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  • 石楠库利克

    石楠库利克

    照片:阿莱格拉boverman

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  • 在铜表面上的钴卟啉的密度泛函理论模拟揭示了意想不到的自旋密度。

    在铜表面上的钴卟啉的密度泛函理论模拟揭示了意想不到的自旋密度。

    图片:库利克实验室

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  • 钴卟啉上的铜表面密度泛函理论模拟显示出在分子和表面(红色和蓝色表面原子)是影响电子性质之间的强的电荷转移。

    钴卟啉上的铜表面密度泛函理论模拟显示出在分子和表面(红色和蓝色表面原子)是影响电子性质之间的强的电荷转移。

    图片:库利克实验室

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石楠库利克:化学发现造型新颖

石楠库利克

化学工程教授铅垂线“广阔的化学空间的区域。”


记者联系

梅兰妮·考夫曼
电子邮件: melmils@mit.edu
电话:617-253-6500
化学工程系

未经她的办公室,石楠库利克,约瑟夫·R时脚。母马'24事业化学工程的发展助理教授,正在筹划未知的世界。她发现下探“广阔的化学空间区域,”她说,包括那些尚不存在的化学元素的组合的域名。 最好的估计表明,我们可能已经提出或研究了10只约1份到化学品空间的50,”她说。

库利克是创业的计算方法,以这种近乎无限的空间与潜力,大大加快了识别和新化学品设计。她在化学信息学领域的开创性工作,迅速赢得好评,包括在“2017年有影响力的一流研究人员的”顶结算发表 工业和工程化学研究。 库利克是一组选定在与化学工程主要影响职业生涯的第一个三分之一展示科学家的一部分。

为库利克,参与这项研究的利害关系也不容小觑:“所有可能的材料和化合物,可以解决能源和其他新技术优秀的挑战的生活在这个大的组合空间,”她说。

“在过去,经过反复试验,我们成功地创造出许多具有实际真实世界中使用的材料,如钢铁,以及最近的聚四氟乙烯,”她指出。 “但试错,现在太慢了,和化学的直觉,虽然有价值,是远远不够的。”

在芯的过渡金属

作为博士生,库利克抓住过渡金属的化学发现的重要性。通常占据周期表的d区(认为铁,锰和铜),这些元素出现在无机分子。 “几乎所有的材料具有理想的属性功能通过有机环境包围的过渡金属,”库利克说。这些包括中央到在制药,生物技术,和能源应用的材料。 “过渡金属是令人难以置信的反应,与做有趣的事情电子,”她说。

但同样的电子特性,使各种材料的这些过渡金属的基石使他们非常棘手的表征计算。的标准建模方法,称为密度泛函理论(DFT),不做好预测的结构和行为,当基于过渡金属的分子比几个原子大。

应用了一种新的数学参数集,库利克想出一个办法来纠正错误的干膜厚度为“反应性达到更好的估计......以及更接近精确的大分子系统的解决方案。”

在此基础上的建筑,Kulik的已开发策略用于识别潜在有用的化学材料和优化重要性质,例如自旋状态,化学键和结构,和氧化还原电位(化学的倾向的量度获取电子)。

她的研究小组发表molsimplify,一个开源软件代码,允许研究人员从积木产生潜在的过渡金属配合物的快速方式。最近,她的团队通过将训练的人工神经网络预测的过渡金属化合物的性质,如接地VS激发态和几何结构扩展了该代码的功能。与此扩展,库利克使人们有可能为科学家评估潜在的分子复合物在一瞬间,而不是等待过长时间的模拟来完成。

“这个网络可以告诉我们在几分之一秒的量子力学自旋态,并预测应该是在过渡金属结构是什么...并允许我们能够在广泛的化学品空间发现,说:”库利克。

在另一个企业,Kulik的已开采的在线数据库设有百万有机分子中的内容,和衍生的公式用于制造临界反应更快地移动。 “从我们的分析,我们发现一个设计规则来交给实验者,”她说。

这种筛选方法创造了用巨大的有机化工数据库的新方法:“人们通常不看这个库药品的设计以外的任何东西,我们表明我们如何能够使用这些库的构建模块,在新发现的化学非常不同的领域,”她说。

同时,这些计算和软件程序创造什么库利克所谓的“设计工具包”,可以帮助研究人员掌握和重要的新化合物的速度创造“的过渡金属的行为量子力学的特殊性”。

渴望迎接下一个挑战

加快发现已经从小库利克的生活主题。作为一个数学早熟的孩子在中央新泽西长大,库利克在中学推行大学课程的学习时间。 “我最初是由驱动无聊,想的事情,让我觉得,”她说。她还津津乐道计算机编程和互联网,创建于1998年高中博客特色不只是她自己的诗歌和短篇小说,但插图。这种艺术曾担任她设计了自己的网站和研究图形的培训基地。

她参加的小库珀联盟在纽约市,只是免费教育,但曼哈顿精彩的艺术氛围的诱惑不吸引。化学工程专业,她本来打算拿到大学毕业后工作,而是一个过程,在洛克菲勒大学把她介绍给蛋白质晶体改变了她的轨迹。 “晶体结构的视觉效果吸引了我,”她说。

那年夏天,她在实习洛克菲勒大学。 “这是一个实验性的实验室,以及我们应该倒东西,我是一个灾难吧,”她回忆道。 “我意识到我想马上看到结果,我不喜欢用配方混合的东西,使用试验和错误,等着撞大运的想法。”库利克认识到,最适合她的参与计算的那种研究建模,使她得以可视化和操纵分子结构与立竿见影的效果。

今天,库利克 - 谁从澳门太阳城最新网站,2009年获得博士学位 - 应用越来越复杂的数学方法与现实世界的应用项目。一个风险涉及创建一个新一代的量子点的,具有有用的电子性能发出明亮的光的材料。电流量子点,从毒性的过渡金属制成,在电视机和照明被使用。 “我们想创造一种可以在可能的人类细胞,在那里他们可以帮助跟踪,如果有人有癌症使用无毒量子点,说:”库利克。

在能源领域,她正在设计分子催化剂使用固态催化剂时,可以帮助分裂水氢燃料与精度和高的产率不能获得。和库利克正在研究用于氧化还原液流电池,存储技术,用于可再生能源如太阳能的化学性质。

而她喜欢的应用研究,库利克认为在寻求利用计算和基础科学的答案最大的满足。 “我最喜欢的想法,有是未知的,新的化学反应,在那里,我不知道还可能导致的问题的解决方案,”她说。 “我更关心如何启用发现比大约解决特定的问题,因为总是会有新的问题需要解决,我们可能没有想到呢。”


主题: 学院, 轮廓, 化学工程, 量子点, 工程学院

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