Zainteresowania w domenie badań

Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny (EPR) jest niezmiernie użyteczną techniką spektroskopową, która dostarcza dokładnych informacji o układach chemicznych lub biologicznych posiadających niesparowane elektrony. Szybki rozwój technik pulsowych oraz standardowych technik przy zastosowaniu stałej radiacji mikrofalowej (Continous Wave – CW) w rożnych zakresach częstotliwości (tzw. EPR wieloczestotliwościowy) znacząco poszerza horyzonty tej fascynującej spektroskopii. W centrum mojego zainteresowania znajduje się zastosowanie EPR wieloczestotliwościowego, ze szczególnym uwzględnieniem wysokich pól magnetycznych i wysokich częstotliowści (High Field – High Frequncy EPR) oraz zaawansowanych technik rezonansu magnetycznego takich jak ENDOR (podwójny rezonans elektronowo-jądrowy) oraz ESEEM (modulacja powłoki elektronowego echa spinowego) do badania systemów biologicznych posiadających centra paramagnetyczne. Jednym z obiektów moich badań jest PSII (Photosystem II), oraz szereg metaloenzymów i białek, gdzie reakcje zachodzą przy udziale wolnych rodników lub niesparowanych elektronów.

Część moich badań jest też poświęcona tzw. maszynom molekularnym (molecular devices) oraz syntetycznym kompleksom modelizującym biologicznie aktywne, skomplikowane ośrodki reakcji w białkach i enzymach. Teoretyczna część mojej pracy polega na komputerowym modelizowaniu skomplikowanych systemów paramagnetycznych, używając metod chemii kwantowej, m.in. metod hybrydowych mechaniki molekularnej-mechaniki kwantowej takich jak ONIOM. Analiza strukturalno-funkcyjna w systemach enzymatycznych wymaga dokladnego zrozumienia i poprawnej interpretacji wyników spektroskopowych. W tym kontekście, obliczenia parametrów EPR takich jak macierz g, parametry rozszczepienia nadsubtelnego i oddziaływania kwadrupolowe są nieodzownym elementem pomagającym w interpretacji i zrozumieniu widm EPR.

Inna domeną moich badań jest zrozumienie i opis nietypowych wiązań chemicznych, w których uczestniczą metale przejściowe oraz pierwiastki grupy głównej. Do tego celu używam zaawansowanych metod obliczeniowych chemii kwantowej, które pozwalają uzyskać pełny teoretyczny opis wielokrotnych wiązań pomiędzy metalami przejściowymi oraz dają możliwość zkwantyfikowania słabych oddziaływań pomiędzy systemami π i metalami przejściowymi. Jednym z aspektów tej części badań teoretycznych jest opis wiązań chemicznych w klusterach posiadających metale grupy głównej. Większość tematyki związanej z zagadnieniami wiązania chemicznego jest rozwijana we współpracy z grupą badawczą prof. P. P. Power'a.