Hvad går øvelsen ud på?
Vi undersøger dannelsen af de allermindste ”dråber” af vand ét molekyle ad gangen også kaldet molekylære klynger isoleret ved meget lave temperaturer.
En molekylær klynge er en enhed bestående af to eller flere molekyler der er bundet sammen ved hjælp af intermolekylære fysiske vekselvirkninger såsom såkaldte hydrogen-bindinger.
Sådanne ikke-kemiske vekselvirkninger mellem molekyler er blandt andet ansvarlige for opbygningen af både den sekundære og tertiære struktur af biologiske makromolekyler som eksempelvis foldningen af proteiner.
Ved at forstå naturen af vekselvirkninger i forholdsvis små molekylære klynger kan vi på længere sigt opnå en mere kvantitativ forståelse af større biologiske molekylære systemer.
Du vil blive undervist i den fysisk/kemiske teori omkring infrarød spektroskopi, og du vil samtidig stifte bekendtskab med en unik eksperimentel opstilling udviklet af forskere på DTU Kemi til spektroskopiske studier af molekylære klynger ”fanget” ved omkring 4 Kelvin. Du vil også udføre forholdsvis simple kvantekemiske beregninger på molekylære vandklynger, som vil indgå i en kombineret analyse af de infrarøde spektre, som vi optager i laboratoriet.
Vi anbefaler en generel interesse for fysisk kemi, idet analysen af de infrarøde spektre af molekylære klynger ikke kan afspejles i de analyser af infrarøde spektre, som generelt udføres for identifikation af stoffer i organisk kemi i gymnasiet. Teorien om infrarød spektroskopi, der ligger til grund for spektralanalysen, er dog selvfølgelig den samme for fysisk og organisk kemi.
Hvordan foregår øvelsen?
På første øvelsesdag får du en introduktion til øvelsen og den eksperimentelle opstilling på DTU Kemi. I laboratoriet skal vi udføre et eksperiment, hvor vi ”fanger ”klynger af vandmolekyler i en meget inert matrice af fast neon ved lave temperaturer (omkring 4 K).
På anden øvelsesdag får du en introduktion til beregningskemi og de Linux-baserede supercomputere på DTU, som er velegnede til kvantekemiske forudberegninger af molekylære egenskaber. Du vil foretage forholdsvis simple kvantekemiske beregninger på molekylære klynger af vand.
Vi vil da tilbringe eftermiddagen i fællesskab med at analysere de kvantekemiske forudberegninger fra DTU's supercomputer og de eksperimentelle infrarøde spektre optaget i laboratoriet på DTU Kemi.
Hvilke faciliteter kommer du til at bruge?
Du kommer til at stifte bekendtskab med ny unik eksperimentel opstilling udviklet af forskere på DTU Kemi til spektroskopiske studier af molekylære klynger ”fanget” ved omkring 4 K.
Du kommer til at optage infrarøde spektre og lære hvordan man udfører databehandling.
Du får lov til at udføre kvantekemiske beregninger ved hjælp af supercomputeren HPC på DTU.
Du får en rundvisning på DTU, hvor du kommer til at se biblioteket, S-huset (DTU's studenterhus) og andre faciliteter på DTU Kemi.
