Nøyaktig beregning av molekylers egenskaper

23.06.14 Vibeke Os

I sitt doktorgradsarbeid har Stig Rune Jensen utviklet et nytt dataprogram for nøyaktige beregninger av molekylære egenskaper ved hjelp av moderne superdatamaskiner.

stallo, supercomputer
UiTs supercomputer Stallo skal nå gjennom en oppgradering og installeres i kjelleren på det splitter nye Teknologibygget, der overskuddsvarmen fra kjempemaskinen skal bidra til oppvarming av bygget.

I beregningskjemi studerer man molekylers oppbygning, egenskaper og kjemiske reaksjoner ved hjelp av matematiske modeller og kraftige datamaskiner. UiTs datamaskin “Stallo” har for tiden drøyt 9000 prosessorer og er Norges fjerde største, og en stor andel av disse ressursene brukes til kjemiske beregninger. Beregningskjemi utgjør i dag en viktig del av arbeidet innen blant annet farmasøytisk og kjemisk industri, samt nanotekonologi.

 

Simulerer virkeligheten med dataprogram

Det er mange grunner til at kjemiske eksperimenter ikke kan eller bør gjennomføres eksperimentelt; de kan ta for lang tid, bli for kostbare, utgjøre sikkerhetsrisiko etc. Arbeidet i dette prosjektet har gått ut på å utvikle et dataprogram som best mulig kan simulere hvordan kjemiske reaksjoner kan foregå i virkeligheten.

 

Utnytter kapasiteten til mange datamaskiner samtidig

Molekylære egenskaper og kjemiske reaksjoner kan beskrives matematisk ved hjelp av kvantemekanikkens lover, men ligningene som opptrer er alt for kompliserte til å la seg løse analytisk, og krever avanserte numeriske metoder og kraftige datamaskiner. I dette arbeidet er utradisjonelle metoder tatt i bruk for å beregne hvordan elektronskyer i kjemiske systemer oppfører seg. Metodene som ble utviklet er bedre tilpasset moderne maskinarkitektur der store installasjoner av datamaskiner jobber parallelt.

 

Stig Rune Jensen er født og oppvokst på Kvaløya utenfor Tromsø. Han fullførte i 2009 en mastergrad i molekylær kvantemekanikk ved UiT, før han startet doktorgradsarbeidet i 2010. Jensen jobber for tiden ved Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi (CTCC) ved UiT.

Jensen har forsket på hvordan man kan fordele beregningsarbeidet effektivt mellom

de tilgjengelige maskinene, og har ved å optimalisere ressursene vært i stand til å beregne egenskaper i form av energinivåer betydelig mer nøyaktig enn ved hjelp av tradisjonelle metoder.

 

Videre arbeid ved CTCC – Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi

Stig Rune Jensen forsvarte 20. mars 2014 sin avhandling “Real-space all-electron

Density Functional Theory with Multiwavelets” for graden ph.d. ved Fakultet for naturvitenskap og teknologi. Arbeidet er gjort ved Institutt for fysikk og teknologi i samarbeid med Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi (CTCC) ved UiT Norges arktiske universitet. Hans veiledere i stipendiatperioden har vært Luca Frediani, CTCC og Tor Flå, Institutt for matematikk og statistikk.

På Twitter   #norgesarktiske