Die hocheffiziente Photoisomerisierung des Retinals wurde im Rahmen dieser Arbeit mit quantenmechanischen Methoden untersucht. Angefangen vom kleinen, minimalen Modell bis zum kompletten Retinal eingebettet im Protein wurden Moleküldynamiksimulationen durchgeführt. In allen Rechnungen wurde die Multikonfigurationsmethode CASSCF verwendet und für ein paar ausgewählte Modelle die störungstheoretische Korrektur zweiter Ordnung mit CASPT2 berechnet. Mit Hilfe dieser Simulationen konnte der Einfluss der Subsitution, der Modellgröße und der Umgebung aufgeschlüsselt werden. Die Untersuchung hat neue Erkenntnisse sowohl zur ultraschnellen Isomerisierung als auch zum raumsparenden Mechanismus hervorgebracht.

• Moleküldynamik

• Rhodopsin

• Retinal

• QM/MM

• CASSCF

• CASPT2

• Sehprozess

• Sehen

Igor Schapiro hat sich nach dem Bachelorstudium in Chemie im Fachgebiet der Theoretischen Chemie spezialisiert. Nach der Zulassung zur Promotion an der Universität Duisburg-Essen 2005 setzte er sich in der Dissertation mit dem Primärereignis des Sehvorgangs auseinander. Im Rahmen der Arbeit wurde ein Programm für Moleküldynamiksimulationen implementiert und damit Berechnungen sowohl an isolierten als auch an in Protein eingebetteten Modellchromophoren durchgeführt. Die Ergebnisse der Simulationen führten zum besseren Verständnis des Reaktionsmechanismus des lichtaktivierten Prozesses. Mit der Disputation Ende 2010 wurde die Arbeit erfolgreich verteidigt.