Struktūra

Teorinis modeliavimas ir duomenų analizės metodai

Pagrindiniai tyrėjai:
  • Prof. Leonas Valkūnas 
  • Dr. Jevgenij Chmeliov 
  • Dr. Andrius Gelžinis 
  • Dr. Gediminas Trinkūnas 
  • Jakov Braver 
Siekiant paaiškinti ir prognozuoti dinaminius reiškinius įvairiose molekulinėse sistemose yra taikomi skirtingi teorinio modeliavimo metodai. Pats paprasčiausias, bet vis tiek efektyvus, yra metodas, paremtas fenomenologiniais dėsniais. Nors toks būdas dažnai leidžia geriau suprasti nagrinėjamus vyksmus, jis dažnai neatskleidžia jų konkrečių mechanizmų. Siekiant suprasti jų prigimtį, atliekamas mikroskopinis modeliavimas, paremtas struktūriniais duomenimis ir kvantinės mechanikos dėsniais. Ši problema yra itin sudėtinga, nes molekulių elektroninė posistemė sąveikauja su tiek pačių molekulių, tiek jų aplinkos virpesine posisteme. Todėl tikslus dinaminių reiškinių ar spektroskopinių savybių aprašymas tampa beveik neįmanomas, ir tenka remtis artutiniais metodais. Dėl to pastarųjų vystymas yra itin aktualus mokslinis klausimas.
 
Biofizikinių tyrimų laboratorijoje teorinio modeliavimo uždavinių sprendimas turi gilias ištakas. Per pastaruosius metus laboratorijoje teoriniai tyrimai buvo vykdyti keliomis kryptimis: elektroninių spektrų modeliavimas bei jų savybių aiškinimas [1, 3, 4, 7, 8, 12, 18], stambiagrūdžiai elektroninio sužadinimo migracijos modeliai [5, 14], virpesinių laisvės laipsnių įtaka elektroninio sužadinimo dinamikai [6], atvirųjų kvantinių sistemų dinamikos teorijos [9], molekulinių darinių savybių kilmės analizė [10], kvantinės chemijos skaičiavimai [2, 11, 15], molekulinių sistemų spektroskopinių signalų analizė [13, 17].
 
Laboratorijoje siekiame vystyti patogius ir informatyvius spektroskopinių duomenų analizės metodus bei tikslius ir efektyvius mikroskopinio molekulinių darinių aprašymo būdus, leidžiančius sumodeliuoti tiek šių sistemų dinamines savybes, tiek jų tiesinius ir netiesinius spektrus.

Mokslinės publikacijos (2015–2019 m.)
  1. A. Gelzinis, D. Abramavicius, L. Valkunas, Absorption lineshapes of molecular aggregates revisited, J. Chem. Phys. 142, 154107, 2015.
  2. M. Macernis, D. Galzerano, J. Sulskus, E. Kish, Y.-H. Kim, S. Koo, L. Valkunas, B. Robert, Resonance Raman Spectra of Carotenoid Molecules: Influence of Methyl Substitutions, J. Phys. Chem. A 119, 56–66, 2015.
  3. V. Balevičius Jr., L. Valkunas, and D. Abramavicius, Modeling of ultrafast time-resolved fluorescence applied to a weakly coupled chromophore pair, J. Chem. Phys. 143, 074101, 2015.
  4. V. Chorošajev, A. Gelzinis, L. Valkunas, D. Abramavicius, Benchmarking the stochastic time-dependent variational approach for excitation dynamics in molecular aggregates, Chem. Phys. 481, 108-116, 2016.
  5. J. Chmeliov, G. Trinkunas, H. van Amerongen, L. Valkunas, Excitation migration in fluctuating light-harvesting antenna systems, Phot. Res. 127, 49-60, 2016.
  6. D. Abramavicius, L. Valkunas, Role of coherent vibrations in energy transfer and conversion in photosynthetic pigment–protein complexes, Phot. Res. 127, 33-47, 2016.
  7. V. Butkus, H. Dong, G. R. Fleming, D. Abramavicius, L. Valkunas, Disorder-Induced Quantum Beats in Two-Dimensional Spectra of Excitonically Coupled Molecules, J. Phys. Chem. Lett. 7, 277-282, 2016.
  8. A. Gelzinis, D. Abramavicius, J. P. Ogilvie, L. Valkunas, Spectroscopic properties of photosystem II reaction center revisited, J. Chem. Phys. 147, 115102, 2017.
  9. A. Gelzinis, E. Rybakovas, L. Valkunas, Applicability of transfer tensor method for open quantum system dynamics, J. Chem. Phys. 147, 234108, 2017.
  10. O. Rancova, M. Jakučionis, L. Valkunas, D. Abramavicius, Origin of non-Gaussian site energy disorder in molecular aggregates, Chem. Phys. Lett. 674, 120-124, 2017.
  11. K. F. Fox, V. Balevičius, Jr., J. Chmeliov, L. Valkunas, A. V. Ruban, C. D. P. Duffy, The carotenoid pathway: what is important for excitation quenching in plant antenna complexes?, Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 22957-22968, 2017.
  12. E. Rybakovas, A. Gelzinis, L. Valkunas, Simulations of absorption and fluorescence lineshapes using the reaction coordinate method, Chem. Phys. 515, 242–251, 2018.
  13. A. Gelzinis, Y. Braver, J. Chmeliov, L. Valkunas, Decay- and evolution-associated spectra of time-resolved fluorescence of LHCII aggregates, Lith. J. Phys. 58, 295-306, 2018.
  14. G. Trinkūnas, J. Chmeliov, Fluctuating antenna model: Applications and prospects, Lith. J. Phys. 58, 379–390, 2018.
  15. Y. A. Dyakov, S. Toliautas, L. I. Trakhtenberg, L. Valkunas, Excited state photodissociation dynamics of 2-, 3-, 4-hydroxyacetophenone: Theoretical study, Chem. Phys. 515, 672-678, 2018.
  16. D. Abramavicius, V. Chorošajev, L. Valkunas, Tracing feed-back driven exciton dynamics in molecular aggregates, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 21225-21240, 2018.
  17. Y. Braver, A. Gelzinis, J. Chmeliov, L. Valkunas, Application of decay- and evolution-associated spectra for molecular systems with spectral shifts or inherent inhomogeneities, Chem. Phys. 525, 110403, 2019.
  18. A. Gelzinis, R. Augulis, V. Butkus, B. Robert, L. Valkunas, Two-dimensional spectroscopy for non-specialists, Biochim. Biophys. Acta 1860, 271-285, 2019.