REALIZĂRI ÎN ANUL 2013
I. Articole ISI:
|
Putz M.V., Dudaș N.A. |
Variational principles for mechanistic quantitative structure–activity relationship (QSAR) studies: application on uracil derivatives’ anti-HIV action, Structural Chemistry (2013), in press (ISI Impact Factor ~ 1.8); DOI: 10.1007/s11224-013-0249-6; URL: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11224-013-0249-6 |
|
Putz M.V., Chattaraj P.K. |
Electrophilicity Kernel and its Hierarchy through Softness in Conceptual Density Functional Theory, International Journal of Quantum Chemistry (2013) Volume 113 (18), pp. 2163-2171 (ISI Impact Factor ~ 1.4); DOI: 10.1002/qua.24473; URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qua.24473/abstract |
|
Putz M.V. |
Koopmans’ Analysis of Chemical Hardness with Spectral Like Resolution, The Scientific World Journal (2013) Volume 2013, Article ID 348415, 14 pages. (ISI Impact Factor ~ 1.730); DOI: 10.1155/2013/348415 ; |
|
Putz M.V., Dudaș N.A. |
Determining Chemical Reactivity Driving Biological Activity by SMILES Transformations: The Anti-HIV Pyrimidines’ Bonding Mechanism, Molecules (2013) Volume 18 (8), pp. 9061-9116 Special Issue "Computational Chemistry" (ISI Impact Factor ~2.428) DOI: 10.3390/molecules18089061; |
|
Putz M.V., Tudoran A.M., Putz A.M. |
Structure-Properties and Chemical-Bio/Ecological Interactions of PAHs. From Synthesis to Cosmic Spectral Lines and Nanochemistry, to Reactivity Driving Lipophilicity, Current Organic Chemistry (2013), in press; Hot Topic Special Issue Ref: HT-SBJ-COC-0050, Topic: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: From Structure to Chemical Reactivity to Biological Activity, Guest Editors: Mihai V. Putz, Publication Date: December 2013 (ISI Impact Factor ~3.); DOI: ; |
|
Tarko L., Putz M.V., Ionașcu C., Putz A.M. |
QSTR studies regarding the ECOSAR toxicity of benzene-carboxilic acids' esters to fathead minnow fish (Pimephales promelas), Current Computer Aided Drug Design (2013), pending revision; Hot Topic Special Issue Ref: HT-SBJ-CCADD-0004, Topic:Current Challenges in QSAR/QSPR Analysis, Guest Editors: Mihai V. Putz, Publication Date: September 2013 (ISI Impact Factor ~1.8) DOI: ; |
|
Avram S., Mernea M., Mihailescu D., Duda-Seiman C., Duda-Seiman D., Putz M.V. |
Mitotic checkpoint proteins Mad1 and Mad2 – Structural and genomic perspectives with implication in genetic disorders, Current Computer Aided Drug Design (2013), pending revision; Hot Topic Special Issue Ref: HT-SBJ-CCADD-0004, Topic:Current Challenges in QSAR/QSPR Analysis, Guest Editors: Mihai V. Putz, Publication Date: September 2013 (ISI Impact Factor ~1.8) DOI: ; |
|
Putz M.V., Ori O. |
Bondonic High Order Effects in Honeycomb Nanoribbons with Stone-Wales Topological Defects, submitted (ISI Impact Factor ~) |
II. Articole BDI:
|
Putz M.V. |
Chemical Orthogonal Spaces (COSs): From Structure to Reactivity to Biological Activity, International Journal of Chemical Modeling 5(1) (2013) 1-33; URL: https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=41525 |
|
Putz M.V. |
Spectral-Diagonal Approach of Structure-Property (Activity) Relationships: SD-QSP(A)R. The General Formalism, International Journal of Chemical Modeling 5(2/3) (2013) 000-000; URL: https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=46574 |
|
Putz M.V. |
Bonding in Orthogonal Space of Chemical Structure: From in cerebro to in silico, International Journal of Chemical Modeling 5(4) (2013), accepted; URL: |
|
Putz M.V., Seiman-Duda C., Ionașcu C., Seiman-Duda D., Putz A.M. |
Chain vs. Euclidian Spectral-SAR path of Calcium Channels Blockers of dihydropyridines type against cardiovascular diseases, International Journal of Chemical Modeling 6(1) (2014), in preparation; URL: |
|
Putz M.V., Putz A.M., Ori O., Cataldo F. |
Bondonic Information from Mesosystems’s Spectra, in EXOTIC PROPERTIES OF CARBON NANOMATTER: ADVANCES IN PHYSICS AND CHEMISTRY, Mihai V. Putz, Ottorino Ori (Eds.), Springer Verlag, London, 2014, Chapter X, in preparation; DOI: ; URL: |
|
Putz M.V., Pitulice L., Dascălu D., Isac D. |
Hückel Theory Of Carbon Systems: Exotic Features And Current Challenges, in EXOTIC PROPERTIES OF CARBON NANOMATTER: ADVANCES IN PHYSICS AND CHEMISTRY, Mihai V. Putz, Ottorino Ori (Eds.), Springer Verlag, London, 2014, Chapter X, in preparation; DOI: ; URL: |
|
Putz M.V., Mirică M., Tudoran A.M. |
Towards Electrochemical Membranes by Optical Lattices, in EXOTIC PROPERTIES OF CARBON NANOMATTER: ADVANCES IN PHYSICS AND CHEMISTRY, Mihai V. Putz, Ottorino Ori (Eds.), Springer Verlag, London, 2014, Chapter X, in preparation; DOI: ; URL: |
|
Putz M.V., Ori O.
|
Quantum Codes for Graphs in Molecular Topology, in EXOTIC PROPERTIES OF CARBON NANOMATTER: ADVANCES IN PHYSICS AND CHEMISTRY, Mihai V. Putz, Ottorino Ori (Eds.), Springer Verlag, London, 2014, Chapter X, in preparation; DOI: ; URL: |
III. Capitole în Cărți Editate:
|
Putz M.V. |
Nano-Universe Expanding Macro-Universe: From Elementary Particles to Dark Matter and Energy, In: RESEARCH HORIZONS OF NANOSYSTEMS: STRUCTURE, PROPERTIES AND INTERACTIONS, Mihai V. Putz (Ed.), Apple Academics Press, New Jersey & Ontario, USA & Canada (2013), ISBN: 978-192-689-590-1; URL: http://www.appleacademicpress.com/title.php?id=9781926895901 |
|
Putz M.V., Ori O, Diudea M.V. |
Bondonic Electronic Properties of 2D Graphenic Lattices with Structural Defects, In: GRAPHENE SCIENCE HANDBOOK: ELECTRICAL AND OPTICAL PROPERTIES, Mahmood Aliofkhazraei; Nasar Ali; William I. Milne; Cengiz S. Ozkan; Stanislaw Mitura; Juana L. Gervasoni (Eds.), CRC Pres, Taylor & Francis Group, Boca Raton, Florida, U.S.A. (2013), Invited, submitted; ISBN-13: 978-14-6659-131-8; URL: http://www.books-express.ro/book/9781466591318/Graphene-Science-Handbook.html |
|
Ori O, Putz M.V., Gutman I., Schwerdtfeger P. |
Generalized Stone-Wales Transformations for Fullerene Graphs Derived from Berge’s Switching Theorem, In: ANTE GRAOVAC - LIFE AND WORKS, I. Gutman, B. Pokric, D. Vukicevic (Eds.), Mathematical Chemistry Monographs, Vol. 16, Kragujevac, Serbia (2014). Invited, accepted; xxx + xxx pp. Hardcover, ISBN: 978-86-6009-021-0; |
IV. Cărți Internaționale:
|
Putz M.V. (Editor) |
ADVANCES IN CHEMICAL MODELING – VOL. IV, NOVA Science Publishers Inc., New York, 2013, pp 500 (cca.), ISBN (Hardcover): 978-1-62808-186-2; URL: https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=43018 |
|
Putz M.V. (Editor) |
RESEARCH HORIZONS OF NANOSYSTEMS: STRUCTURE, PROPERTIES AND INTERACTIONS, Apple Academics Press, New Jersey & Ontario, USA & Canada (2014), ISBN (Hardcover): 978-192-689-590-1; URL: http://www.appleacademicpress.com/title.php?id=9781926895901 |
|
Putz M.V. |
QUANTUM AND OPTICAL DYNAMICS OF MATTER FOR NANOTECHNOLOGY IGI Global, Hershey Passadena, USA xxx + 500 p., 130 illus. (2014) DOI: 10.4018/978-1-4666-4687-2, ISBN-13 (Hardcover): 978-146-664-687-2, ISBN-10: 146-664-687-X, EISBN-13: 978-146-664-688-9 URL: http://www.igi-global.com/book/quantum-optical-dynamics-matter-nanotechnology/77401 |
|
Putz M.V., Ori O. (Editors) |
EXOTIC PROPERTIES OF CARBON NANOMATTER: ADVANCES IN PHYSICS AND CHEMISTRY, Springer Verlag, London, Series CARBON MATERIALS: CHEMISTRY AND PHYSICS xxx + xxx p., xx illus., x in color (2014) In preparation; ISBN (Hardcover):; |
V. Workshopuri, Simpozioane, Prezentări:
|
În perioada 18-22 Martie 2013 Mihai V. Putz (MVP) a efectuat la Universitatea Babeș-Bolyai (UBB) din Cluj deplasarea științifică cu dubla misiune: (i) susținerea Tezei de Abilitare Chemical Orthogonal Spaces of Atoms and Molecules în domeniul fundamental Chimie din științele naturale, care, printre altele, conține în mare parte realizările din prezentul grant de cercetare din ultimii ani (2010-2012), deosebit de apreciate în Alma Mater, în țară cât și în străinatate, și au fost dezbătute în sinteză și pozitiv marcate și de comisia de abilitare; această prezentare se poate constitui si ca 2/3 din sinteza rezultatelor proiectului prezent de cercetare, ce deschide și dezvoltă cu success modelarea reactivității chimice, și recent și a topologiei chimice și a activității eco/farmaco/biologice în spații nonreductive la cartesianul fizic, dar pastrează informația independenței și prin urmare și ortogonalitatea descrierii (qvasi)completă a spațiului structurii, reactivității și interacției chimice. (ii) Co-directorarea (al[turi de prof. dr. Mircea V. Diudea de la UBB) dar și prezentarea rezultatelor primei lucrări de la secțiunea ISI de mai sus în cadrul workshopului internațional organizat de Societatea Europeană de Chimie Matematică și Universitatea Babes-Bolyai – Facultatea de Chimie și Inginerie Chimică; prezentarea, intitulată , dezvoltă tocmai ideea reactivității chimice ce conduce activitatea biologică prin intermediul indicilor fundamentali de reactivitate (electronegativitate, tăria chimică, puterea chimică și electrofilicitatea) și a principiilor lor variaționale, dar a avansat și ipoteza originală a considerării moleculelor sub formă de-ciclizată prin intermediul formalismului SMILES (simplified molecular-input line-entry system) în modelarea penetrărilor lipidice celulare; rezultatele au suscitat un viu interes și grazie intervențiilor colegilor și în special a prof. dr. Ionel I. Mangalagiu (de la Univ. Al. I. Cuza din Iasi) s-au primit informații prețioase pentru finalizarea și dezvoltarea prezentei cercetări în ceea ce s-a constituit lucrarea a 4-a din secțiunea de lucrări ISI de mai sus, prin considerearea conformațiilor SMILES a moleculelor nu doar în faza de selecție a seturilor QSAR dar și în corelațiile efective calculate, în special pe baza versiunilor LoSMoC (the longest SMILES molecular chain) și BraS (the Branching SMILES), rezultatele sunt spectaculoase, arătând că stadiul SMILES este chiar necesar în stabilirea mecanismului de interacție chimico-biologică, cu stabilizarea legăturii chimice ligand-receptor, sau a respectării scenariului consacrat în legarea chimică (electronegativitate > tăria chimică > puterea chimică > electrofilicitatea), precum ilustrat și de rezultatele celui de-al 5-lea artiolului din lista ISI de mai sus. |
|
In perioada 14-17 Iunie, Mihai V. Putz (MVP) a efectuat vizita de studiu la Universitatea din Parma pentru a realiza întâlnirea personală cu Prof. Franco Ugozzoli, un fizician actualmente titular la disciplinele de Chimie Generală și Anorganică la Facultatea de Inginerie, în vederea prospectării unei colaborări inter-universitare de tip Erasmus pentru etapa finanțării europene Erasmus-For-All 2014-2020. Întâlnirea a fost intermediată de colaboratorul și prietenul comun Dr. Ottorino Ori (OO, Actinium Research, Roma, delegat la Parma), alături de care MVP a continuat periplul italian la Scoala de vară “Solid State Physics”, directorată în general de Prof. Giorgio Benedek (Univ. Milano Bicocca), în calitate de co-directori pentru a 58-a ediție (2013) realizată sub forma Workshopului “Carbon Topology”, în perioada 18-22 Iunie. Erice, oraș sicilian cu origini mitologice, fiind Erice fiul născut din dragostea lui Neptun cu Venus, cu o istorie multi-milenară, este actualemente recunoscut în lumea întreagă ca Oraș al Păcii și Științei, ajuns la a 50 aniversare de la lansarea Fundației ETTORE MAJORANA și a Centrului pentru Cultură Științifică (1961-1962-1963) cunoscut prin manifestul celebru pentru promovarea Stiinței ca mediator al Păcii în contrast cu Tehnologia – instrument al politicii de putere și prin urmare al distrugerii (virtuale sau nu a) umanității (în original “Science is the study of Fundamental Laws of Nature. Technology is the study of how the power of mankind can be increased”), semnat în 1982 de celebrii laureați Nobel pentru Fizică Paul A.M: DIRAC și Piotr KAPITZA, alături de nominalizatul Nobel Antonio ZECHICHI – astrofizician de largă cultură, excelent organizator și fizician controversat implicat în istoria marilor descoperiri sub-nucleare de la CERN. Centrul, cu o activitate prodigioasă incluzând în ultimii 50 de ani de activitate 124 de Școli, 1573 de Cursuri, 112.278 de participanți, 128 de Laureați Nobel, aparținând la nu mai puțin de 932 de Universități și laboratoare din 140 de țări și națiuni, a contribuit la o adevărată emulație internațională, așa numitul spirit de la Erice (Erice Geist), incluzând chiar și crearea unei Fundații internaționale a oamenilor de Știință – The World Federation of Scientists (WFS) promovând lupta pentru cele 15 urgențe planetare (apa, solul, hrana, energia, poluarea, limitarea dezvoltării, schimbările climaterice, monitorizarea globală a planetei, amenințarea militară într-o lume multipolară, evitarea holocaustului ecologic nord-sud pentru țările în curs de dezvoltare prin știință și tehnologie, problema substituției organelor, bolile infecțioase, poluarea culturală, apărarea comună împotriva obiectelor cosmice, imensele investiții militare); acestea l-au adus și pe însuși Papa Ioan Paul al II lea să viziteze centrul și activitățile sale, care face pasul decisiv în recunoașterea faptului că “Știința și Credința sunt deopotrivă daruri de la Dumnezeu”, în original “Scienza e Fede sono entrambe doni di Dio” precum rezumat în a III- Frază către WFS la vizita întreprinsă la Erice în 1993. Tot în acest spirit se circumscrie și celebra sa a VIII a frază “Omul poate pieri prin efectul tehnicii ce lui însuși a dezvoltat-o, și nu prin adevărurile pe care le descoperă prin cercetarea științifică”, în original “L’uomo può perire per effecto della tecnica che egli stesso sviluppa, non della verità che egli scopre mediante la ricerca scientifica”. În acest spațiu știintifico-mitico-ideologic s-au desfășurat și prezentele lucrări ale simpozionului dedicat topologiei moleculare și a materialelor pe bază de Carbon. Probleme legate de proprietățile mecanice ale grafenelor, alături de spectroscopia lor vibrațională au fost prezentate de Prof. Luciano Colombo (Univ. Cagliari) și Dr. Antonio Politano (Univ. Calabria), în timp ce probleme deschise în topologia fulerenelor, în problemele de aromaticitate-antiaromaticitate, ca și în reactivitatea defectelor topologice, și a sfericalității fullerenelor au fost eminent prezentate de Profs. Jerzy Cislowski (Univ. Szcecin), Antonio Papagni (Univ. Milano Bicocca), Mauro Causa (Univ. Napoli Federico II) și Dr. Ottorino Ori (Actinium Roma), respectiv, încheind prima zi a școlii cu un veritabil brainstorming despre stabilitatea rețelelor de Carbon extinse și a posibilelor lor modelări prin topologie vs. reactivitate. A doua zi a școlii, a fost prezentată ca chairmain de MVP care a avut privilegiul de a introduce prezentările Profs. Giorgio Benedek (Univ. Milano-Bicocca) și Mircea Diudea (Univ. Babes-Bolyai Cluj) despre modelarea Schwarzitelor și respectiv a structurilor de Carbon de tip spongy și diamante-D5, cu o receptare foarte importantă în domeniul nanomaterialelor în general și a auditoriului prezent în special. MVP a avut la rândul său o prezentare foarte bine receptată, în a treia zi a simpozionului, despre reactivitatea topologică, în sensul ”colorării” cu indici de reactiviate (electronegativitate și tăria chimică în special) a topologiei (prin indicii topologici, de genul Wiener) moleculelor organice (ca nanoprecursori) pentru o mai bună corelare a indicilor topo-reactivi rezultați cu stabilitatea și sfericalitatea sau cu excentricitatea sistemelor în discuție, realizându-se astfel o caracterizare global-colorată a siturilor/nodurilor de reactivitate diferențiată pentru o stare reactivă dată (stare excitată, de frontieră, de tranziție, etc.) a atomilor-în-moleculă, substituind ingenios paradigma locală a indicilor de reactivitate de tip Fukui, sau profil de densitate electronică (density shape), precum și funcțiile de localizare electronică (electronic localization functions -ELFs) prin această colorare globală folosind scheme diferite sau consistent de calcul analitic și computațional pentru formele compacte ale derivatelor prime și secunde ale energie totale în raport cu numărul de electroni (pi) de frontieră invederați. Întâlnirea s-a terminat constructiv în spritul Erice, prin angajarea celor mai importante idei prezentate legate de structura, reactivitatea și funcționalitatea structurilor de Carbon în molecule izolate sau sisteme extinse la proiectarea de noi compuși și composite menite să îmbunătățească resursele energetice pe bază de Carbon non-fosil! Acest proiect a fost propus de Prof. Antonio Bianconi (Rome International Center for Materials Science, Superstripes), care a și prezentat o lucrare legată de controlul endo-dopărilor structurilor de Carbon prin imagistica difracției cu raze X, și a fost agreat cu titlul provizoriu "Controlling the Topology of Carbon Nanostructures Networks for New Chemical Functionalities", acesta încadrându-se în primul obiectivul tematic (Strengthening research, technological development and innovation) în cadrul parteneriatului strategic între Romania și Comisia Europeana pentru perioada 2014-2020 în cadrul Programelor Europene pentru Cercetare și Inovare – Horizon 2020. Cu această ocazie, MVP alături de OO au reiterat invitația oficială adresată audienței deosebit de selecte, expertă în nanostructuri de Carbon, pentru participarea cu capitole aferente simpozionului Erice- 2013- Carbon Topology, în volumul Springer internațional aflat current în lucru sub egida lor editorială, intitulat "Exotic Propertie of Carbon Nanomatter: Advances in Physics and Chemistry". În final, simpozinul a fost dedicate Prof. Ante Grovac (Institutul Rudger Boskovic din Zagreb, Univ. Split, Centrul Inter-universitar din Dubrovnik), recent decedat la finele lui 2012, vajnic colaborator în domeniul topologiei și prieten apropiat pentru mulți dintre participanți! |
VI. Vizite și Colaborări Științifice:
|
În perioada 14-16 Mai 2013 Mihai V. Putz (MVP) a efectuat la Universitatea București (UB) deplasarea cu misiunea vizitelor multiple în vederea colaborărilor știintifice viitoare la nivel național cu impact internațional: (i) întâlnirea cu prof. dr. Mihaela Hillebrand și cu grupul pe care-l coordonează la Facultatea de Chimie/UB pentru schimbul reciproc de informații și teme de cercetare în chimia cuantică și chimia fizică aplicată, în urma căreia MVP a adresa invitația de participare la proiectul editorial pe care-l coordonează la Springer în seria Carbon Materials din 2013 (vezi la secțiunea de Cărți Editate);(ii) întâlnirea cu conf. Dr. Speranța Avram de la Facultatea de Biologie/UB alături de care s-au pus bazele unei colaborări pe termen scurt legate de finalizarea și publicarea unui articol internațional de impact prin combinarea metodelor de docare (de la UB) cu cele de Spectral-SAR (de la Universitatea de Vest din Timișoara) în modelarea farmacogenomică și mutagenică indusă de canalele blocanților de calciu în peptidele natriuretice prin modelarea feed-backului ligand-receptor în acțiunile de prevenire și tratare a bolilor cardiovasculare; colaborarea a fost proiectată și pe termen mediu și lung prin intermediul membrului din grant lector dr. Corina Duda-Seiman, recent confirmat doctor și în domeniul farmaceutic/medicină al științelor vieții, ocazie cu care și pentru care a dezvoltat relațiile de colaborare științifică cu partenerii de la UB/Facultatea de Biologie; (iii) întâlnirea cu conf. dr. Marilena Ferbințeanu-Cimpoeșu de la Catedra de Anorganică a Facultății de Chimie/UB, cu care s-a realizat un schimb deosebit de fertil de idei și proiecte în domeniul chimiei-fizice structurale, in special legate de modelarea legăturii chimice prin teoria orbitalilor moleculari (izo-lobaritate) și teoria funcționalei densitate (în formularea sa conceptuală, cu implicarea indicilor de reactivitate chimică în descrierea atomilor-in-moleculă de tip Bader, pe baza funcției de localizare electronică de tip Becke-Edgecombe, dar și generalizată markovian precum recent dezvoltat de MVP, și în relație cu determinările structurale prin difracția cu raze X); astfel s-a convenit realizarea unei monografii comune, dedicată modelării clusterilor chimici prin metode opto-cuanto-chimice, al cărei proiect să fie trimis spre analiză și contractare la Springer, în toamna 2013, cu termen de realizare – primăvara 2014. |
|
În perioada 27-30 Mai 2013, Mihai V. Putz (MVP) a efectuat vizita științifică la Universitatea din Kragujevac (prima capitală și universitate a Serbiei moderne, 1818-1839), Facultatea de Științe Naturale și Matematice, unde, alături de dott. Ottorino Ori (OO, de la Actinium Research, Italia), l-a vizitat pe prof. Ivan Gutman (IG), o somitate mondială în chimia matematică și pionier al teoriei grafurilor, pentru perfectarea colaborării editoriale, deja prezente prin caliatea reciprocă de membru în Editorial Board (MVP la Match-Commun Math Comput Chem cu IG Editor-in-Chief, iar IG la Int J Chem Model cu MVP Editor-in-Chief), și la nivelul colaborării științifice nemijlocite. Astfel, s-au purtat discuții științifice peripatetice (deopotrivă în cadrul formal al spațiului universitar, dar și în cursul plimbărilor în Parcul Memorial Kragujevac “21 Octombrie 1941”) legate de pegătirea contribuției comune cu OO în volumul memorial “Ante Graovac: Life and Works”, precum și a temelor comune din topologia moleculară. În particular, au fost abordate două subiecte majore, ambele suscintând interesul în cercetara comună: (i) comportamentul anomal al electronilor pi în sisteme benzoide largi, când s-a înregistrat o deviere de la comportamentul aromatic prevăzut de teoria Clar a inelelor aromatice, prin inversarea ierarhiei de tărie aromatică cu locusurile moleculare de tip “single empty bond”; paradoxul nu pote fi ”rezolvat” de teoria Kekule actuală, aceleași rezultate fiind obținute și prin metode ab initio în calcularea energiilor-pi pentru circuite conjugate; la acest punct MVP a propus abordarea cu indicii de rectivitate definiți și dezvoltați în cadrul teoriei funcționalei densitate conceptuale (de ex. Indicele Fukui, indicele de profil – the shape index, electrofilicitatea cu recenta abordare bilocală a lui MVP – vezi articolul cu Pratim K. Chattaraj din secțiunea ISI de mai sus) – abordarea urmând a fi dezvoltată în cursul verii 2013 și în continuare; (ii) modelarea cuantică a conceptului de legătură chimică cu deplasare de sarcină – “the charge-shift bond”: inițial apărut prin anomalia legată de legătura chimică în F-F, care în contextul teoriei legăturii de valență are o funcție de undă obișnuită dintr-o formă de covalență (F:F) și două forme ionice (F:- F+ & F+ F:-) fiind tocmai cele din urmă forme ionice cele cale contribuie exclusiv la legarea chimică, și nu forma covalentă – precum așteptat – un comportament ce se regăsește și la nivelul altor multe molecule – doar în aparență caractrizate de legături covalente. Rezolvarea propusă de MVP se leagă de conceptul și teoria bondonică a legăturii chimice dezvoltate chiar în cadrul prezentului grant (în 2010), teorie prezentată și sub forma seminarului “Bondons & Nanosistems; the Case of Graphene” susținut în cadrul grupului lui I.G. în prezența dr. Boris Furtula, dr. Slavko Radenkovic și a dott. Ottorino Ori. Vizita științifică s-a terminat cu promisiunea de a intermedia un acord bilateral între Universitatea de Vest din Timișoara și Universtatea Kragujevac prin programele Uniunii Europene (TEMPUS sau ERASMUS). Cu OO, MVP se va re-întâlni în cursul vizitelor științifice ulterioare prevăzute, ocazie cu care vor fi finalizate proiectele comune înaugurate în 2012, și avansate cu ocazia întâlniri cu prof. Ivan Gutman la Kragujevac. |
|
În perioada 10-14 Iunie Mihai V. Putz (MVP) a desfășurat stagiul de cercetare la Institutul Rudger Boskovic (IRB) din Zagreb (Croația) în vederea lărgirii deopotrivă a conexiunilor inter-cercetare la nivel uman cât și a extensiilor de know-how in domeniul QSAR și al metodelor statistice asociate, în special. Astfel, MVP a fost în principal oaspetele Dr. Bono Lucic, actualmente cercetător principal senior în centrul RMN al IRB, alături de care MVP a prospectat participarea acestuia la proiectul publicistic internațional sub forma numarului special la Current Organic Chemsitry dedicat hidrocarburilor policiclice aromatice (PAH) pe care MVP îl coordonează; pe termen mediu s-au pus bazele unei cercetări comune legate de metodele ortogonale în QSAR cu aplicație directă la comportamentul validării externe cu 1/3 compuși în setul de testare față de setul școală, cu titlul provizoriu “Application of Orthogonalization Models in Prediction of Properties/Activities of Compounds in External Data-Sets”; modelând inițial cele 37 sisteme fundamentale PAH propuse de Int. Academy of Mathematical Chemistry, proiectul își propune investigarea deviației în relațiile de ortogonalizare dintre descriptorii QSAR (de exemplu cei de reactivitate chimică –electronegativitate, tărie chimică, putere chimică, electrofilicitate) atunci când setul școală se modifică succesiv sau alternativ de la N la N+1 cardinal cu molecule din setul de testare. Rezultatele vor avea un impact decisiv asupra stabilirii importanței reale/practice a relației de inter-ortogonalitate între descriptorii QSAR precum și testării stabilității acestor modele în contextul lărgirii atât a bazelor de date moleculare (prin sinteze sau drug design), cât și a domeniilor de aplicabilitate/activitate bio-eco-farmacologică pentru o clasă de compuși dați, în cazul de față a PAH-urilor – deja recunoscute ca un major contributor la ecotoxicologia curentă însă cu date și modele statistice încă neclare. În finalul vizitei MVP a beneficiat de onoranta oportunitate de a vizita Academia de Științe și de Arte a Croației, instituție administrativă dar și edificiu muzeal astfel create de pastorul Strossmayer in secolul XIX printr-o viziune avanagardistă a rolului bisericii (catolice) în societatea modernă - laică, unde MVP a fost primit de Secretarul general al Academiei Croate pe domeniul Matematicilor și a Științelor Naturale, Acad. Prof. Dr. Nenad Trinajstic, ce se înscrie pe linia genealogiei de aur a topologiei moleculare mondiale, începând cu părintele necontestat al acesteia Acad. Prof. Alexandru Balaban – continuând cu discipolul pe măsură Prof. Milan Randic, mentorul doctoral și în chimie matematică al Acad. Prof. Nenad Trinajtic, - la randul său mentorând doctoral atît pe Dr. Bono Lucic (mai recent) dar și pe nu mai puțin celebrul Prof. Ivan Gutman, de asemeni vizitat de MVP în cadrul prezentului turneu de cercetare, în luna Mai 2013 la Kragujevac (Serbia). Astfel, actuala vizită la IRB-Zageb lărgește semnificativ cercul legăturilor veritabile în chimia matematică și crează bazele personale și profesionale pentru o dezvolare și contribuție internațională tot mai vizibilă a Laboratorului de Chimie Fizică Structurală și Computațională de la Universitatea de Vest din Timișoara, pe care MVP îl manageriază și l-a recreat prin prezentul grant, în domeniul chimiei matematice, cu aplicații la sisteme moleculare extinse si nanostructuri (pentru care sistemele PAH sunt eminenți precursori). |
|
În perioada 12-21 Iulie 2013 Mihai V. Putz (MVP) a desfașurat vizita de cercetare la Köln (12-17 Iulie) și Stuttgart (17-21 Iulie) pentru întâlnirile de studiu cu Dr. Adrian Chicu (AC) și Prof. Dr. Laszlo von Szentpaly (LvS) în vederea continuării și respectiv a definitivării proiectelor de cercetare comune. Astfel: la Köln MVP a stabilit cu AC deopotrivă un plan e cercetare pe termen scurt ca și unul pe termen lung legat de studiile in silico-in vitro de toxcititate prin așa numitul Timișoara-Köln-Helgoland (TKH) Hydractinia echinata (H.e.) test-sistem; în prima fază, pe termen scurt, MVP cu grupul de la Timișoara va modela in silico (computațional) o serie de date Köln-Helgoland reprezentând toxicitatea determinată experimental pe H.e. cu o serie de derivați aromatici ai benzenului și naftalinei, prin noua metodă QSAR dezvoltată la Timișoara de MVP, anume Diagonal-Spectral SAR, la zi elaborată în cadrul grantului de cercetare de MVP și inclusă la nivel de formalism general în numărul special editat de MVP la Int. J. Chem. Model. (și publicat de NOVA Science, New York) dedicat Prof. Balaban la 50 de ani de Academie Română. Aplicația va fi comparată cu rezultatele similare pe sistemul-test Tetrahymena pyrifromis (T.p.), dar și teoretic alternativ prin QSAR clasic sau Spectral-SAR. Pe termen lung, se învederează crearea unei mini-stații de analize toxicologice pe H.e. în cadrul sistemului de testare și analiză (in silico-in vitro) TKH; aceasta deoarece este esențial în analiza QSAR să dispunem și de date proprii, măsurate în propriul laborator, în care eventual se face și modelarea teoretică ulterioară, dar și pentru noutatea și exclusivitatea (cel puțin în România) dar cu foarte puține stații similare pe plan mondial prin folosirea H.e. ca nou sistem de testare; asta deoarece, spre deosebire de T.p., de exemplu, prezintă un timp de răspuns toxicologic mult mai rapid, la nivel de 24 h față de 72 h în cazul T.p.; apoi calitatea biologică de a nu produce în sine toxicitate în mediul de laborator prin manipulare, prin neafectarea ecosistemului prin oricâte colonii de H.e. s-ar folosi, acestea fiind pori crescuti pe scoici marine (din Marea Nordului, insula Helgoland, de exemplu); și multe altele inclusiv costurile reduse de întreținere și spațiul redus necesar experimentului toxicologic efectiv, etc.. Pe de alta parte, la Stuttgart, MVP a finalizat planul de articol cu LvS în vederea elucidării valorii reale pe care o abordare exponențială pentru starea fundamentală a unui sistem N-electronic o are față de clasica abordare parabolică specifică teorie funcționalei densitate (TFD) conceptuale în abordarea problemei centrale a Chimiei – legătura chimică! Abordarea parabolică are calitatea că într-adevăr corespunde coborârii energetice a nivelelor de legătură chimică formate fată de sistemele izolate, însă nu explică formarea acestora – însă cu deficiența imediat remarcată pentru particularizarea formalismului la cazul moleculelor homopolare (A-A) unde prezice energie de legătură zero! În schimb, la prima vedere asumarea unei curbe exponențiale în locul celei parabolice ar prezice minimizarea energetică la infinit (pentru un număr de electroni foate mare în sistemul de legătură) însă asta doar dacă nu se calibrează curba exponențială pentru cele trei puncte esențiale în legătura chimică (stare cationică, neutră și anionică), modelare neabordată încă în teoria legăturii chimice în cadrul TFD pentru modelul exponențial (Parr-Bartolotti). În plus, MVP a propus schimbarea strategiei de calcul a energiei de legătură, înlocuind abordarea considerării numărului maxim de electroni schimbați (Nmax) în legătura chimică ca valoarea substituită în forma energiei instantanee dE(N) cu integrarea celei din urmă pentru intervalul (0,Nmax) caz în care problema anulării energiei de legătură pentru cazul homopolar ar trebui să dispară. Rezultatele sunt așteptate în această toamnă cu publicarea extinsă la începutul lui 2014! |
|
Mihai V. Putz (MVP) a desfășurat în perioada 31 Iulie – 21 August 2013 vizita de cercetare la Rimini (Italia) pentru întâlnirea de studiu cu Dr. Ottorino Ori (OO), de la Actinium Roma, în vederea definitivării proiectelor comune dar și pentru proiectarea strategiei de cercetare comune pe termen scurt și mediu, în etapa sabatică 2014-2020 la nivelul finanțării Europene. Astfel, proiectele comune definitivate se referă la: (1) Finalizarea, trimiterea și acceptarea capitolului de carte “Generalized Stone-Wales Transformations for Fullerene Graphs Derived from Berge’s Switching Theorem” de Ottorino Ori, Mihai V. Putz, Ivan Gutman, și Peter Schwerdtfeger, în cadrul monografiei memoriale I. Gutman, B. Pokric, D. Vukicevic (Eds.), Ante Graovac – Life and Works, MATHEMATICAL CHEMISTRY MONOGRAPHS, No. 16, Publisher: University of Kragujevac and Faculty of Science Kragujevac, 2014, Hardcover, ISBN: 978-86-6009-021-0; în esență, s-a arătat că teorema Berge de transformare a spațiului de isomeri în el însuși poate fi aplicată și pentru generarea grafurilor de tip fullerenic prin executarea transformărilor topologice de tip Stone-Wales; altfel spus, s-a pornit de la observația că două nanostructuri de tip fullerenă H și G ce au un nod comun (oricare) și același ordin (număr de legături chimice per atom) - pot fi transformate unul în celălalt printr-o transformare topologică implicând două legături chimice din structură, pe scurt G=2s(H), cu operatorul de transformare identificat cu o secvență de transformări de tip Stone-Wales; acest rezultat original permite trecerea de la legătura chimică liniară la rotirea radială a legăturilor de tip 5|6 pentagon-hexagon; astfel se poate genera structura fullerenică non-spiralată T-C380 prin intermediul transformării generalizate de tip Stone-Wales (gSW) prin conectare topo-izomerică cu structura fullerenică spiralată de tip C2-C380 prin ranjamente succesive de tip 2s-Berge, pe scurt NS-T-C380=A(C2-C380); remarcabil, noul drum de izomerizare se găsește în spațiul fullerenelor icosaedrale largi de tipul C240. Structura astfel obținută, prin mecanismul gSW+2sBerge, completetând limitarea algoritmului Fowler-Manolopoulos de generare spiralată de inele penta-hexagonale, a fost asumat ca “brandul” grupului de cercetare de la Timișoara, care intră astfel într-o nouă fază de extensie a cercetărilor fizico-chimice structurale și computaționale cu aplicații de prim rang la nivelul Nanositemelor. (2) Finalizarea capitolelor legate de optica cuantică și laseri pentru studiul Nanosistemelor, incluse în cartea de autor “Quantum and Optical Dynamics of Matter for Nanotechnology”, acceptată spre publicare la IGI Global, Hershey Passadena, USA, DOI: 10.4018/978-1-4666-4687-2, ISBN13: 9781466646872, ISBN10: 146664687X, EISBN13: 9781466646889 la care Dr. Ori a pegătit un Cuvânt înainte de prezentare, apreciind deosebit utilitatea și concizia volumului. (3) Finalizarea articolului comun original “Bondonic High Order Effects in Honeycomb Nanoribbons with Stone-Wales Topological Deffects”, de Mihai V. Putz, Ottorino Ori, ce continuă seria de success a modelării bondonice a structurilor de tip grafenic, aici cu dublă generalizare, deopotrivă cu (i) formalismul integralelor de drum dezvoltate până în ordinul 4 al derivatelor 1D pentru un potențial dat, aici identificat cu potențialul topologic Wiener, dar și (ii) pentru întreaga clasă de structuri de tip “fagure”, asumând structura de grafen (cu baza atomică de Carbon) ca referențială și generalizând cu ajutorul termalizării Fermi-Dirac în termeni de electronegativitate și media geometrică a acesteia pentru structurile pe bază atomică similară Si (silicene), Ge (Germanicene), Sn (Stannicene/Tinicene) dar și pentru hetero-combinațiile aferente (C-Si, C-Ge, C-Sn, Si-Ge, Si-Sn, Ge-Sn). Tratamentul bondonic în ordinul 4 al integralelor de drum implicate la nivelul fragmentelor de nanostructuri cu defecte topologice de tip h-Stone-Wales (original numite de către autori drept undele-SW) permite identificarea pulsurilor critice de tranziție pentru structurile analizate, din stadiu de ideal în cel cu defecte, cu estimarea energetică a energiilor de legătură implicate și a capacităților calorice așteptate pentru un astfel de tip de izomerizare topologică, la nivel de detaliu ondulatoriu pentru identificarea cauzală a tranziției cuantice de la structura ideală-la-structura cu defect. Astfel, se extind premisele tratării energetice (observaționale) cu formalismul bondonic al izomerizării in serie a nanostructurilor, pe baza energiei bondonice redistribuite în rețea sub formă de condensat cuantic și generare de defect, ceea ce poate completa strălucit mai sus-descrisul mecanism de generare de fulerene non-spiralate în cadrul formalismului gSW-2sBerge, cu aplicație la fullerenele cu defecte – total neabordate până în prezent. Aceste realizări au deschis perspective deosebit de interesante, la frontiera nanoștiințelor de astăzi, cu deosebit impact în dezvoltările ulterioare în domeniile conexe (știința materialelor, moletronica cuantică, topologie cuantică, etc.). Astfel, corespunzător acestor realizări se pot identifica direcțiile de dezvolare al grupului de la Timișoara condus de MVP: (I) Combinarea direcțiilor gSW-2sBerge și bondonică de mai sus în formularea sistematică a algoritmuui de generare energetică pentru seriile izomerice topologice într-un “univers de rezonanțe cuantice” pentru care degenerările aferente propagărilor defectelor topologice pot fi observate prin identificrea temperaturii/pulsurilor critice pentru tranzițiile de fază de la structura ideală-la-structura cu defecte, și calculul ulterior al capacităților calorice aferente, deci observabile. Astfel, se poate realiza și o unificare conceptual-formală, dar cu mari perspective de implementare computațională, între teoriile de rezonanță pentru legătura chimică (Pauling) și cel al Universului elastic cu defecte auto-izomorf (Kleinert), mai ales și datorită legăturii personale și profesionale pe care MVP a dezvoltat-o cu Prof. Kleinert (Free University Berlin) în ultima decadă, și care poate fi continuată pe actuala direcție de unificare topo-cuantică. (II) Crearea unui laborator experimental de optică cuantică și laseri, ca o extensie al actualului Laborator de Chimie-Fizică Structurală și Computațională pentru Nanoștiințe și QSAR (LCFSCNQ), în cadrul Facultății de Chimie-Biologie-Geografie din Universitatea de Vest din Timișoara, pentru: (i) căutarea experimentală a condensatului cuantic de tip bondonic, prin expunerea controlată și în câmpuri mixte, eventual cu efecte non-liniare, a fragmentelor de nanostructuri de Grafene, Silicene, Fullerene, etc. cu măsurarea energiei de legătură pentru timpii de viață bondonici preziși; prezumând natura fundamentală a cuantelor bondonice în legătura chimică (sau în starea de valență moleculară și în benzile de valență a nanostructurilor cu defecte) alături de actualele calcule furnizând un tablou cuasi-complet al manifestării fizico-chimice (energie de legătură, timp de viață, temperatură/puls critic, etc.) există o perspectivă reală de observare a efectelor bondonice, în cadrul dezvoltărilor experimentale și dotărilor ulterioare adecvate și avangardiste ale LCFSCNQ; (ii) implementarea în experimentele învederate: (i) a algoritmului de numărare cuantică a informației în acord cu teoria informației cuantice și aplicațiilor lor la nivelul moleculelor și grafurilor asociate; (ii) în plus, o astfel de “numărare cuantică” poate oferi și o alternativă originală și extrem de acurată (la niel cuantic) al determinărilor experimentale ale activităților biologice induse de acțiunea compușilor chimici cu potențial ecotoxicologic, când întregul ansamblu (în acvarii adecvate, de exemplu) este plasat în câmp optic cuantic controlat; se pot astfel genera activități biologice cuantice, unice până acum, ce pot fi implementate în studiile QSAR de confirmare a sistemelor de testere (T), de tipul Timișoara-Koln, precum mai sus descris. Astfel, LCFSCNQ poate căpăta consistență și primat mondial și la nivel experimental, prin identificarea spectrală a cuantelor bondonice în legătura chimică la nanosisteme prin crearea bazelor experimentale pentru viitoarea ecotoxicologie cuantică. |
VII. Sinteza Lucrării: