Теоретична и изчислителна химия

Научните изследвания в Лаборатория „Теоретична и изчислителна химия“ са насочени към разработване и прилагане на нови подходи за теоретичен анализ на материали, тема 4 от научно-изследователския план на ИОНХ и включват:

• Квантовохимично изследване на молекулните характеристики и фотофизичните свойства на оптични системи, процеси на абсорбция, емисия и механизми на пренос на енергия и заряд. Приложение на точни ab initio методи, методи на теорията на функционала на плътността и методология за изследване на луминесцентните свойства на лантанидни системи. Обясняване, предсказване и оптимизиране на функционалността на нови оптични материали чрез молекулно моделиране на d- и f-метални комплекси, органични хромофори и фотопротектори.
• Разработване на съвременен теоретичен подход за охарактеризиране на структурни и спектроскопски свойства на метални комплекси в твърдо състояние.
• Изследване на каталитични и фотокаталитични процеси върху оксиди на преходни метали и алуминосиликати с пореста структура чрез ab initio методи. В сътрудничество с Института по теоретична физика в Триест се моделират процеси на катализ и синтез на въглерод-неутрални горива.
• Изследване на олигомерни комплекси на 3d, 4d, 5d преходни метали, 4f (лантанидни) и 5f елементи с помощта на квантовохимични методи за анализ на лигандното поле, интерпретация и предсказване на спектроскопски и магнитни свойства на системи с несдвоени електрони.
• Теоретично изучаване на механизми на реакции с пренос на протон в основно и възбудено състояние. Влияние на разтворителя като среда и като катализатор. Изотопен ефект.

Изчисленията и анализите се фокусират върху конкретни системи в тясно сътрудничество с научни групи по синтез и експериментални спектроскопски изследвания.

1) V. Enchev, Ts. Zahariev, N. Stoyanova, I. Angelov, I. Georgieva,
“Optical Properties and Tautomerism of 2-Carbamido-1,3-Indandione in Ground and Excited States”, Journal of Computational Chemistry (2025) 46:e70041.

2) B. Borrisov, M. Tsvetkov, Ts. Zahariev, D. Elenkova, B. Morgenstern, D. Dimov, R. Kukeva, N. Trendafilova, I. Georgieva,
“Effect of Pyrrolidinedithiocarbamate Ligand on the Luminescence Properties of Heteroligand Samarium and Europium Complexes: Experimental and Theoretical Study”, Inorganic Chemistry, 63(30) (2024) 13840-13864.

3) E. L Uzunova, I. Georgieva,
“Adsorption and Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides (NO, N₂O) on Disulfide Cluster Complexes of Cobalt and Iron—A Density Functional Study”, Materials MDPI, 2024, 17(19), 4764.

4) Ts. Zahariev, P. Beykov, N. Trendafilova, E. Uzunova, I. Georgieva,
“Modulation of lanthanide luminescence by carbamoylmethylphosphine oxide ligand: A theoretical study”
Dyes and Pigments, 224 (2024) 112043.

5) E. L Uzunova, I. Georgieva, Ts. Zahariev,
“Water Splitting Reaction Mechanism on Transition Metal (Fe-Cu) Sulphide and Selenide Clusters—А DFT Study”,
Materials MDPI, 17(1) 2024 56 (1-13)

6) I. Georgieva, Daniel Tunega, Adelia J. A. Aquino, Hans Lischka,
“A theoretical adsorption study of the inner-core and outer-core hydrated alkali metal cation–circumcoronene complexes”
International Journal of Quantum Chemistry, 123 (24) (2023) e27100

7) V. Enchev, A. Y. Mehandzhiyski,
„Computational insight on the chalcone formation mechanism by the Claisen–Schmidt reaction“, International Journal of Quantum Chemistry 117 (11) (2017) article number e25365

8) J. Jung, S. T. Loеffler, J. Langmann, F. W. Heinemann, E. Bill, G. Bistoni, W. Scherer, M. Atanasov, K. Meyer, F. Neese
„Dispersion Forces Drive the Formation of Uranium−Alkane Adducts“,
J. Am. Chem. Soc. 142 (2020) 1864-2870.

• Institute of Soil Research, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, Austria
• School of Pharmaceutical Science and Technology, Tianjin University, Tianjin, China
• Prince Sattam Bin Abdulaziz University, Al-Kharj, Saudi Arabia
• Equipe de Physico-Chimie des Materiaux Inorganiques, Universite Ibn Tofail, Faculte des Sciences, Kenitra, Morocco
• Theoretical Physics Institutes, Trieste, Italy
• Department of Chemistry and Biochemistry, North Dakota, State University, Fargo, USA