Praktikos (kursinių darbų) ir baigiamųjų darbų temos pagrindinių studijų studentams

 

2016/2017 m. m.


1 Tema: Eksitoninių ir krūvio atskyrimo būsenų sąveika molekuliniuose dariniuose

Aprašymas:

Molekuliniuose dariniuose, jei tarpmolekulinė sąveika yra pakankamai stipri, elektroniniams sužadinimams aprašyti yra pasitelkiamas Frenkelio eksitono modelis [1]. Tačiau nagrinėjant eksperimentinius duomenis, gautus matuojant sužadinimo dinamiką fotosintetiniuose kompleksuse, atsiranda daug argumentų (tiesioginių ir netiesioginių), demonstruojančių, jog greta Frenkelio eksitonų sistemoje gali būti generuojamos ir vadinamosios atskirtų krūvių būsenos. Šios būsenos vaidina svarbų vaidmenį krūvininkų fotogeneracijos procesuose (kaip antai saulės energijos akumuliavimo metu tiek dirbtinėse sistemose, tiek ir fotosintetiniuose reakciniuose centruose), tačiau yra nemažai argumentų galvoti, jog šios būsenos vaidina gana svarbų vaidmenį ir anteniniuose kompleksuose, nors juose tiesioginės krūvio generacijos nevyksta. Šio darbo tikslas – formuluoti ir išvystyti teorinį modelį, kuris atsižvelgtų į galimą eksitonų ir krūvio atskyrimo būsenų sumaišymą molekulinių darinių sužadinimo metu.
Literatūra
1. H. van Amerongen, L. Valkunas, R. van Grondelle. Photosynthetic Excitons, World Scientific Co., Singapore, 2000.

Vadovas: prof. Leonas Valkūnas (leonas.valkunas@ff.vu.lt), tel. 869844472, FF 508 kab.


2 Tema: Sužadinimo dinamikos modeliavimas hibridiniuose perovskitų kristaluose

Aprašymas:

Hibridiniai organiniai perovskitiniai dariniai pasižymi labai didele kvantine krūvininkų fotogeneracijos išeiga. Dėl šios priežasties tikimasi juos panaudoti kuriant organinius saulės energijos akumuliavimo įrenginius. Šiuo metu atliekami labai intensyvūs tokių darinių elektroninio sužadinimų dinamikos tyrimai, siejant juos su krūvininkų generacijos mechanizmais šiuose dariniuose. Šio darbo tikslas – teoriškai aprašyti spektrų pokyčių dinamiką, gautą keičiant aplinkos temperatūrą ir žadinimo intensyvumą. Eksperimentiniai rezultatai, kurie bus analizuojami, yra paskelbti šiais metais [1] arba dar net nepaskelbti. Modeliuojant eksperimente stebimus reiškinius reikės tiek analiziškai formuluoti atitinkamas kinetines lygtis, tiek ir skaitmeniškai jas spręsti.
Literatūra
1. Wang, H., Valkunas, L., Cao, T., Whittacker-Brooks, L., Fleming, G. R. Coulomb screening and coherent phonon in methylammonium lead iodide perovskites. J. Phys. Chem. Lett.7: 3284-3289, 2016.

Vadovas: prof. Leonas Valkūnas (leonas.valkunas@ff.vu.lt), tel. 869844472, FF 508 kab.


3 Tema: Karotinoidų molekulinių strukturų ir jų spektrų tyrimas

Aprašymas:

Karotinoidai yra paplitę yra paplitę gyvojoje gamtoje, kurių savybės išnaudojamos įvairiuose procesuose[1,2]. Pavyzdžiui likopenų karotinoidai nulemia pomidorų raudoną spalvą [1]. Skirtinguose tirpaluose likopenas gali lemti ne tik raudoną, bet ir gelsvą spalvą. Likopenų spektrinės savybės žinomos pomidoruose, kristaluose ir tirpaluose, bet savybių prigimtis iki galo nėra aiški. Panašius procesus su karotinoidais galima stebėti vežiuose. Karotinoidai taip pat savo funkcijas turi ir lapuose. Darbo tikslas skaičiuoti likopeno ir kitų panašių karotinoidų struktūrines ir spektrines savybes, Ramano spektrus. Reikės modeliuoti dimerines struktūras. Atlikti ab initio skaičiavimus su Gaussian 09 paketu. Skaičiavimai bus atliekamai superkompiuteriu „Fizika 2000“.
Literatūra
[1] Macernis M; Sulskus J; Malickaja S Ruban A; Valkunas L, Resonance Raman Spectra and Electronic Transitions in Carotenoids: A Density Functional Theory Study, J. Phys. Chem. A, 118 (10), 1817–1825 (2014).
[2] Macernis M; Sulskus J; Duffy C; Ruban A; Valkunas L, The Electronic Spectra of Structurally Deformed Lutein, J Phys Chem A 116 (40), 9843–9853 (2012).

Vadovas: doc. Mindaugas Mačernis (mindaugas.macernis@ff.vu.lt), NFTMC B421 kab., FF 310 kab.


4 Tema: Retinalio molekulės spektrų modeliavimas bakteriodospino baltyme

Aprašymas:

Kvantinės chemijos metodai, tokie kaip DFT, kartu su molekulių mechanika, panaudojant superkompiuterių resursus, leidžia modeliuoti dideles molekulines struktūras, baltymus. Naudojant DFT metodiką galima modeliuoti retinalio molekulę ir Bakteriorodopsino baltymą. Bakteriorodopsino baltymas yra eksperimentiškai tiriamas vienas iš modelinių sistemų, kurią sudaro opsino baltymas ir retinalio molekulė. Baltymas pumpuoja protonus, po to kai retinalis sugeria matomą šviesą. Retinalio molekulė struktūriškai yra puse tipinės karotinoido (betakaroteno) molekulės, kurių spektrinės savybes daugiausia nulemtos polyeninės grandinėlės. Visgi Retinalio sužadintos energijos visiškai skiriasi tiek nuo tipinių karotinoidų, tiek nuo polieno molekulių [1]. Darbo tikslas ištirti kaip ir kurios retinalio struktūrinės dalys nulemia kitokias spektrines savybes, bei kaip molekulei daro įtaką aplinkui esanti baltymo struktūra. Darbe reikės paruošti 2 tūkst. atomų baltymų struktūras AMBER paketui. Atlikti DFT skaičiavimus su Gaussian 09 paketu. Skaičiavimai bus atliekamai superkompiuteriu „Fizika 2000“.
Literatūra
[1] Kietis BP, Macernis M, Sulskus J, Valkunas L, Estimation of the permanent dipole moment of Bacteriorhodopsin, Lith. J. Phys. 50, 451–462 (2010).

Vadovas: doc. Mindaugas Mačernis (mindaugas.macernis@ff.vu.lt), NFTMC B421 kab., FF 310 kab.


5 Tema: Spektroskopinių duomenų analizės metodų palyginimas

Aprašymas:

Iš laikinės skyros spektroskopinių eksperimentų (laikinės skyros fluorescencija, skirtuminė sugertis) gaunami duomenys, kurių tiesmuka analizė yra komplikuota dėl spektrinių elementų išplitimo, persiklojimo ir t. t. Todėl šie duomenys dažnai analizuojami pasitelkiant matematinius aprašymus, tokius kaip gesimo spektrai (angl. decay associated spectra) ar spektrinė dekompozicija (angl. spectral decomposition). Šio darbo tikslas yra palyginti įvairius spektrinės analizės metodus modeliniams ir realių sistemų spektrams, siekiant išsiaiškinti, kokiomis sąlygomis ir su kokiomis prielaidomis metodai suteikia norimos informacijos. Galutinis darbo rezultatas būtų rekomendacijos, kada naudoti konkretų spektrinės analizės metodą.

Vadovas: dokt. Andrius Gelžinis (andrius.gelzinis@ff.vu.lt), NFTMC B423 kab. Konsultacijos su dr. Jevgenij Chmeliov (jevgenij.chmeliov@ff.vu.lt), NFTMC B423 kab.


6 Tema: Netiesinė sužadinimo dinamika molekuliniuose agregatuose

Aprašymas:

Atliekant įvairių molekulinių agregatų laikinius spektroskopinius matavimus, paprastai stengiamasi naudoti kuo mažesnį žadinimo intensyvumą, kad, pirma, nebūtų „sudegintas“ pats tiriamasis objektas ir, antra, gautus duomenis būtų paprasčiau analizuoti – tokiomis sąlygomis galima nepaisyti sistemoje vykstančios molekulinių sužadinimų anihiliacijos. Kita vertus, dažnai norint gauti tinkamą signalo-triukšmo santykį, tenka didinti žadinimo intensyvumą, taip kad anihiliacijos išvengti nepavyksta. Siūlomo darbo tikslas kaip tik ir yra teoriškai panagrinėti įvairius anihiliacijos tipus (siguletų-singuletų bei singuletų-tripletų) skirtingo dydžio molekulinėse sistemose. Reikės sumodeliuoti sužadinimų atsitiktinį klaidžiojimą vienmatėse, dvimatėse bei trimatėse gardelėse bei nustatyti sąlygas, kada gaunama netiesinė sužadinimo dinamika gali būti aprašoma paprastomis kinetinėmis lygtimis.

Vadovas: dr. Jevgenij Chmeliov (jevgenij.chmeliov@ff.vu.lt), NFTMC B423 kab.


7 Tema: Pigmentų sąveikos su aplinka dichotominio modelio plėtojimas

Aprašymas:

Pigmentų ir baltymų kompleksai modeliuojami kaip atviros kvantinės sistemos. Pigmentų spektrinis atsakas priklauso nuo jų sąveikos su baltymu, kurį galima modeliuoti kaip netiesinį termostatą. Baltymai gali būti keliose konformacinėse būsenose ir būsenų tikimybės gali keistis priklausomai nuo išorinių sąlygų (temperatūros ir t.t.). Darbe reikės taikyti ir plėtoti dichotominį pigmentų ir baltymų sąveikos modelį ir skaičiuoti kompleksų spektrines charakteristikas, tiesinių spektrų priklausomybes nuo temperatūros, o po to ir analogiškas dvimačių spektrų priklausomybes. Tokie tyrimai turi padėti nustatyti kaip vyksta ir nuo ko priklauso sužadinimo pernaša ir sklaida organiniuose dariniuose.

Vadovė: doc. Olga Rancova (olga.rancova@ff.vu.lt), FF 314 kab.


8 Tema: Dinaminių reiškinių ir jų koreliacijų įtaka reakcinio centro dvimačiam elektroniniam spektrui

Aprašymas:

Fotosintetiniai reakciniai centrai yra sudėtingi pigmentų ir baltymų kompleksai, kuriuose po sužadinimo vyksta krūvio atskyrimas. Tuo metu pasikeitusi pigmento jonizacinė būsena sukuria koreliuotus pokyčius visame komplekse. Darbe reikės kurti ir testuoti bakterinio reakcinio centro modelius, kurie leistų įskaityti krūvio atskyrimo sukeltus efektus ir panagrinėti jų galimas koreliacijas. Rezultatams pasiekti reikės skaičiuoti ir analizuoti tiesinius, skirtuminius ir dvimačius reakcinio spektro elektroninius spektrus.

Vadovė: doc. Olga Rancova (olga.rancova@ff.vu.lt), FF 314 kab.


9 Tema: Glutamino fragmentacijos modeliavimas taikant DFT artinį

Aprašymas:

Atliekant darbą reikės nustatyti: kuris glutamino konformeras yra stabiliausias; įvertinti kokių glutamino konformerų 433K temperatūroje yra daugiausiai; nustatyti, kokie fragmentai gali susidaryti dėl elektronų/šviesos poveikio; nustatyti fragmentų cheminę sudėtį; apskaičiavus fragmentų atsiradimo energiją ( energy of appearance), užrašyti galimas fragmentacijos reakcijas. Rezultatai reikalingi tam, kad galima būtų atstatyti pažeistas aminorūgštis po cheminės terapijos gydymo.
Skaičiavimai bus atliekami Gaussian ir /ar GAMESS programų paketais.

Vadovė: vyr. m. d. dr. Jelena Tamulienė (jelena.tamuliene@tfai.vu.lt), Saulėtekio al. 3, A429 kab.


10 Tema: Vidinių ryšių koordinačių sistemos taikymas molekulinių darinių struktūroms lyginti

Aprašymas:

Eksperimentų metu nustatytos ar naudojant skaitinį modelį gautos molekulių ir molekulinių junginių struktūros paprastai saugomos kaip atomų koordinačių (bei, kai kuriais atvejais, cheminių ryšių) rinkiniai. Tam dažniausiai naudojama Dekarto koordinačių sistema (atomų padėtys trimatėje erdvėje) arba vidinių ryšių koordinačių sistema (atstumai, kampai ir dvisieniai kampai tarp gretimų atomų). Nors užrašymas Dekarto sistemoje yra paprastesnis, o atliekant skaičiavimus galima naudotis įvairiais jau egzistuojančiais trimačio modeliavimo metodais, toks užrašymas turi trūkumą: konkretaus molekulinio junginio struktūra nepriklauso nuo absoliučiųjų masės centro koordinačių ir silpnai priklauso nuo atomų išsidėstymo apie masės centrą. Norint palyginti dviejų junginių (pvz., dviejų eksperimentų arba eksperimento ir modeliavimo rezultatus) struktūrą Dekarto sistemoje, abu koordinačių rinkinius reikia perkelti į susitartą erdvės tašką (pvz., masės centrą) ir pasukti susitarta kryptimi (pvz., simetrijos ašį). Net po šių veiksmų Dekarto koordinačių lyginimas (pvz., skirtumų sumavimas, RMS) leidžia tik apytikriai pasakyti, ar lyginami junginiai yra panašūs, ir beveik neteikia informacijos apie skirtumų pobūdį. Naudojant vidinių ryšių koordinačių sistemą, minėtas rinkinių derinimas tampa nereikalingas, o kiekvienos koordinatės pokytis atitinka realų junginio struktūros pokytį.
Darbo tikslas yra parašyti įrankį (kompiuterinę programą), verčiantį pateiktų molekulinių junginių struktūrą iš Dekarto į vidinių ryšių koordinates (ir atgal) ir atliekantį struktūros palyginimą (panašumo analizę). Programa turėtų būti rašoma C++, Python arba Matlab programavimo kalba. Planuojama šį įrankį panaudoti chlorofilo molekulių, esančių antrojoje fotosistemoje, eksperimentais gautų struktūrų palyginimui. Palyginimas leis įvertinti eksperimentinių metodų tikslumą, eksperimentų ir modeliavimo rezultatų skirtumus, taip pat aplinkinių junginių poveikį skirtingose fotosistemos vietose esančioms chlorofilo molekulėms.

Vadovas: dr. Stepas Toliautas (stepas.toliautas@ff.vu.lt), NFTMC B424 kab., FF 310 kab.


11 Tema: Koreliacinių funkcionalų įtaka fotochrominės molekulės sužadinimo modeliui

Aprašymas:

MIEP yra nedidelė molekulė, kuri žadinama šviesa keičia savo struktūrą. Ši molekulė naudojama kaip bazinis modelis nagrinėjant protono pernašą bakteriorodopsino baltyme (DOI: 10.1016/j.cplett.2013.10.084) ir galimas molekulinių jungiklių savybes (DOI: 10.1021/jp5095678). Nedidelis atomų skaičius leidžia gana sparčiai atlikti vyksmų molekulėje skaičiavimus pasirinktu artiniu, todėl atsiranda galimybė palyginti skirtingus artinius. Naujų, per pastaruosius metus pasiūlytų metodų analizė itin svarbi tankio funkcionalo teorijos (DFT) taikymui, nes funkcionalų gausa čia sukelia nepageidaujamą efektą: modeliavimo programas naudojantys fizikai eksperimentuotojai, chemikai ir biologai, taupydami laiką, renkasi „patikrintus“ funkcionalus (pvz., B3LYP), sukurtus prieš 15 ar 20 metų.
Darbo tikslas yra atlikti MIEP molekulės sužadinimo relaksacijos skaičiavimus DFT metodu, naudojant kelis naujus (per pastarąjį dešimtmetį publikuotus) koreliacinius funkcionalus, ir palyginti šių funkcionalų įtaką gaunamų modelių struktūrinėms bei spektrinėms savybėms. Skaičiavimai bus atliekami Gaussian09 paketu. Darbo metu prireiks įsisavinti tankio funkcionalo teorijos principus ir išmokti naudotis Gaussian09 paketu tiek mažose (asmeninis kompiuteris), tiek didelio našumo (HPC „Saulėtekis“ superkompiuteris) kompiuterių sistemose.

Vadovas: dr. Stepas Toliautas (stepas.toliautas@ff.vu.lt), NFTMC B424 kab., FF 310 kab.


12 Tema: Brazilijos akcijų biržos empirinių duomenų analizė

Aprašymas:

Grąžos akcijų biržose statistinės savybės stipriai skiriasi nuo įprastų fizikiniuose reiškiniuose. Jų laipsninis pobūdis ir taip vadinama ilga atmintis sudaro prielaidas padidintai investicijų ir prekybos akcijomis rizikai. Iki šiol nėra vieningos nuomonės dėl laipsninio pobūdžio statistinių savybių kilmės finansinėse sistemose. Empirinių duomenų analizė remiantis naujaisiais finansų modeliais padeda susieti stebimas statistines savybes su netiesinių stochastinių diferencialinių lygčių savybėmis. VU TFAI Vyksmų ir sandarų teorijos skyriuje atliekamus tyrimus numatoma papildyti naujai gautų prekybos duomenų Brazilijos akcijų biržoje empirine analize.

Vadovas: dr. Vygintas Gontis (vygintas@gontis.eu), NFTMC A433 kab.


13 Tema: Netiesinių ekonominių ir socialinių sistemų modelių palyginimas

Aprašymas:

Neoklasikinė ekonomikos teorija apie pasaulį mąsto per ekonominio žmogaus prizmę. Mąstymas per idealizuotą ekonominį žmogų sudaro prielaidas gyventi tiesinio pasaulio iliuzijoje. Tokioje pasaulėžiūroje keisti įvykiai, įvykstantys lyg ir be regimos priežasties, dažnai nurašomi išoriniams veiksniams. Išoriniai veiksniai, žinoma, yra svarbus kasdienio ekonominio gyvenimo elementas, bet ekonofizika yra įsitikinusi, kad nemažiau svarbus ir vidinis netiesinis sistemos pobūdis. Pagrindinis šio darbo tikslas bus suprasti trijų netiesinių sistemų modelių, Lotka-Volterra modelio, Kirmano bandos jausmo modelio ir balsuotojo modelio, panašumus ir skirtumus.

Vadovas: dr. Aleksejus Kononovičius (aleksejus.kononovicius@tfai.vu.lt), NFTMC A433 kab.


14 Tema: Bangų sklidimo konstantos apvaliame sočiai įmagnetintame feritiniame bangolaidyje

Aprašymas:

Darbo tikslas. Cilindrinėje koordinačių sistemoje užrašyti dispersinę lygtį bangoms, sklindančioms lygiagrečiai bangolaidžio ašiai sočiai įmagnetintoje feritinėje terpėje. Sukurti kodą uždavinio tikrinių verčių radimui ir ištirti sklidimo konstantų prieklausas nuo įmagnetinančio lauko stiprio. Kodą parašyti FORTAN arba MATLAB terpėje.
Tikėčiausi rezultato: kursiniam darbui: susipažinti su Maksvelo lygčių sprendimo metodais, išvesti reikalingą dispersinę lygtį, įsisavinti kompleksinių lygčių sprendimo metodus, sukurti kodą dispersinei lygčiai spręsti, pagal preliminarius rezultatus paruošti pranešimą studentų mokslinei konferencijojai (2017 m pradžia). Baigiamajam darbui padaryti sklidimo konstantų prieklausų nuo įmagnetinančio lauko stiprio tyrimą ir vizualizuoti bangų su mažiausiomis sklidimo konstantomis kuriamus elektrinį ir magnetinį laukus.

Vadovas: doc. Juozas Bučinskas (juozas.bucinskas@ff.vu.lt), FF 310 kab.


15 Tema: Elektromagnetinių bangų sklaida daugiasluoksniu cilindru, kurio koncentriniuose sluoksniuose išdėstyti plonesni cilindrai iš idealiai laidžios arba izotropinės dielektrinės medžiagos

Aprašymas:

Darbo tikslas. Maksvelo lygčių sprendinius cilindrų viduje susiūti su sprendiniu cilindrų išorėje, pritaikant cilindrinių funkcijų sudėties formules. Sukurti uždavinio sprendimo kodą, įgalinantį apskaičiuoti elektrinį ir magnetinį laukus bet kuriame erdvės taške, o taip pat visos cilindrų sistemos ir atskirų sluoksnių sklaidos ir sugerties skerspjūvius. Kodą parašyti FORTAN arba MATLAB terpėje.
Tikėčiausi rezultato: kursiniam darbui: Maksvelo lygčių sprendinys ir kodas;
pranešimas studentų mokslinėje konferencijoje (2017 m pradžia); baigiamajam darbui padaryti laukų pasiskirstymo ir sugerties cilindriniuose sluoksniuose savybių teorinį tyrimą.

Vadovas: doc. Juozas Bučinskas (juozas.bucinskas@ff.vu.lt), FF 310 kab.


16 Tema: Elektromagnetinių bangų sklaida baigtiniu metalinių rutulių rinkiniu

Aprašymas:

Darbo tikslas: Tikslų Maksvelo lygčių sprendinį užrašyti pritaikant sferinių harmonikų centro perkėlimo formules. Sukurti uždavinio sprendimo kodą, įgalinantį apskaičiuoti elektrinį ir magnetinį laukus bet kuriame erdvės taške, o taip pat visos rutulių sistemos sklaidos skerspjūvį. Kodą parašyti FORTAN arba MATLAB terpėje.
Tikėčiausi rezultato: kursiniam darbui: Maksvelo lygčių sprendinys ir kodas;
pranešimas studentų mokslinėje konferencijoje (2017 m pradžia); baigiamajam darbui padaryti laukų pasiskirstymo ir sklaidos skerspjūvio savybių teorinį tyrimą.

Vadovas: doc. Juozas Bučinskas (juozas.bucinskas@ff.vu.lt), FF 310 kab.


17 Tema: Elektromagnetinių bangų sklaida baigtiniu dielektrinių rutulių rinkiniu

Aprašymas:

Darbo tikslas: Tikslų Maksvelo lygčių sprendinį užrašyti pritaikant sferinių harmonikų centro perkėlimo formules. Sukurti uždavinio sprendimo kodą, įgalinantį apskaičiuoti elektrinį ir magnetinį laukus bet kuriame erdvės taške, o taip pat visos rutulių sistemos sklaidos skerspjūvį ir atskirų rutulių ir visos sistemos sugerties skerspjūvius. Kodą parašyti FORTAN arba MATLAB terpėje.
Tikėčiausi rezultato: kursiniam darbui: Maksvelo lygčių sprendinys ir kodas;
pranešimas studentų mokslinėje konferencijoje (2017 m pradžia); baigiamajam darbui padaryti laukų pasiskirstymo ir sklaidos bei sugerties skerspjūvių savybių teorinį tyrimą.

Vadovas: doc. Juozas Bučinskas (juozas.bucinskas@ff.vu.lt), FF 310 kab.


18 Tema: Poliaroninių eksitonų būsenų evoliucija šviesą surenkančiuose baltymuose

Aprašymas:

Į baltymą pataikęs fotonas sužadina koherentinę eksitoninę būseną – kvantinį šviesai jautrių tarpusavyje sąveikaujančių molekulių sužadinimą. Dėl šių molekulių elektroninio sužadinimo sąveikos su ją supančio baltymo konformacine posisteme (baltymo deformacija) bendra eksitono ir baltymo būsenos energija pažemėja – formuojasi polaroninė eksitono būsena [1]. Šia tema, remiantis žinomais eksperimentiniais duomenimis bakteriniam anteniniam kompleksui LH3, siekiama sužinoti, kaip evoliucionuoja polaroninės būsenos ir koks galėtų būti jų vaidmuo fotosintezės šviesos surinkime. Matematinis pagrindas: Netiesinė Šredingerio lygtis ir Redfield relaksacijos teorija [2].
Literatūra:
1. M. Pajusalu, M. Ratsep, G. Trinkunas, A, Freiberg. Davydov Splitting of Excitons in Cyclic Bacteriochlorophyll a Nanoaggregates of Bacterial Light-Harvesting Complexes between 4.5 and 263 K. ChemPhysChem. 2011, 12, 634-644.
2. L. Valkunas, D. Abramavicius and T. Mancal. Molecular Excitation Dynamics and Relaxation. Quantum Theory and Spectroscopy. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 447p. 2013

Vadovas: dr. Gediminas Trinkūnas (gediminas.trinkunas@ftmc.lt), tel. 868672957/2431202/FTMC vietinis 2252, NFTMC D217 kab.


19 Tema: Fotosintezės aparato adaptacijos prie skirtingos apšvitos modeliavimas

Aprašymas:

Fotosintezės aparatas sugeriantis šviesą yra sudarytas iš I-osios ir II-osios fotosistemų (FS I irFS II), įteptų į tilakoidų membraną, esančią ląstelių organelių chloroplastų vuduje. Tos fotosistemos pasižymi unikaliomis prisitaikymo prie išorinių salygų sąvybėmis. Kai fotonų patenkančių į šviesą surenkančius anteninius kompleksus srautas viršija sužadinimų vertimo atskirtais krūviais reakciniame centre spartą, įsijungia apsauginės funkcijos, kurios pasireiškia sužadinimų gaudyklių antenoje susidarymu ar anteninių komplesų persiskirtymu tarp fotosistemų. Šios temos tikslas yra, remiantis nesenai pasiūlytu fliuktuacinės antenos modeliu [1] ir visa eile žinomų tilakoidų fluorescencijos gesimo kinetikos eksperimentinių duomenų, atpažinti tilakoidų membranos kaitos, vykstančios adaptacijos metu, mechanizmus. Matematinis pagrindas: Difuzijos lygties trupmeninės dimensijos erdvėje sprendinių analizė.
Literatūra:
1. J. Chmeliov, G. Trinkunas, H. van Amerongen, L. Valkunas. Light Harvesting in a Fluctuating Antenna. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8963−8972.
2. R. E. Blankenship, Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Wiley-Blackwell, 295p. 2014.

Vadovas: dr. Gediminas Trinkūnas (gediminas.trinkunas@ftmc.lt), tel. 868672957/2431202/FTMC vietinis 2252, NFTMC D217 kab.


20 Tema: DNR konformacijų dinamika

Aprašymas:

Nukleobazės, sudėtinės DNR dalys, pasižymi labai mažu fluorescensijos kvantiniu našumu. Tačiau sintetinis adenino analogas 2-aminopurinas, kurio fluorescensijos kvantinis našumas yra keliomis eilėmis didesnis, įgalina DNR su pakeistais adeninais registruoti sudėtingą fluorescencijos gesimo kinetiką ir interpretuoti ją, kaip spektroskopinį DNR konformacijų dinamikos zondavimą vienos bazės matmenų mąstelio aplinkoje [1]. Šia tema, remiantis žinomais eksperimentiniais duomenimis dinukleotidams [2 ], siekiama paaiškinti ištęstos eksponentės pavidalo fluorescensijos kinetikos prigimtį. Matematinis pagrindas: Difuzijos lygties trupmeninės dimensijos erdvėje sprendinių analizė.
Literatūra:
1. A.C. Jones and R.K. Neely. 2-aminopurine as a fluorescent probe of DNA conformation and the DNA-enzyme interface. Q. Rev. Biophys., 2015, 48, 244–279.
2. O. J.G. Somsen, G. Trinkunas, M. N. de Keijzera, A. van Hoeka, H. van Amerongen. Local diffusive dynamics in DNA. A time-resolved fluorescence and molecular-dynamics study of dinucleotides with 2-aminopurine. J. Luminescence. 2006, 119–120, 100–104.

Vadovas: dr. Gediminas Trinkūnas (gediminas.trinkunas@ftmc.lt), tel. 868672957/2431202/FTMC vietinis 2252, NFTMC D217 kab.


21 Tema: Alicino molekulės kompleksų modeliavimas

Aprašymas:

Medicinoje didelis susidomėjimas yra česnaku ir jo ekstraktais, kurie turi gydomųjų savybių nuo bakterinių, virusinių infekcijų, teigiamai veikia imuninę sistemą, naikina vėžines ląstelės ir grybelius. Nors žinoma, kad pagrindinė molekulė atsakinga už šias savybes yra alicinas (Allicin), bet jos tikslus veikimas nėra žinomas [1]. Darbo tikslas alicino molekulės skaičiavimas ab initio metodais, kompleksų modeliavimas. Atlikti DFT skaičiavimus su Gaussian 09 paketu. Skaičiavimai bus atliekamai superkompiuteriu „Fizika 2000“.
Literatūra
[1] Borlinghaus J., Albrecht F, Gruhlke M. C. H., Nwachukwu I. D., Slusarenko A. J. Allicin: Chemistry and Biological Properties. Molecules 19, 12591-12618 (2014).

Vadovas: doc. Mindaugas Mačernis (mindaugas.macernis@ff.vu.lt), NFTMC B421 kab., FF 310 kab.


22 Tema: DNR sekos BcnI baltyme DFT tyrimas

Aprašymas:

BCNI baltymas atpažįsta ir nukerpa tam tikras DNR sekas. Atpažinimo ir kirpimo mechanizmas nėra suprastas, tad reikalingas QM/MM modeliavimas. Darbo tikslas ištirti kaip ir kurios DNR struktūrinės dalys sudaro ryšius su BcnI baltymu. Darbo rezultatai patikslins apytiksliai žinomas BCNI aktyvių centrų atomų padėtis, bei kur ir kokie susidaro ryšiai tarp DNR ir BcnI baltymo. Darbe reikės paruošti apie 2 tūkst. atomų baltymų struktūras AMBER paketui. Atlikti DFT skaičiavimus su Gaussian 09 paketu. Skaičiavimai bus atliekamai superkompiuteriu „Fizika 2000“.

Vadovas: doc. Mindaugas Mačernis (mindaugas.macernis@ff.vu.lt), NFTMC B421 kab., FF 310 kab.


23 Tema: Kvarko ir antikvarko anihiliacijos tyrimas CERN Kompaktiškojo miuonų solenoido (CMS) eksperimente

Aprašymas:

CERN Didžiajame hadronų greitintuve su didele energija sudaužiant protonus susidaro sąlygos protonuose esančių sudėtinių dalelių („partonų“) sąveikai. Anihiliuojantis kvarkui ir antikvarkui gali susidaryti neutrali dalelė – fotonas arba Z bozonas, skylantys į elektrono ir pozitrono porą. Tai nėra vienintelė partonų reakcija, kurios metu susidarytų elektrono ir pozitrono pora, o ir ši reakcija yra triukšmas tiriant, pvz., Higso bozono skilimus. Darbo tikslu būtų nustatyti eksperimentiškai stebėtų signalo įvykių pasiskirstymą pagal susidariusios poros invariantinę masę ir palyginti ją su teorijos numatomu pasiskirstymu. Darbui atlikti reikia būti susipažinus su Linux operacine sistema ir C++ programavimo įgūdžių. Nagrinėjant Kompaktiškojo miuonų solenoido eksperimento duomenis būtų galima tirti ir kitas reakcijas.

Vadovas: dr. Andrius Juodagalvis (andrius.juodagalvis@tfai.vu.lt), NFTMC A408 kab.


24 Tema: Džiūstančio molekulių tirpalo lašo nuosėdų struktūrų modeliavimas

Aprašymas:

Ant paviršiaus džiūstant lašui, jo viduje link krašto susidaro srovės, kurios nešdamos tirpalo daleles ant paviršiaus formuoja ivairiausias jų struktūras [1]. Šis reiškinys, žinomas “kavos ratilų” pavadinimu, pastaruoju metu yra labai intensyviai tiriamas. Šio darbo tikslas yra modeliuoti ir išmokti valdyti molekulių nuosėdų struktūras. Darbas susijęs su eksperimentais, vykdomais FTMC Nanoinžinerijos skyriuje. Matematinis pagrindas: Hidrodinamikos lygčių sprendimas.
Literatūra:
1. X. Man and M. Doi. Ring to Mountain Transition in Deposition Pattern of Drying Droplets. Phys.Rev.Lett. 116 (2016) 066101.

Vadovas: dr. Gediminas Trinkūnas (gediminas.trinkunas@ftmc.lt), tel. 868672957/2431202/FTMC vietinis 2252, NFTMC D217 kab.


25 Tema: Elektronų ir skylių anomali difuzija netvarkiame puslaidininkyje

Aprašymas:

Vadovas: prof. Darius Abramavicius (darius.abramavicius@ff.vu.lt), FF 314 kab..


26 Tema: Eksitonų delokalizacija molekulių agregatuose (statika ir dinamika)

Aprašymas:

Vadovas: prof. Darius Abramavicius (darius.abramavicius@ff.vu.lt), FF 314 kab..


27 Tema: Ftalocianino ir karotenoido komplekso elektroninio spektro modeliavimas

Aprašymas:

Ftalocianino ir karotenoido molekulės sujungtos skirtingais tilteliais – susintetintos dirbtinės struktūros pasižyminčios sudėtinga elektroninio krūvio ir sužadinimo energijos pernaša tarp kompleksą sudarančių dalių. Pernašos mechanizmai nėra aiškūs. Darbo tikslas kvantinės chemijos metodais modeliuoti atskirų sistemos dalių ir komplekso elektroninius spektrus, ištirti tiltelio įtaką sistemos elektroniniam spektrui. Pradžioje bus taikomi pusempiriai metodai, bus naudojamos superkompiuteryje ir darbinėse stotyse turimos programos. Ateities tikslas – pritaikyti sistemoms tirti daugiakonfigūracinį metodą pusempirio metodo pagrindu.
Literatūra:
[1] Miroslav Kloz, Smitha Pillai, Gerdenis Kodis, Devens Gust, Thomas A. Moore, Ana L. Moore, Rienk van Grondelle, and John T. M. Kennis. Carotenoid Photoprotection in Artificial Photosynthetic Antennas. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7007–7015.
Tema tinkama tiek I tiek II pakopos studento teorinio modeliavimo darbui (darbo tikslai bus koreguojami pagal studijų programos pakopą).

Vadovas: prof. Juozas Šulskus (juozas.sulskus@ff.vu.lt), tel.: 2366049, FF 310 kab., NFTMC B421 kab.


28 Tema: Baltymų struktūrinių pokyčių tyrimas prie jų jungiantis vaistinėms molekulėms in silico

Aprašymas:

Yra sukurta daug įrankių skirtų baltymų struktūrinių duomenų analizei, tačiau vien tik jais pasinaudoti sprendžiant esamas problemas nepakanka. Nemaža dalimi rezultatų patikimumą lemia baltymų struktūrų apdorojimas ir jose vykstančių procesų, jungiantis vaistinėms molekulėms, supratimas. Darbo metu reikės pritaikyti esamus ar esant būtinybei sukurti naujus įrankius baltymų struktūrų paruošimui ir vidinių ertmių tūrių skaičiavimams, analizuoti veiksnius lemiančius tūrių pokyčius bei geriau suprasti procesus, kurie lemia baltymo konformacinius pokyčius, prie jų jungiantis vaistinei molekulei. Užduoties atlikimui reikia turėti python ar kitos programavimo kalbos pradmenis.

Vadovas: dokt. Vytautas Rafanavičius (vytautas.rafanavicius@bpti.lt), konsultacijos su dr. Piotras Cimmperman (piotras@bpti.lt), J. Lelevelio g. 4, Vilnius, 506 kab.


29 Tema: Telemetrinio signalo kodaviams su FPGA

Aprašymas:

Praktikos tikslas yra sukurti sistemą, galinčią saugiai perduoti bepiločio lėktuvo telemetrinius duomenis. Užduotis – pritaikyti FPGA (lauku programuojama logine matrica) modulį telemetrinių duomenų kodavimui ir dekodavimui ir ištirti kodavimo greitaveiką. Darbo metu bus analizuojami įvairių kodavimo metodų privalumai ir trūkumai, parenkamas tinkamiausias kodavimo metodas turimam FPGA, praktiškai išbandyta signalo kodavimo galimybė.

Vadovas ir konsultantas: Vladas Taluntis (vladas.taluntis@bpti.lt), dr. Piotras Cimmperman (piotras@bpti.lt), J. Lelevelio g. 4, Vilnius, 506 kab.


30 Tema: RFID (RC522) modulio pritaikymas kortelių informacijos nuskaitymui ir įrašymui Raspberrypi pagalba

Aprašymas:

Praktikos tikslas – pritaikyti RFID (RC522) moduli korteliu informacijos nuskaitymui ir įrašymui Raspberrypi pagalba. Darbo metu bus paruoštas bandymų stendas, užprogramuotas Raspberry pi (SPI protokolas) duomenų gavimui iš skaitytuvo, nustatyta kokios apsaugos priemones yra taikomos RFID žymėms, nustatomi RFID žymiu tipai ir jų nuskaitymo galimybes, kurima programine įranga suderinama su windows/linux/MAC OS (GUI su Qt, VB ar kt. aplinka).

Vadovas ir konsultantas: Vladas Taluntis (vladas.taluntis@bpti.lt), dr. Piotras Cimmperman (piotras@bpti.lt), J. Lelevelio g. 4, Vilnius, 506 kab.


31 Tema: Metodika buitinių prietaisų identifikavimui pagal jų signatūrą

Aprašymas:

Esamas išmanios apskaitos funkcionalumas nesuteikia vartotojui informacijos apie atskirų buitinių prietaisų suvartojamas elektros energijos dalį. Kad efektyvaus elektros energijos vartojimo sąlyga būtų išpildyta, reikia vartotojui suteikti papildomą funkcionalumą, kuris leistų nesunkiai nustatyti kiek ir kokia, buitinė technika sunaudoja elektros energijos. Šiuo metu pasaulyje nėra komercinių prietaisų kurie gebėtų identifikuoti ir nurodyti kiek elektros energijos vartoja buitinis prietaisas pajungtas į elektros lizdą nereikalaujant lizdų modifikacijos ar papildomo įtaiso prieš buitinio prietaiso šakutę. Šio darbo tikslas yra sukurti metodika, kuri galėtų identifikuoti skirtingus elektros prietaisus (ar jų segmentus) pagal jų veikimo profilius. Darbo uždaviniai: egzistuojančių metodų analizė; metodika duomenų surinkimui; duomenų surinkimas; metodika prietaisų identifikavimui ir jos eksperimentinis tyrimas.

Vadovė ir konsultantas: Rūta Užupytė (ruta.uzupyte@bpti.lt), prof. Tomas Krilavičius (t.krilavičius@bpti.lt), J. Lelevelio g. 4, Vilnius, 506 kab.


32 Tema: Extensions of the SM: neutrinos

Aprašymas:

The usual approach to construct the seesaw extension of the Standard Model (SM) adds three heavy Majorana fermions to the fields of the SM and constructs the seesaw effect individually for the three light neutrinos. The mixing of the neutrinos is then a phenomenological parametrization of the possible mass terms.
When we add only a single Majorana fermion there are less possible additional terms and the mixing of the neutrinos is restricted. This mixing is measured in the neutrino oscillation experiments.
The task of the student is first to learn the context: Lagrangian write-up of the SM and mixing of fields [1, 2], neutrino oscillations and the seesaw mechanism [3, 4, 5]. Then the student will investigate the constraint on the neutrino mixing matrix from the assumption that only a single heavy Majorana field is added.
References
[1] D. Griffths, Introduction to elementary particles, Weinheim, Germany: Wiley-VCH (2008) 454 p
[2] M. Robinson, Symmetry and the standard model: Mathematics and particle physics, doi:10.1007/978-1-4419-8267-4
[3] P. B. Pal, Dirac, Majorana and Weyl fermions, arXiv:1006.1718 [hep-ph].
[4] W. Grimus, Neutrino physics – Theory, Lect. Notes Phys. 629 (2004) 169 [hep-ph/0307149].
[5] W. Winter, Lectures on neutrino phenomenology, Nucl. Phys. Proc. Suppl. 203-204 (2010) 45 doi:10.1016/j.nuclphysbps.2010.08.005 [arXiv:1004.4160 [hep-ph]].

Vadovas: doc. Thomas Gajdosik (tgajdosik@yahoo.com), FF, 509 kab.


33 Tema: Kvantinių sistemų valdymas jas veikiant priklausiančia nuo laiko periodine perturbacija

Aprašymas:

Veikiant periodinei perturbacijai, gali ženkliai keistis kvantinių sistemų savybes. Pavyzdžiui, kietuose kūnose gali atsirasti į vieną pusę tekančios (chiralinės) srovės. Neseniai buvo išvystyta bendra teorija, aprašanti kvantinių sistemų dinamiką kai periodinė perturbacija kinta laike [1]. Darbe bus taikoma ši teorija tiriant įvairių periodiškai veikiamų kvantinių sistemų, tame tarpe sukinių osciliuojančiame magnetiniame lauke, dinamiką.
[1] V. Novičenko, E. Anisimovas ir G. Juzeliūnas, Floquet analysis of a quantum system with modulated periodic driving, arXiv:1608.08420

Vadovas: vyr. m. d. habil. dr. Gediminas Juzeliūnas (gediminas.juzeliūnas@tfai.vu.lt) Saulėtekio al. 3, A414 kab.


34 Tema: Teoriniai Si+ ir Ti+ jonų energijos spektro tyrimai

Aprašymas:

Numatoma nagrinėti Si+ ir Ti+ jonų energijos struktūrą ir kitas svarbias jų charakteristikas naudojant daugiakonfigūracinį Dirako Hartrio Foko metodą (DDHF). Darbo metu studentas susipažįsta su DDHF metodu, įsisavina GRASP2K (a General – Purpose Relativistic Atomic Structure Program) kompiuterinį programų kompleksą ir atlieka mokslinius tyrimus.

Vadovas ir konsultantas: Prof. G. Gaigalas (gediminas.gaigalas@tfai.vu.lt), Dr. P. Rynkun (pavel.rynkun@tfai.vu.lt)