KBTX10-22-09

Projektförslag för kandidatarbete inom inst. Kemi och kemiteknik och Biologi och bioteknik

 

Mot en beräkning av livets ursprung

 

Avdelningen för Kemi och biokemi, Institutionen för Kemi och kemiteknik, Chalmers tekniska högskola 

 

 

Bakgrund 

En av de mest fundamentala vetenskapliga frågeställningarna är hur uppkommer liv? Frågan är interdisciplinär, men även i grund och botten kemisk: Hur kan relativt enkla molekyler reagera med varandra och bygga ett grundläggande maskineri som kan utvecklas vidare? Molekylerna som utgör möjliga byggstenar till sådana processer är många, och deras reaktionsprodukter är än fler. För att undersöka reaktionsmöjligheterna behöver vi i allt större utsträckning använda oss av datorsimuleringar för att beräkna hypotetiska materials egenskaper. Till vår hjälp har vi kvantmekaniken, vår mest exakta beskrivning av den atomära världen. Med hjälp av superdatorer kan vi idag beräkna hur tusentals elektroner och atomkärnor interagerar med varandra. Beräkningarnas exakthet är ofta jämförbara, eller av högre säkerhet, än vi kan mäta experimentellt. I en tid av ständigt ökande beräkningsresurser ökar även våra möjligheter. Se www.rahmlab.com för information om forskargruppen.

 

Problembeskrivning 

Vätecyanid är en mycket vanlig molekyl i astrokemiska miljöer (Titan, kometer, div. atmosfärer) och dess kemi misstänks ligga bakom bildandet av många av livets mest väletablerade byggstenar. Till exempel bildas aminosyror och kvävebaser spontant när vätecyanid reagerar med sig själv och med vatten. Men hur går det till?! Kan vi finna en väg som förklarar hur några av livets byggstenar kan bildas utan att livets eget maskineri hjälper till? Som ett första steg kommer ni i det här projektet att beräkna hur snabbt vätecyanid kan reagera med sig själv till olika intermediat i lösning. Målet med projektet är att stödja forskning som syftar i samma riktning. Förhoppningen är att projektet leder till resultat som kan inkluderas i en vetenskaplig publikation.

 

Genomförande /Viktiga moment/teknikinnehåll 

 

1.       Litteratur och databasstudier samt diskussion om vilka typer av system som kan/bör undersökas

 

2.       Introduktion till programmen ORCA och Gaussian. Kvantkemiska beräkningar kommer ske i Linuxmiljö på Chalmers superdatakluster C3SE. 

 

3.       Beräkning och utvärdering av reaktionsvägar som tar vätecyanid till olika komplexa organiska föreningar.

 

Speciella förkunskapskrav: Rekommendation: organisk kemi, teoretisk kemi
(minst två i gruppen behöver vara Kf studenter, K studenter är synnerligen välkomna.)

 

Möjlig målgrupp: Kf, K, Bt, F

Gruppstorlek: 4-6 studenter 

 

Förslagsställare/kontaktperson/huvudhandledare: Martin Rahm

Övriga handledare:

Sidansvarig Publicerad: on 03 nov 2021.