The object of research, development or design (in Russian) : Объектами исследования являются водоокисляющий комплекс (ВОК) фотосистемы 2 (ФС 2), участвующий в процессе естественного фотосинтеза, а также синтетические комплексы с переходными металлами для искусственного фотосинтеза.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу объектілері табиғи фотосинтез процесіне қатысатын 2-фотосистеманың (ФС 2) су тотықтырғыш кешені (СТК), сондай-ақ жасанды фотосинтезге арналған өтпелі металдармен синтетикалық кешендер болып табылады.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является изучение свойств материалов и выяснение атомистических принципов каталитического процесса расщепления воды в естественном и искусственном фотосинтезе.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты табиғи және жасанды фотосинтезде су ажырауының катализдік процесінің атомдық қағидаларын анықтау және материалдардың қасиеттерін зерттеу болып табылады.

Методы исследования (на русском) : В настоящей работе мы использовали комбинированный подход ab initio молекулярной динамики (AIMD) с методами квантовой механики/молекулярной механики (QM/MM) для исследования свойств натурального комплекса. При этом для исследования колебательных спектров использовался комплексный подход, основанный на двух методах получения колебательных спектров. Частоты в среднем диапазоне (1000-1800) были рассчитаны QM/MM методом в гармоническом приближении методом Анализа нормальных мод колебаний (Normal Mode Analysis). Тогда как для расчета частот коротковолновой области (400-600 см-1) использовалась разработанная нами новая методика разложения траектории молекулярной динамики (QM/MM MD). Для исследования параметров магнитного взаимодействия был использован метод нарушенной симметрии (Broken Symmetry).

Методы исследования (на казахском) : Бұл жұмыста табиғи кешеннің қасиеттерін зерттеу үшін кванттық механика/молекулярлық механика (QM/MM) әдістерімен біріктірілген ab initio молекулалық динамика (AIMD) әдісін қолдандық. Бұл жағдайда тербеліс спектрлерін зерттеу үшін тербеліс спектрлерін алудың екі әдісіне негізделген кешенді тәсілді қолдандық. Орташа диапазондағы жиіліктер (1000-1800 см-1) қалыпты режимді талдау әдісімен гармоникалық жуықтауда QM/MM әдісімен есептелді. Ал қысқа толқынды аймақтың (400-600 см-1) тербелістерін есептеу үшін біз әзірлеген молекулалық динамика траекториясын (QM/MM MD) ыдыраудың жаңа әдісін қолдандық. Магниттік әсерлесудің параметрлерін зерттеу үшін «Сынық симметрия» әдісі қолданылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Проводимые исследования носят фундаментальный характер и нацелены на изучение матнитных и оптических свойств материалов, используемых для процесса расщепления воды. - Впервые выполнена интерпретация ИК спектров комплексов с переходными металлами в области колебаний Mn-O и COO- групп, а также получены константы спин-орбитального взаимодействия для мультивалентных комплексов с переходными металлами. - Создана подробная карта колебаний ВОК в цикле Кока для интерпретации существующей литературы и будущих экспериментов. - Анализ распределения длин связей Mn-О, определяющих положения частот показал различия в гибкости двух кластеров, являющейся в значительной степени определяющим фактором уникальных каталитических свойств натурального комплекса. - Была разработана методика поэтапного моделирования стадий окислительно–восстановительных процессов депротонирования, применяемых к двум ионам Mn, формирующим –OH– или –O–мостики между парами металлов. - Было обнаружено, что добавление ацетата в исходный раствор снижает потенциалы, необходимые для окисления марганца, без изменения многоступенчатого пути каталитической реакции. - Результаты исследования апо-ФС2 с разным протонированием лигандов подтверждают гипотезу о частично предварительно организованной лигандной оболочке, в которой Glu333 участвует в доставке ионов Mn2+ в полость кластера, а Asp170 действует как лиганд в месте связывания Mn с высоким сродством.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жүргізіліп жатқан зерттеулер іргелі сипатқа ие және суды бөлу процесінде қолданылатын материалдардың материалды және оптикалық қасиеттерін зерттеуге бағытталған. - Алғаш рет Mn-O және COO топтарының тербеліс аймағындағы өтпелі металдары бар кешендердің ИҚ-спектрлерін интерпретациялау жүргізіліп, өтпелі металдармен көпвалентті комплекстер үшін спин-орбиталық әрекеттесу константалары алынды. - Қолданыстағы әдебиеттерді және болашақ тәжірибелерді түсіндіру үшін Кок цикліндегі ФОК тербелістерінің егжей-тегжейлі картасы жасалды. - Жиілік позицияларын анықтайтын Mn-O байланыс ұзындықтарының таралуын талдау екі кластердің икемділігіндегі айырмашылықтарды көрсетті, бұл негізінен табиғи кешеннің бірегей каталитикалық қасиеттерін анықтаушы фактор болып табылады. - Металл жұптары арасында –OH– немесе –O– көпірлерін құрайтын екі Mn ионына қолданылатын тотығу-тотықсыздану процестерінің кезеңдерін кезең-кезеңімен модельдеу әдістемесі әзірленді. - Азық ерітіндісіне ацетатты қосу көп сатылы каталитикалық реакция жолын өзгертпей марганецтің тотығуына қажетті потенциалдарды төмендететіні анықталды. - Лигандтардың әртүрлі протонациясымен апо-PS2 зерттеу нәтижелері ішінара алдын ала ұйымдастырылған лиганд қабықшасының гипотезасын қолдайды, онда Glu333 Mn2+ иондарын кластер қуысына жеткізуге қатысады, ал Asp170 лиганд ретінде әрекет етеді. жоғары аффинді Mn байланысу орнында.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технико-экономическое внедрение в рамках проекта не предусматривалось.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба аясында техникалық-экономикалық іске асыру қарастырылмаған.

Level of implementation (in Russian) : Внедрение не планируется.

Level of implementation (in Kazakh) : Іске асыру жоспарланбайды.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проведенных работ определяется признанием полученных результатов международным научным сообществом во время их презентации на конференциях, победой в международном конкурсе научных проектов Oak Ridge National Laboratory Director's Discrete, USA и подписанием Соглашения о долгосрочном сотрудничестве между данной организацией и университетом, а также победой в конкурсе молодых ученых HPC-Europa Transnational Access. Кроме того, подтверждается опубликованием результатов в рецензируемых журналах.

Efficiency (in Kazakh) : Жүргізілген жұмыстардың тиімділігі халықаралық ғылыми қоғамдастықтың конференцияларда баяндама жасау кезінде алынған нәтижелерді мойындауымен, Oak Ridge National Laboratory Director's Discrete, АҚШ ғылыми жобаларының халықаралық конкурсында жеңіске жетуімен және келісімге қол қоюмен анықталады. осы ұйым мен университет арасындағы ұзақ мерзімді ынтымақтастық, сонымен қатар жас ғалымдарға арналған HPC-Europa Transnational Access байқауындағы жеңіс. Сонымен қатар, бұл рецензияланған журналдарда нәтижелерді жариялаумен расталады.

Field of application (in Russian) : Исследования в области вычислительной химии, фотосинтеза и водородной энергетики, бионеорганической химии, координационной химии.

Field of application (in Kazakh) : Есептеу химиясы, фотосинтез және сутегі энергиясы, биоинорганикалық химия, координациялық химия саласындағы зерттеулер.