Quantum dynamic simulations of charge- and excitation energy transfer reactions in biological macromolecules: Establishing structure function relationships at an atomic level.

• Applicant: Professor Dr. Thomas Renger
• Subject Area: Biological and Biomimetic Chemistry
• Term: from 2001 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 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 Programme: Independent Junior Research Groups