Vidar Remi Jensen

Masteroppgaver blir gitt innen følgende forskningsområder

Så godt som alle aktuelle masteroppgaver vil være vil være relatert til enten industriell eller enzymatisk katalyse. Og selv om hovedverktøyet i forskningsgruppen er kvantekjemi og molekylmodellering, kan teoretiske/eksperimentelle kombinasjonsoppgaver samt rent eksperimentelle oppgaver knyttet til syntese og testing av katalysatorer også tilbys.

 Oppgavetema: Industriell katalyse

Studiene av industrielle katalysereaksjoner er generelt rettet mot anvendelse og videreforedling av naturgass. Det aller meste av naturgassen fra norsk sokkel blir idag eksportert og benyttet som varmekilde. Naturgass er imidlertid også et svært verdifullt råstoff som kan brukes i produksjon av alt fra plast til bioproteiner. I forskningsgruppen tar vi for oss hele spekteret i naturgassens ”verdikjede”, og ser på alt fra aktivering (dehydrogenering) av alkanene i den ”rå” naturgassen til, til videre anvendelse av alkener i metatese (til andre alkener, naturprodukter, legemidler, finkjemikalier og polymere) og polymerisasjon (til plast). Det arbeides både med oppklaring av reaksjonsmekanismer og forutsigelse og utvikling av nye katalysatorer med ønsket aktivitet og selektivitet. Gruppen er også involvert i uvikling av metoder og verktøy for prediksjon av aktive katalysatorer.

Metodebruk i oppgaver innen industriell katalyse

Beregningskjemiske metoder

Selv om det beregningskjemiske verktøyet kan spenne fra å involvere en klassisk (Newtonsk) til en kvantemekanisk beskrivelse av det kjemiske systemet, er det i første rekke kvantekjemi som benyttes – og i særdeleshet tetthetsfunksjonalteori. Vi benytter i stor grad eksisterende programvare (bl.a. Gaussian og NWChem) i de kvantekjemiske beregningene. I oppgaver rettet mot utvikling av verktøy for prediksjon av nye katalysatorer fokuseres det på bruk av genetiske algoritmer for in silico ”Darwinistisk” utvikling av mer aktive og selektive forbindelser. Her kan det gis oppgaver som i stor grad involverer metodeutvikling og programmering.

Eksempel på tittel på doktorgradsoppgave som involverer beregningskjemiske metoder:

”Metallofullerenes of the Transition Metals: Theoretical Investigation of Structures and Chemical Properties”

Eksperimentelle metoder

Vi jobber med katalysatorer der det aktive senteret består av et overgangsmetall bundet til en eller flere organiske ligander. De fleste slike metallorganiske komplekser er ømfintlige overfor luft og vann, og syntesene foregår derfor i inert atmosfære (argon), enten i hanskeboks eller ved bruk av såkalt Schlenk-teknikk.

Eksempel på tittel på masteroppgave som involverer både eksperimentelle og beregningskjemiske metoder:

”Design and Synthesis of Ruthenium based Olefin Metathesis Catalysts”

Oppgavetema: Enzymkatalyse – aminosyre hydroksylase

Når det gjelder enzymatiske reaksjoner fokuserer gruppen på aktivering av dioksygen v.h.a. jernbaserte enzymer. Det samarbeides spesielt med gruppen til Prof. Aurora Martinez (Institutt for Biokjemi og Molekylærbiologi) for å undersøke mekanismen til jernkatalysert hydroksylase. Målet er å benytte den mekanistiske informasjonen i teori-støttet utvikling av medikamenter, d.v.s. i in silico drug design. Utvikling av slike medikamenter er viktig da mutasjoner i de jernbaserte hydroksylaseenzymene er forbundet med en rekke alvorlige sykdommer, bl.a. fenylketonuria (Føllings sykdom) og Parkinsons sykdom.

Metodebruk i oppgaver innen enzymkatalyse

Det beregningskjemiske verktøyet kan spenne fra å involvere en klassisk (Newtonsk) til en kvantemekanisk beskrivelse av det kjemiske systemet. Hybridmetoder av klassisk mekanikk og kvantemekanikk, der ulike deler av det kjemiske systemet beskrives av forskjellige approksimasjoner, er også aktuelle. Gruppen arbeider ikke selv eksperimentelt med enzymkatalyse, men samarbeider med en gruppe (Prof. Aurora Martinez) som utfører eksperimentelle studier.

Eksempel på tittel på masteroppgave som involverer klassisk mekanikk og dynamikk:

”Development of Starting Structures for QM/MM Simulations of the Catalytic Domain of Human Phenylalanine Hydroxylase using Molecular Dynamics”.

Eksempel på tittel på masteroppgave som involverer både kvantekjemi og eksperimentelle studier:

”Theoretical and Experimental Vibrational Spectroscopy Studies of (6R)-L-Erythro-5,6,7,8 – Tetrahydrobiopterin and Its Interaction with Phenylalanine Hydroxylase”.

Eksempel på tittel på doktorgradsoppgave som involverer kvantekjemi:

”Mechanistic Investigation of Aromatic Amino Acid Hydroxylases”.

Titler på tidligere gitte masteroppgaver

• Design and Synthesis of Ruthenium based Olefin Metathesis Catalysts.
• Development of Starting Structures for QM/MM Simulations of the Catalytic Domain of Human Phenylalanine Hydroxylase using Molecular Dynamics.
• Theoretical and Experimental Vibrational Spectroscopy Studies of (6R)-L-Erythro-5,6,7,8 – Tetrahydrobiopterin and Its Interaction with Phenylalanine Hydroxylase.