Janus Juul Eriksen

Projekttitel

FESCOP: Focused Simulations of Electronic Structure in Composite Phases

Hvad handler dit projekt om?

I mødet med lys overgår et molekyles elektronstruktur fra en grund- til en anslået tilstand, når forskellen i energi mellem disse stemmer overens med bølgelængden af den indkomne elektromagnetiske stråling. Broderparten af de kemiske reaktioner, vi i dag har kendskab til, involverer en art elektronisk overgang og finder som oftest sted i væskefaser. Fra et teoretisk synspunkt er dette et problem, eftersom nuværende computerbestemmelser af optiske fænomener ofte er ineffektive, når disse ikke finder sted i vakuum. Dertil har mit projekt til formål at komplementere eksperimentelle undersøgelser af de bagvedliggende elektronovergange gennem udviklingen af nye simuleringsværktøjer, som ved en højere effektivitet end tidligere kan bane vej for mere avancerede og nøjagtige kemiske undersøgelser i både opløsninger og biomolekylære systemer.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

At jeg endte med at blive kemiker, beror i og for sig mere på tilfældigheder end så meget andet, og at jeg endte som teoretiker skyldes givetvis, at jeg hverken kan bryste mig af synderlige kompetencer eller interesse udi mere eksperimentelt laboratoriearbejde. At jeg derimod har vovet mig ad den akademiske løbebane og er endt med forskergerningen, kan forklares ved, at jeg dybest set er drevet af at vide, hvordan tingenes tilstand beror på (og påvirkes af) forskelligartede interaktioner kemiske forbindelser imellem, og ikke mindst hvordan vi kan benytte os af computere til at simulere disse.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Som en tommelfingerregel kan man sige, at jo højere nøjagtighed, man ønsker at simulere vekselvirkninger mellem elektroner ved, jo højere vil omkostningerne også beløbe sig til, målt på beregningstid såvel som økonomi. En vigtig del af mit videnskabelige arbejde omhandler derfor udarbejdelsen af nye og forbedrede tilnærmelser til den eksakte teori over elektroners indbyrdes dans, og mit langsigtede mål er, at disse nye værktøjer finder nytte i et bredt spektrum af akademiske såvel som industrielle anvendelser, hvor et gunstigt kompromis mellem beregningseffektivitet og nøjagtighed er altafgørende. Dette kunne eksempelvis være, når man ønsker at komplementere eksperimentelle undersøgelser af reaktionsmekanismer med en velfunderet teoretisk basis. For at dette kan blive en realitet, er vi dog indledningsvis nødt til at opnå en mere nuanceret forståelse af, hvordan egenskaber, der har hjemme i elektronstrukturen, forandres i skiftet mellem eksempelvis gas- og væskefase, og disse fundamentale sammenhænge er min forskningsgruppe og jeg dybt optagede af at belyse i stadigt større detalje.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

At være i stand til at forudsige og rationalisere elektroniske overgange er vigtigt i et væld af videnskabelige sammenhænge, f.eks. i rationelt design af nye materialer og lægemidler eller som grundlag for forståelsen af kemisk og biologisk reaktivitet. Hvordan vekselvirker elektroner i molekylære og krystallinske forbindelser? Hvilke faktorer afgør, hvor kompliceret en fyldestgørende beskrivelse af elektronstrukturen for et givet stof vil være? Og hvornår kan vi rimeligvis tillade os at være pragmatiske i vores tilnærmelser af kvantemekanikken, samt under hvilke antagelser og med hvilken nøjagtighed til følge? Alle disse problemstillinger er relevante for mig i mit virke som forsker i teoretisk kvantekemi, hvor jeg videremere arbejder med at implementere de algoritmer, vi i min gruppe udvikler, i optimerede og omfangsrige computerprogrammer. Ved brug af disse kan vi i dag rutinemæssigt beregne energiniveauer og ladningsfordelinger for et væld af systemer på tværs af både kemien, biologien og faststoffysikken, hvormed ændringer til disse egenskaber som følge af reaktioner eller strukturelle forandringer kan bestemmes med høj præcision.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Denne Sapere Aude-bevilling vil muliggøre, at jeg kan yderligere mangfoldiggøre min forskning og de videnskabelige emner og problemer, jeg er optaget af. I særdeleshed vil bevillingen medføre, at jeg kan fortsætte med at udvide min forskningsgruppe og dermed forfølge mere langsigtede og ambitiøse forskningsmål. Som led i projektets afvikling vil jeg ansætte en 3-årig ph.d.-studerende samt en 3-årig postdoc, og i både udviklingen af ny teori og computerkode såvel som i den senere praktiske anvendelse af disse vil projektet involvere et nyt samarbejde med førende fageksperter fra universitet i Pisa, Italien.

Lidt om mennesket bag forskeren

Når jeg ikke tilbringer værdifuld tid sammen med mine to børn og min kæreste, elsker jeg at bruge tid på kunst, litteratur og både rytmisk såvel som klassisk musik. Efter at have boet flere år uden for landets grænser i henholdsvis Tyskland og England nyder jeg nu til fulde at være flyttet tilbage under hjemlige himmelstrøg på Frederiksberg, hvorfra jeg forsøger at frekventere så mange af hovedstadens forskellige kulturtilbud, restauranter og musikalske orkestre som overhovedet muligt.