Quantendynamiksimulationen des Ladungs- und Anregungsenergietransfers in biologischen Makromolekülen: Aufklärung von Struktur-Funktionsbeziehungen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Renger
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5356447

Das Forschungsvorhaben soll einen Beitrag zum Verständnis der primären Ladungs- und Energietransferreaktionen in biologischen Makromolekülen liefern. Ausgehend von den atomaren Strukturen der biologischen Systeme werden mit Hilfe von Techniken der Nichtgleichgewichtsquantenstatistik die Quantendynamik der elektronischen und der Schwingungsfreiheitsgrade einschließlich ihrer Wechselwirkung mit äußeren Laserfeldern beschrieben. Ein anderer wichtiger und neuer Aspekt dieses Projektes ist die Verknüpfung der dynamischen Theorien mit Methoden der Quantenchemie, der Elektrostatik inhomogener molekularer Systeme und Simulationen der Molekulardynamik und Normalmoden. Die mikroskopischen Modellierungen sollen die Eingangsparameter für die quantendynamischen Simulationen liefern. Zu diesem Zweck ist eine Zusammenarbeit mit der Gruppe Makromolekulares Modellieren von Prof. E. W. Knapp an der Freien Universität Berlin geplant. Die entwickelten Theorien und Simulationsmethoden sollen benutzt werden zum Studium von (i) Exzitonenrelaxation und -transfer in photosynthetischen Antennenkomplexen, (ii) Exzitonen- und Elektronentransfer im PS-2 Reaktionszentrum, (iii) Elektronentransfer in der DNA und (iv) Schwingungsenergietransfer in Proteinen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen