Beispiele für Simulation Technology

Exemplarische Beispiele aus dem Bereich der Chemie für Forschungsarbeiten im Bereich „Simulation Technology“ im Rahmen des SRC SimTech. 

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Mischungsverhalten von Gasen

Mit den Methoden der klassischen statistischen Thermodynamik konnten lange Zeit nur Aussagen über die makroskopischen Eigenschaften von Gasen gemacht werden. Diese Situation hat sich mittlerweile entscheidend geändert. Durch die hohen verfügbaren Rechnerleistungen und ein weites Spektrum von Simulationstechniken können mittlerweile durch numerische Simulation makroskopische Eigenschaften auch für aufwändige molekulare Modelle mit vertretbarem Aufwand ermittelt werden. Dies gilt auch für schwierigere Fälle wie  z.B. bei der chemischen Reaktionen oder bei Phasenübergängen. Weitere Informationen gibt es hier.

 

 
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Katalytischer Mechanismus des Enzyms Nitrogenase

In der Natur kann das Enzym Nitrogenase die stärksten kovalenten Bindungen aufbrechen, so auch die extrem stabile Dreifachbindung zwischen zwei Stickstoffatomen. Mithilfe von Dichte-Funktions-Kalkulationen (engl. density functional (DFT) calculations) wird untersucht, wie das Enzym diese besondere Aufgabe meistert. Weitere Informationen gibt es hier.

 

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Bindung des Epidermalen Wachstumsfaktors

Der Epidermale Wachstumsfaktor (engl.: Epidermal Growth Factor, Abk. EGF) ist ein Protein, das bei der Einleitung der Mitose als Signalmolekül auftritt. Es stimuliert die Ausbildung einer Reihe von Zelltypen. Die Signalgebung diese Faktors wird durch Ligandenbindung induziert. Die Ligandenbindung wiederrum induziert die Oligomersation des Rezeptors. In Zusammenarbeit mit Experimentatoren (FRET Messungen) wird die Anordnung dieses Rezeptors auf der Zellmembran untersucht. Diese induziert nämlich Veränderungen in der Affinität der Ligandenbindung und damit in der Wirksamkeit des Wachstumsfaktors. Weitere Informationen gibt es hier.

 

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Freie Energie-Ladung großer Systeme

Das Abtasten der Freien Energie-Ladung ist für die Simulation großer Systeme in den letzten Jahren zunehmend wichtiger geworden. Bei der „Umbrella Integration“ handelt es ich um eine neue Analysemethode für die Simulation großer Systeme. Sie erlaubt es, die Freie Energie-Ladung als statischen Fehler abzuleiten. Weitere Informationen gibt es hier.