The object of research, development or design (in Russian) : К основным объектам исследования относятся: 1) промежуточные структуры водо-окисляющего катализатора в процессе фотоактивации; 2) структуры водо-окисляющего комплекса с противоионами ацетата в процессе самосборки кластера.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Негізгі зерттеу объектілері: 1) фотоактивтену процесіндегі су тотықтырғыш катализатордың аралық құрылымдары; 2) кластерді өздігінен құрастыру кезінде ацетатты қарсы иондары бар су тотықтырғыш кешеннің құрылымдары.

Aim of work (in Russian) : Получение новых данных о механизме фотоактивации, а именно данных о структуре промежуточных состояний комплексов в процессе каталитической реакции и атомистических основ самосборки водоокислящего марганцевого комплекса фотосистемы II.

Aim of work (in Kazakh) : Фотоактивация механизмі туралы жаңа мәліметтер алу, атап айтқанда каталитикалық реакция барысындағы кешендердің аралық күйлерінің құрылымы және Фотожүйе II-нің су тотықтырғыш марганец кешенінің өздігінен жиналуының атомдық негіздері туралы мәліметтерді алу.

Методы исследования (на русском) : Образование (гидро)оксомостиков между атомами металлов исследовано с помощью расчетов теории функционала плотности (DFT), выполненных с использованием пакета программ ORCA. Оптимизация геометрии атомов металлов, окруженных первой координационной сферой молекул воды, выполнена на уровне теории B3LYP с использованием поправки на дисперсию атомов Гримме (D3BJ). Свободные энергии исследуемых моделей в водном растворе оценены путем суммирования одноточечной электронной энергии на уровне B3LYP/def2-TZVPP, поправки на дисперсию D3BJ, термохимических поправок при 1 атм и 298,15 К. Окислительные потенциалы рассчитаны с использованием уравнения компьютерного водородного электрода. Методом анализа минимального энергетического пути исследованы промежуточных состояний и энергетические барьеры образования оксомостика.

Методы исследования (на казахском) : Металл атомдары арасындағы (гидро)оксо көпірлерінің түзілуі ORCA бағдарламалық пакеті арқылы орындалған тығыздық функционалдық теориясы (DFT) есептеулері арқылы зерттелді. Су молекулаларының бірінші координациялық сферасымен қоршалған металл атомдарының геометриясын оңтайландыру теорияның B3LYP деңгейінде Гримме атомдарының дисперсиясын (D3BJ) түзету арқылы орындалды. Зерттелетін модельдердің сулы ерітіндідегі бос энергиялары B3LYP/def2-TZVPP деңгейіндегі бір нүктелік электрон энергиясын, D3BJ дисперсиялық түзетуді, 1 атм және 298,15 К термохимиялық түзетулерді қосу арқылы бағаланады. Тотығу потенциалдары компьютерлік сутегі көмегімен есептеледі. электрод теңдеуі. Оксокөпірдің түзілуіне аралық күйлер мен энергетикалық кедергілер минималды энергетикалық жолды талдау әдісі арқылы зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Было выявлено понижение внешних потенциалов U для моделей с противоионами. При этом добавление второго ацетата также приводит к уменьшению U. Потенциалы, рассчитанные для моделей двух гидратированных ионов марганца, взаимодействующих с мостиковым лигандом ацетата соответствует потенциалу белкового остатка акцептора электронов в фотосистеме II. Было обнаружено, что модели с гидратированными ионами марганца и мостиковым лигандом ацетата имеют тенденцию поэтапно образовывать два одиночных мостика Mn(III)–O–Mn(III) через более стабильный, полностью координированный промежуточный продукт реакции. Оценка Mn-O расстояний между ионом металла и молекулами воды, одной формирующей оксомостик и другой, теряющей координацию с марганцем выявила, что реакция протекает с образованием промежуточного состояния с семикратной координацией. ВКС АФИФ модернизирована на 13 ТФлопс путем приобретения серверного оборудования на процессорах AMD 4th Gen EPYC 9654 CPU с целью проведения дальнейших масштабных вычислений и анализа данных исследуемых бионеорганических систем.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Было выявлено понижение внешних потенциалов U для моделей с противоионами. При этом добавление второго ацетата также приводит к уменьшению U. Потенциалы, рассчитанные для моделей двух гидратированных ионов марганца, взаимодействующих с мостиковым лигандом ацетата соответствует потенциалу белкового остатка акцептора электронов в фотосистеме II. Было обнаружено, что модели с гидратированными ионами марганца и мостиковым лигандом ацетата имеют тенденцию поэтапно образовывать два одиночных мостика Mn(III)–O–Mn(III) через более стабильный, полностью координированный промежуточный продукт реакции. Оценка Mn-O расстояний между ионом металла и молекулами воды, одной формирующей оксомостик и другой, теряющей координацию с марганцем выявила, что реакция протекает с образованием промежуточного состояния с семикратной координацией. ВКС АФИФ модернизирована на 13 ТФлопс путем приобретения серверного оборудования на процессорах AMD 4th Gen EPYC 9654 CPU с целью проведения дальнейших масштабных вычислений и анализа данных исследуемых бионеорганических систем.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Практическая значимость результатов исследований обусловлена выяснением основ механизма самосборки катализатора расщепления воды, что способствует практической реализации устройств искусственного фотосинтеза и хранения солнечной энергии экологически безопасным способом. Одним из важных прикладных результатов проекта является ожидаемое увеличение пиковой производительности отечественной ВКС АФИФ на 3-13 ТФлопс, а также объемов хранения данных на 18-108 Тб. Данные вычислительные ресурсы в дальнейшем могут быть использованы как исследовательскими группами института, так и учеными других научных организаций в качестве услуги аренды выделенного сервера.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелерінің практикалық маңыздылығы суды ыдыратушы катализатордың өздігінен құрастырылу механизмінің негіздерін түсіндірумен түсіндіріледі, бұл жасанды фотосинтез және күн энергиясын экологиялық таза түрде сақтау құрылғыларын тәжірибеде іске асыруға ықпал етеді. Жобаның маңызды қолданбалы нәтижелерінің бірі – AFIF отандық бейнеконференцбайланыс қызметінің ең жоғары өнімділігінің 3-13 TFlops-ке ұлғаюы, сондай-ақ деректерді сақтау көлемінің 18-108 ТБ-ға артуы. Бұл есептеу ресурстарын кейінірек институттың зерттеу топтары да, басқа ғылыми ұйымдардың ғалымдары да арнайы серверді жалға алу қызметі ретінде пайдалана алады.

Level of implementation (in Russian) : На данном этапе внедрение не планируется.

Level of implementation (in Kazakh) : Бұл кезеңде іске асыру жоспарланбайды.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проведенных работ определяется признанием полученных результатов международным научным сообществом во время их презентации на конференциях, победой в международных конкурсах научных проектов, а также публикацией результатов в рецензируемых научных журналах. Кроме того, эффективность подтверждается также проведенной модернизацией суперкомпьютера института, которая в свою очередь приведет к значительному повышению качества проводимых научно-исследовательских работ не только сотрудников института, но и сотрудников других организаций в рамках договора аренды выделенных ресурсов серверов.

Efficiency (in Kazakh) : Жүргізілген жұмыстың тиімділігі халықаралық ғылыми қоғамдастықтың оларды конференцияларда баяндау, ғылыми жобалардың халықаралық конкурстарында жеңіске жету, сондай-ақ рецензияланатын ғылыми журналдарда нәтижелерін жариялау кезінде алынған нәтижелерді мойындауымен анықталады. Сонымен қатар, тиімділік институттың суперкомпьютерін жаңғыртумен де расталады, бұл өз кезегінде тек институт қызметкерлері ғана емес, сонымен қатар жалға беру шарты бойынша басқа ұйымдардың қызметкерлері жүргізетін зерттеулердің сапасын айтарлықтай жақсартуға әкеледі. арнайы сервер ресурстары үшін.

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.