A Lendület program

Kállay Mihály Lendület-ösztöndíjas kutató

Kállay Mihály mta.hu

Kutatási téma

Nagy molekulákra alkalmazható, a jelenleginél kisebb számításigényű kvantumkémiai modellek fejlesztése

A modern elméleti kémia módszereivel számos kémiai tulajdonság elméleti úton is meghatározható. Az így kapott eredmények azonban a számítások során alkalmazott közelítések miatt gyakran pontatlanok. A pontos számítások hosszú ideig tartanak és nagy teljesítményű számítógépeket igényelnek, ezért csak kisebb atomszámú molekulákra alkalmazhatók, az átlagos gyógyszermolekulákra már nem. Kállay Mihály célja olyan, a jelenleg használatosaknál kisebb számításigényű modellek fejlesztése, amelyek nagyméretű molekulák esetén is a kísérleti adatokhoz mérhető, pontos eredményt adnak.

Befogadó intézet

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

A kutatócsoport működési időszaka

2013-2018

A kutatócsoport tagjai

Csontos József PhD, Rolik Zoltán PhD, Nagy Balázs, Brátán János

Interjú a kutatóval

Az interjú 2013. augusztus 15-én jelent meg az mta.hu-n.

Nagyméretű molekulákra alkalmazható, a kísérleti adatokhoz mérhetően pontos eredményekkel szolgáló modelleket fejleszt a Lendület program keretében Kállay Mihály kvantumkémikus, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem docense. Az új eljárások többek között gyógyszerhatóanyagok kifejlesztését segíthetik elő.

"A kvantumkémia kémiai rendszerekre alkalmazza a kvantummechanika eredményeit. Ha kémiai rendszerek – atomok, molekulák, illetve e részecskék halmazai – tulajdonságait szeretnénk meghatározni, a kvantummechanika alapegyenletét, a Schrödinger-egyenletet kell megoldanunk. Kémiailag releváns rendszerek esetében ez csak számítógéppel, közelítőleg lehetséges, ám a bevezetett közelítések miatt a számított tulajdonságok nem lesznek pontosak" – vázolta az mta.hu-nak szakterülete fő problémáját Kállay Mihály.

Pontosabb számítások nagyobb molekulákra

A kutató elmondta: a pontosabb módszereknek általában a számításigénye is nagyobb, és jelenleg belátható időn belül csak kisebb molekulákra adnak eredményt. A napjainkban széles körben alkalmazott modellekkel a kémiai szempontból érdekes, 40-50 atomos molekulák tulajdonságai néhány óra alatt határozhatók meg, de például a molekulák számított energiáját tekintve több kcal/mol hibával dolgoznak. A kutató célja, hogy a Lendület pályázat támogatásával olyan, a jelenleginél kisebb számításigényű modellt fejlesszen ki, amely pontosabban számolja ki a nagyobb méretű molekulák tulajdonságait.

"Ahhoz, hogy nagy biztonsággal előre jelezzük, meghatározott körülmények között egy adott kémiai reakció eredményeképp megfelelő mennyiségű termék keletkezik-e, a részt vevő anyagok energiáját 1 mol/kcal-nál nagyobb pontossággal kell megadnunk. Ez jelenleg csak olyan vegyületeknél lehetséges, amelyek molekulái kicsik; a legalább 30 atomból álló gyógyszermolekuláknál a módszer már nem működik – szemléltette egy gyakorlati példával a kutatás jelentőségét a BME docense. – Ha a munkánk eredményes lesz, meg tudjuk majd mondani a gyógyszervegyészeknek, hogy a lehetséges reakciók közül melyiket érdemes választaniuk a gyógyszermolekula leghatékonyabb előállításához."

Itthon tartó Lendület

Kállay Mihály érdeklődése még egyetemistaként – Fogarasi Géza, Surján Péter és Szalay Péter professzorok előadásainak hatására – fordult a kvantumkémia felé. „A kvantumkémia elméleti tudomány, a kutatások költségigénye viszonylag alacsony. A munkaerőhiány azonban itt is problémát jelent: sajnos nehéz megfelelő képzettségű TDK-s és PhD-hallgatókat, posztdoktorokat találni. Sok tehetséges diák már az egyetem elvégzése előtt külföldre távozik" – mutatott rá a BME docense, hozzátéve: a Lendület támogatása nélkül a csoportjában dolgozó három kutató közül legalább kettőnek külföldön kellett volna folytatnia a munkát, esetleg ipari területen helyezkedtek volna el. A kutatócsoportban állandó tagként teljes munkaidőben jelenleg a PhD-fokozattal rendelkező Csontos József és Rolik Zoltán, a PhD-védés előtt álló Nagy Balázs, valamint Brátán János technikus dolgozik, de a vizsgálatokba több TDK-s és szakdolgozó hallgató is bekapcsolódott. A csoport befogadó intézményeként a BME két részmunkaidős tudományos munkatárs és egy technikus fizetését fedezi, továbbá biztosítja a szükséges számítógépklasztert és az infrastrukturális feltételeket (dolgozószobák, szerverszoba, műhely, internet-hozzáférés stb.).

Világviszonylatban is jelentős támogatás

"Elsősorban a kutatásvezetőn múlik, hogy egy kutatócsoport vonzó szellemi műhellyé válik-e, de az anyagi feltételek sem elhanyagolhatóak. Utóbbit a Lendület program messzemenőkig biztosítja. E világviszonylatban is jelentős összegű, hosszú futamidejű támogatás lehetővé teszi egy komoly kutatócsoport kiépítését és kiszámítható működését öt éven keresztül. Összehasonlítva az európai uniós pályázatokkal, a Lendület nyújtotta támogatás rugalmasabban használható fel, jóval egyszerűbb az adminisztrációja, a szabályai alkalmazkodnak a magyar körülményekhez. Így a kutatónak több ideje jut arra, amivel foglalkozni szeretne, azaz a kutatásra" – foglalta össze a program kínálta egyedülálló lehetőségeket Kállay Mihály.