
[[File:TriazoleOpening2.png|thumb|300x300px|Переходное состояние раскрытия литированного азоло[1,2,4]триазинового цикла в присутствии катионов натрия в ТГФ, [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022328X19302487 изученного Медведевым М.Г. в 2019 году]]]
[[File:BisPeroxPES.png|thumb|301x301px|Механизм сборки трициклических пероксидов, [https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c06294 установленный Кривощаповым Н.В. и Медведевым М.Г. в 2020 году]]]
[[File:CO2fix.png|thumb|301x301px|Механизм фиксации CO<sub>2</sub> на кобальтовом катализаторе, [https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/qi/d1qi00464f установленный Лисовым А.А. и Медведевым М.Г. в 2021 году]]]
― Конечно! На современном уровне развития квантовой химии и с использованием разработанных нами подходов мы, в большинстве случаев, можем довольно надёжно устанавливать механизмы химических реакций. Так, с 2017 года мной и моими сотрудниками были установлены и опубликованы механизмы 15 химических реакций, четыре из которых представлены справа.
 
Кроме того, после установления механизма химической реакции, мы можем углубить её понимание путём анализа электронной структуры участвующих частиц. Для этого существуют множество моделей, таких как NBO, QTAIM, DORI, NICS - все они позволяют нам понять, какие электронные эффекты приводят к наблюдаемым закономерностям; другими словами: перевести наши наблюдения с “квантового” языка на “химический”.
 
Это, в свою очередь, позволяет расширить наблюдения, сделанные на конкретной реакции, на более широкий круг химических ситуаций, в которых данные электронные эффекты тоже играют важную роль.


'''― Выше Вы сказали про разработанные вами подходы. Можете рассказать о них подробнее?'''
== Про нашу работу понятным языком ==


― Часто химические реакции воспринимаются как идущие через одно возможное переходное состояние. Это, конечно, отнюдь не так: очень часто реакция протекает через несколько десятков конкурирующих переходных состояний, каждое из которых вносит свой вклад в процесс. Для того, чтобы на самом деле понять химическую реакцию, нам необходимо найти все переходные состояния, через которые она может идти. Для решения этой задаче мной был предложен метод конформационного поиска переходных состояний [10.1016/j.mencom.2017.05.002] (см. ниже); этот подход позволяет применять весь спектр алгоритмов, разработанных для конформационного поиска органических соединений, к анализу конформационного пространства переходных состояний. В настоящий момент данный подход применяется во всех без исключения наших работах и зачастую позволяет находить такие переходные состояния, которые мы бы сами не придумали.
====== На русском языке ======
[[File:Алгоритм конформационного поиска.png|center|thumb|600x600px|[https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959943617300950 Предложенный алгоритм конформационного поиска переходных состояний]]]
Другой важной проблемой при моделировании химической реакции является выбор метода DFT для расчёта. Методы DFT бывают очень разные, на момент 2015 года считалось, что очень гибкие, обученные на больших базах данных Миннесотские функционалы являются самыми точными и надёжными. Однако, у меня возникло предположение, что они могут быть хороши на системах, похожих на те, на которых обучались, в ущерб точности на всех остальных. Для проверки этого предположения, я решил оценить способность этих функционалов к воспроизведению электронной плотности простых химических систем - атомов и атомных катионов. Оказалось, что Миннесотские функционалы, действительно, очень плохо воспроизводят электронные плотности [10.1126/science.aah5975] (см. ниже). Последовавшие работы подтвердили наши выводы, и на настоящий момент тестирование новых функционалов на воспроизведение электронной плотности де-факто стало стандартом в области DFT.
[[File:Оценка переобученности функционалов DFT.png|center|thumb|500x500px|[http://science.sciencemag.org/content/355/6320/49 Ошибки методов DFT в плотностях атомных систем в зависимости от года их опубликованя]; данные ошибки отражают переобученность функционалов]]


* Интервью Медведева М.Г., связанные с проектом "Вычисление функционала плотности (DFT) с помощью нейроморфных сетей" [https://blueskyresearch.ru конкурса BlueSky Research] в 2022 году [[https://inscience.news/ru/article/discussion/11131 InScience], [https://indicator.ru/chemistry-and-materials/neiromorfnye-seti-sostavyat-osnovu-budushikh-raschetnykh-moshnostei-naryadu-s-kvantovymi-kompyuterami.htm Indicator]]
* Интервью аспирантов Группы в декабре 2022 для сайта ИОХ [[https://zioc.ru/events/news-announcements/pub-31553908 В.И. Малышев], [https://zioc.ru/events/news-announcements/pub-31434819 Н.В. Кривощапов]]
* Пресс-релизы, связанные с публикацией [https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abq3385 комментария в Science в 2022 году] [[https://nauka.tass.ru/nauka/15483995 ТАСС.Наука], [https://habr.com/ru/news/t/683292/ Habr]]
* [[Open: Интервью с руководителем Группы - Медведевым М.Г. (декабрь 2021)|Интервью Медведева М.Г. в 2021 г. при создании Группы в ИОХ РАН]]
* Пресс-релизы, связанные с публикацией [http://science.sciencemag.org/content/355/6320/49 статьи в Science в 2017 году] [[https://nauka.tass.ru/nauka/3923753 ТАСС.Наука], [https://indicator.ru/chemistry-and-materials/pravilnyj-rezultat-iz-nepravilnyh-dannyh.htm Indicator]]


Для упрощения тестирования и разработки новых методов DFT, нами была произведена имплементация библиотеки LibXC, содержащей большинство опубликованных на данный момент функционалов DFT, в программный пакет GAMESS-US, который позволяет выполнять все необходимые для тестирования функционалов расчёты [10.1016/j.mencom.2021.04.008]. Использование этого интерфейса позволяет нам разрабатывать и сразу же тестировать новые функционалы.
====== Press-releases and interviews in English ======


''Беседовали Ирина Пшеничникова и Вадим Малышев''
* Press-releases related to our [https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abq3385 Comment in Science in 2022] [[https://www.eurekalert.org/news-releases/961844 EurekAlert], [https://phys.org/news/2022-08-scientists-deepmind-ai-good-fractional-charge.html Phys.org], [https://thenextweb.com/news/deepmind-feuds-russian-scientists-over-quantum-ai-research funny interpretation by T. Greene]]
* Press-releases related to our [http://science.sciencemag.org/content/355/6320/49 Article in Science in 2017] [[https://www.eurekalert.org/news-releases/750736 EurekAlert], [https://www.nature.com/articles/s41570-017-0019 NatRevChem], [https://phys.org/news/2017-01-electron-density-discovery-disturbing-trends.html Phys.org], [https://www.chemeurope.com/en/news/161274/density-functional-theory-took-a-wrong-turn-recently.html ChemEurope]]

Latest revision as of 18:06, 21 November 2024

В настоящий момент в Группе работают 4 научных сотрудника, 10 аспирантов, 68 студентов из Москвы (МГУ, РХТУ, НИУ ВШЭ, МГТУ, РУДН, МФПУ), Тулы (ТулГУ) и Санкт-Петербурга (ИТМО), а также 2 школьника.

Основные направления наших научных исследований и ключевые публикации по ним:

  1. Моделирование химических процессов: моделирование химических реакций (JOC2024, JOC2023, OPRD2023, EJOC2022, JACS2022, JACS2021, JACS2020, ANIE2017), биологических процессов (JCIM2023, JACS2017), фотохимических процессов (ChemEur2023, D&P2022, D&P2019), электрохимических процессов (OrgChemFront2024), а также процессов в твёрдом теле (JPCLett2021).
  2. Развитие методов теоретической химии; к данному направлению относится как тестирование существующих методов (JPCLett2024, Science2022, ChemSocRev2021, Science2017), так и создание новых (JCIM2024, WCMS2023, JCIM2023, MendComm2017), и доработка квантовохимических кодов под наши задачи (MendComm2021). Под методами теоретической химии мы понимаем любые инструменты, используемые в направлении 1: методы DFT, силовые поля, базисные наборы, методы конформационного поиска, методы автоматизации молекулярного моделирования и т.д.
  3. Приложение методов искусственного интеллекта к химическим задачам: как к ускорению/уточнению молекулярного моделирования (Science2022), так и к другим задачам, возникающим в ходе химических исследований, как например ретросинтез (наша разработка в рамках мегагранта ИХР РАН) или корректировка показаний детектора (ACSApplPolyMat2024).
  4. Моделирование процессов взаимодействия между нейронами; этот класс проектов не имеет прямого отношения к химии и появился из нашего интереса к пониманию процессов мышления и нейроморфным процессорам. В целом, тут есть два поднаправления: создание нейроморфных сетей для проектов направлений 2 и 3, и углубление нашего понимания того, как работает человеческий мозг. В рамках этого направления мы строим модели спайковых нейронных сетей (таких как в мозге) и смотрим на общие закономерности в их работе и обучении.

На данном вики-сайте находятся:

Наша группа

Делегация Группы на конференции им. В.А. Фока в 2022 году. Слева направо: Игорь Баширов, Юлия Вельмискина, Иван Беспалов, Василий Чалый, Николай Кривощапов, Михаил Медведев, Артём Куницын, Тимофей Лосев (онлайн).
Делегация Группы на конференции им. В.А. Фока в 2021 году. Слева направо: Вадим Малышев, Николай Кривощапов, Михаил Медведев, Игорь Герасимов, Юлия Вельмискина, Василий Чалый, Тимофей Лосев.

Полный список сотрудников Группы (номера курсов указаны на момент сентября 2024 г.):

  1. Медведев Михаил Геннадьевич - к.ф.-м.н, рук. гр. в ИОХ РАН, зав. лаб. в ИТМО, руководитель Группы
  2. Цыкина Ксения Александровна - помощник руководителя Группы (e-mail: mmg-office@theorchem.ru)
  3. Вельмискина Юлия Андреевна - аспирант ИОХ РАН, руководитель филиала Группы в ИОХ РАН
  4. Джиблави Хадижа Билаловна - 3 курс ИнфоХим ИТМО, руководитель филиала Группы в ИТМО
  5. Гуетнга Кристиан - 4 курс ТулГУ, руководитель филиала Группы в ТулГУ
  6. Чалый Василий Антонович - аспирант ИОХ РАН, руководитель филиала Группы в МГТУ
  7. Мезенцев Игорь Александрович - аспирант МГТУ, руководитель филиала Группы в ВШЭ, направления разработки методов цифровой химии и отдела преподавания
  8. Проломов Илья Викторович - аспирант РХТУ, руководитель направления моделирования химических процессов
  9. Артамонов Даниил Владимирович - 1 курс магистратуры-аспирантуры ИнфоХим ИТМО, руководитель нейроморфного направления
  10. Дмитриенко Артём Олегович - к.х.н., с.н.с. ХФ МГУ
  11. Цветков Владимир Борисович - к.х.н., с.н.с. ИНХС РАН
  12. Рыжов Антон Николаевич - к.х.н., м.н.с. ИОХ РАН
  13. Панова Мария Вячеславовна - инж.-иссл. ИОХ РАН
  14. Малышев Вадим Игоревич - аспирант ИОХ РАН
  15. Кривощапов Николай Владиславович - аспирант ИОХ РАН
  16. Куницын Артём Юрьевич - аспирант ИОХ РАН
  17. Злобин Иван Сергеевич - аспирант МФТИ
  18. Елисеев Егор Александрович - аспирант МГУ
  19. Ильин Егор Александрович - аспирант МГУ
  20. Герасимов Игорь Сергеевич - MSc, Research Assistant at Budapest University of Technology and Economics
  21. Тимашев Владимир Игоревич - 6 курс ХФ МГУ
  22. Лосев Тимофей Валерьевич - 6 курс ХФ МГУ
  23. Халыков Руслан Али Искандер оглы - 6 курс ХФ МГУ
  24. Вергун Сергей Сергеевич - 6 курс ХФ МГУ
  25. Кротков Никита Алексеевич - 6 курс ИнфоХим ИТМО
  26. Ермолин Данила Владимирович - 6 курс ИнфоХим ИТМО
  27. Ашина Юлия Сергеевна - 2 курс магистратуры ИнфоХим ИТМО, постдокторант СПбГУ
  28. Исакова Анастасия Михайловна - 2 курс магистратуры ИнфоХим ИТМО
  29. Зарипов Данис Уралович - 1 курс магистратуры AI Talent Hub ИТМО
  30. Епифанов Евгений Юрьевич - 1 курс магистратуры ИСИЭЗ ВШЭ
  31. Леонов Антон Вячеславович - 5 курс ХФ МГУ
  32. Кручинин Тимофей Вячеславович - 5 курс ХФ МГУ
  33. Кликушин Александр Сергеевич - 5 курс ВХК РАН
  34. Попов Всеволод Олегович - 5 курс ВХК РАН
  35. Баширов Игорь Игоревич - 4 курс ХФ МГУ
  36. Беспалов Иван Андреевич - 4 курс ХФ МГУ
  37. Шнайдер Марк Юрьевич - 4 курс ХФ МГУ
  38. Долотказин Магди Сергеевич - 4 курс ХФ МГУ
  39. Гареев Руслан Олегович - 4 курс ВМК МГУ
  40. Быкова Софья Константиновна - 4 курс ВХК РАН
  41. Трифонова Елена Николаевна - 4 курс ХФ ВШЭ
  42. Антропова Ольга Николаевна -4 курс ХФ ВШЭ
  43. Хань Линь До - 4 курс ХФ ВШЭ
  44. Ломаев Данил Дмитриевич - 4 курс ХФ ВШЭ
  45. Ахундзянова Александра Олеговна - 4 курс ИнфоХим ИТМО
  46. Гречихин Никита Алексеевич - 4 курс ТулГУ
  47. Тюрин Артём Владимирович - 4 курс МГТУ
  48. Бреннер Николай Константинович - 4 курс СМ МГТУ
  49. Садиллоев Шахруз Хайриллоевич - 4 курс СМ МГТУ
  50. Антаньязов Михаил Романович - 3 курс ХФ МГУ
  51. Гуторова Нина Дмитриевна - 3 курс ХФ МГУ
  52. Варакин Сергей Леонидович - 3 курс ХФ МГУ
  53. Клочков Иван Владимирович - 3 курс ХФ МГУ
  54. Лущеев Семён Ильич - 3 курс ФФХИ МГУ
  55. Бекмансуров Данис Рашидович - 3 курс ВХК РАН
  56. Ротова Екатерина Андреевна - 3 курс ВХК РАН
  57. Кычков Устин Григорьевич - 3 курс ХФ ВШЭ
  58. Василенко Софья Александровна - 3 курс ХФ ВШЭ
  59. Муллагалин Тимур Айдарович - 3 курс ХФ ВШЭ
  60. Тюкина Софья Павловна - 3 курс ХФ ВШЭ
  61. Иванов Илья Денисович - 3 курс ИнфоХим ИТМО
  62. Овчинников Петр Александрович - 3 курс ИнфоХим ИТМО
  63. Ботова Софья Александровна - 3 курс ИнфоХим ИТМО
  64. Кожинов Павел Сергеевич - 3 курс ИнфоХим ИТМО
  65. Радченко Максим Евгеньевич - 3 курс ИнфоХим ИТМО
  66. Малашкеевич Ксения Михайловна - 3 курс ЦиТХИн РХТУ
  67. Дворжанская Александра Владленовна - 3 курс ХФТ РХТУ
  68. Лукичев Алексей Павлович - 2 курс ХФ МГУ
  69. Васильев Андрей Владимирович - 2 курс ХФ ВШЭ
  70. Демехин Максим Андреевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
  71. Васильева Мария Денисовна - 2 курс ИнфоХим ИТМО
  72. Бондарев Алексей Игоревич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
  73. Бетехтин Артём Андреевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
  74. Дударь Илья Алексеевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
  75. Воробьев Степан Андреевич - 2 курс ИнфоХим ИТМО
  76. Авдеенко Марьяна Дмитриевна - 2 курс ФМиЕН РУДН
  77. Овсянникова Юлия Павловна - 1 курс ХФ МГУ
  78. Андреенко Ирина Владиславовна - 1 курс ХФ ВШЭ
  79. Жуков Роман Олегович - 1 курс ИнфоХим ИТМО
  80. Биктимиров Ильдар Альбертович - 1 курс ИнфоХим ИТМО
  81. Чепкасова Дарья Алексеевна - 1 курс НПМ РХТУ
  82. Буланова Наталия Викторовна - 1 курс ТНВиВМ РХТУ
  83. Новосёлова Полина - ученица 11 класса Московского Химического Лицея №1303
  84. Романов Кирилл - учащийся 10 класса Московского Химического Лицея №1303
  85. Веселов Игорь Александрович - ИнфоХим ИТМО (академ.)
  86. Зиновьева Анастасия Александровна - МФПУ (академ.)
  87. Верёвкин Даниил Владимирович - выпускник ТулГУ
  88. Гранцев Михаил Анатольевич - выпускник МИЭМ НИУ ВШЭ

Наши открытые онлайн-ресурсы

  • Открытый раздел Вики
  • TheorChem News - открытый канал в Телеграме, используемый для важных объявлений, касающихся нашей Группы.
  • TheorChem GitHub - GitHub аккаунт нашей Группы, на котором доступны разработанные нами открытые программные продукты, а также используемый в наших публикациях код.
  • TheorChem Library - открытый канал в Телеграме, в котором мы обмениваемся интересными цитатами из статей и слайдами с конференций. (инструкция по получению доступа к публикации)
  • TheorChem Shiny - shiny-R-сервер нашей Группы, на котором доступны разработанные нами интерактивные веб-приложения. (в работе)
  • Science Thought Library - Chemistry, сокращ. SciTL_Chem - открытая для всех версия Lab24 Library; чтобы получить возможность публиковать в нём посты, смотрите вики-страницу SciTL_Chem. Данный канал является спутником конференц- и книжного клубов ИОХ РАН. В нём публикуются (не сами собой, а нами и вами) интересные слайды с конференций, важные цитаты из книг и статей, а также мысли по ним.

Про нашу работу понятным языком

На русском языке
Press-releases and interviews in English
Retrieved from "https://theorchem.ru/mediawiki/index.php?title=Группа_теоретической_химии_(№24)_ИОХ_РАН&oldid=2995"