Ab-initio výpočty strukturních a elastických vlastností alfa-chitinu

Mgr. Michal Petrov

Rigorózní práce

Ab-initio Modeling of Structural and Elastic Properties of alpha-chitin

Anotace:

Tato práce se zabývá strukturou a elastickými vlastnostmi alfa-chitinu. Kombinací výpočetních metod (metoda funkcionálu hustoty, self-consistent DFT-based tight-binding (SCC-DFTB) a molekulové dynamiky) je popsán základní stav krystalu alfa-chitinu a vodíkové vazby v něm. Dále jsou v práci podrobně popsány další možné stavy krystalu alfa-chitinu a příslušné vodíkové vazby v nich. Poslední část práce se zabývá elastickými vlastnostmi alfa-chitinu a výraznou anizotropií tenzoru elasticity alfa-chitinu. Na základě dovozených výsledků je předložena debata o dosavadních, vzájemně si odporujících, strukturních modelech alfa-chitinu.

Abstract:

This work is a theoretical study on structural and mechanical properties of crystalline α-chitin. Based on combining density-functional theory (DFT), self-consistent DFT-based tight-binding (SCC-DFTB), and empirical forcefield molecular dynamics (MD) simulations the equilibrium structure plus the network of hydrogen bonds of an α-chitin crystal is determined. Furthermore, by means of the ab-initio quasi-static treatment the possible crystal conformations (local energy minima) is distinguished together with their hydrogen bond patterns. The elastic tensor of crystalline α-chitin is for the first time identified and its high anisotropy is attributed to the role of bonding character along the different crystallographic directions. Besides, the computed results allow resolving the contradicting α-chitin structural models proposed by diverse experiments.

Keywords

alfa-chitin, structure, elastic properties, ab-initio

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 10. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 1. 2019
• Oponent: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat., Mgr. Jiří Klimeš, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Rigorózní řízení / obor:
Fyzika / Biofyzika