Czakó Gábor cikke a Science magazinban
Dr. Czakó Gábor, a Kémiai Intézet volt doktorandusza, a Molekulaspektroszkópiai Laboratórium tagja az egyik legrangosabb tudományos folyóiratban, a Science-ben jelentetett meg közleményt 2011 októberében. A kutató jelenleg az Emory University posztdoktori ösztöndíjasa, decemberben tér vissza az ELTE-re.
Napjaink egyik központi kérdése, hogy miként lehet az energiát minél hatékonyabban felhasználni. Ha ezt a kérdést a legalapvetőbb atomi és molekuláris szinten vizsgáljuk, akkor azt tapasztaljuk, hogy azonos mennyiségű energiát egy adott kémiai reakció különböző hatékonysággal tud hasznosítani, attól függően, hogy az energiát a reaktánsok haladó vagy belső (rezgő) mozgásába fektetjük be. „Atom-diatom” reakciók dinamikájának több évtizedes vizsgálata jól alkalmazható szabályokat eredményezett, amelyek alapján megjósolható, hogy a haladó vagy a rezgési mozgásba érdemes-e az energiát „befektetni” a nagyobb „haszon” (nagyobb reakciósebesség) érdekében. Ezeket az atom-diatom reakciókon alapuló szabályokat a Nobel-díjas, magyar származású kémikus, John Polanyi tiszteletére Polanyi-szabályoknak nevezik.
Pillanatképek a Cl atom és a rezgésileg gerjesztett CHD3(vCH=1) molekula reakciójáról kis (1.0 kcal/mol) ütközései energia esetén.
Az elmúlt években több kísérleti munka is rámutatott a Polanyi-szabályok sérülésére, amikor azokat az F + metán illetve a Cl + metán reakciókra próbálták alkalmazni. A hat atomot magukban foglaló reakciók szimulációja nagy kihívást jelent az elmélet számára. Az egyik probléma a dinamikát irányító potenciális energia felület (PES) pontos meghatározása. A 2011. október 21-én megjelent Science cikkükben Czakó és Bowman nagypontosságú globális PES-t közölnek a Cl + CH4 reakcióra, ami talán a világ legjobb globális PES-e négynél több atomot tartalmazó reaktív rendszerre. Az új PES minden eddiginél pontosabb dinamikai számításokat tesz lehetővé, ezáltal betekintést engedve a Cl + metán reakció meglepő dinamikájába. Az elméleti munka pontosan reprodukál olyan kísérleti eredményeket, amelyeket korábban számos csoport próbált számolással, de sikertelenül. A Science cikk bemutatja, hogy az általában másodlagosnak minősített van der Waals kölcsönhatás jelentős hatással van a dinamikára, és éppen ez magyarázza a Polanyi-szabályok sérülését.