Recenzja 3 - BIOL

Wydział Chemii
Prof. dr hab. Bronisław Marciniak
Zakład Fizyki Chemicznej
ul. Umultowska 89b
60-780 Poznań
[email protected]
Poznań, dnia 14 października 2016 r.
Recenzja
osiągnięcia naukowego oraz aktywności naukowej
dr. Pawła Rodziewicza
w postępowaniu habilitacyjnym w dziedzinie nauk chemicznych, w dyscyplinie chemia,
prowadzonym na Wydziale Biologiczno-Chemicznym Uniwersytetu w Białymstoku
Przedstawione mi do recenzji osiągnięcie naukowe pt. ”Właściwości czasoworozdzielcze miedzy- i wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych” wraz z informacjami o
pozostałych osiągnięciach badawczych, dydaktycznych, popularyzatorskich i organizacyjnych
oraz współpracy naukowej dr.
Pawła Rodziewicza zostało przygotowane zgodnie z
obowiązującymi regułami opisanymi w ustawie o stopniach naukowych i tytule naukowym
oraz stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz.U. 2003 nr 65, poz. 595) oraz w
rozporządzeniach Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego (Dz.U. z 2014 r.. poz. 1383).
Osiągnięcie naukowe stanowi cykl 9 artykułów opublikowanych w latach 2007-2016. Zostało
ono także szczegółowo omówione i podsumowane w autoreferacie. W skład załączonej
dokumentacji wchodzą: wspomniany już autoreferat w języku polskim i angielskim,
informacja o osiągnięciach dydaktycznych, współpracy naukowej i popularyzacji nauki,
resume o Habilitancie, odpis dyplomu doktorskiego, oświadczenia współautorów publikacji o
ich wkładzie oraz o wkładzie Habilitanta w badania stanowiące osiągnięcie naukowe, a także
kopie artykułów stanowiących cykl publikacji habilitacyjnych oraz innych publikacji dr.
Rodziewicza.
Prezentowany cykl publikacji habilitacyjnych wraz z autoreferatem stanowi cenne
opracowanie naukowe, w którym przedstawione zostały wyniki kilkunastoletnich,
teoretycznych badań Habilitanta nad naturą między- i wewnątrzcząsteczkowych wiązań
wodorowych.
Dr Paweł Rodziewicz ukończył studia na Wydziale Chemii Uniwersytetu
Wrocławskiego w 2001 roku. Stopień naukowy doktora nauk chemicznych w zakresie chemii
fizycznej i teoretycznej uzyskał na tym samym wydziale w roku 2006 za rozprawę pt.
„Badania układów ze słabym wiązaniem wodorowym metodami dynamiki molekularnej”.
Promotorem doktoratu był prof. dr hab. Aleksander Koll. W latach 2006-2007 był
zatrudniony w Lehrstuhl für Theoretische Chemie na Uniwersytecie w Bochum a w latach
2007-2008 ponownie na Uniwersytecie Wrocławskim na stanowisku asystenta. Po ponad
trzyletnim pobycie na Uniwersytecie w Erlangen w roku 2011 został zatrudniony na
stanowisku adiunkta w Instytucie Chemii, Wydziale Biologiczno-Chemicznym Uniwersytetu
w Białymstoku, gdzie pracuje do dnia dzisiejszego.
Dorobek naukowy dr. Pawła Rodziewicza to łącznie 35 prac opublikowanych w latach
2002 - 2016, w większości w prestiżowych czasopismach z zakresu chemii fizycznej i
spektroskopii. Po doktoracie opublikował 24 prace (w tym 9 będących przedmiotem
habilitacji) w specjalistycznych czasopismach m. in. w takich jak: Chem. Phys. J. Phys.
Chem. A, Chem.Phys.Chem, J. Org. Chem., Polish J. Chem., Phys.Chem.Chem.Phys., Acta
Crys. E, Chem.Phys. Lett., J. Mol. Model., RCS Advances, Catalysis Today, J. Hazard.
Matter.
Tematyka badawcza Habilitanta po doktoracie dotyczy nie tylko badań teoretycznych nad
wiązaniem wodorowym i związanymi z nim oddziaływaniami małych cząsteczek, ale także
bardziej skomplikowanych związków organicznych np. polifenoli oraz nanorurek
węglowych i ich kowalencyjnego i niekowalencyjnego funkcjonalizowania.
Osiągnięcia naukowe Habilitanta mierzone za pomocą parametrów bibliometrycznych
to sumaryczny „impact factor” IF = 82,8 przypadający na 35 publikacji naukowych, co
prowadzi do wartości IF na jedną publikację IF = 2,4 potwierdzającej wysoką jakość
wybranych do publikacji czasopism. Przeprowadzona przez niżej podpisanego na bazie Web
of Science analiza cytowań prac Habilitanta wykazała całkowitą liczbę cytowań równą 320
(bez autocytowań), a indeks Hirscha równy h= 11. Biorąc pod uwagę tematykę badawczą
wyniki te należy uznać za dobre.
Dr Paweł Rodziewicz jest także aktywnym naukowcem w prezentacji wyników swoich
badań na konferencjach naukowych. Jak wynika z przedstawionej dokumentacji uczestniczył
2
w ponad pięćdziesięciu konferencjach krajowych i międzynarodowych. Wygłosił ponad
dwadzieścia referatów na zaproszenie różnych ośrodków badawczych w kraju i zagranicą.
Jest także aktywny w pozyskiwaniu grantów na działalność badawczą. Był kierownikiem
projektu badawczego finansowanego przez FNP Homing Plus w latach 2011-2013, a także
wykonawcą w 7 grantach krajowych i międzynarodowych m. in.: KBN, NCN, DAAD, DFG.
Dr Rodziewicz był recenzentem publikacji naukowych w wielu specjalistycznych
czasopismach z chemii fizycznej i spektroskopii. Swoje doświadczenie w pracy badawczej
uzyskiwał nie tylko na polskich uniwersytetach, ale na wielu krótko- i długoterminowych
pobytach zagranicznych. Już jako doktorant odbywał staże naukowe w uznanych ośrodkach
badawczych fizyki i chemii,
m.in. takich jak Dubna (Rosja), Leiden (Holandia), Sankt
Petersburg (Rosja), Frankfurt/Main (Niemcy). Natomiast po doktoracie przebywał w takich
ośrodkach jak: Uniwersytety w Bochum i Erlangen (Niemcy). Do dziś współpracuje z
wieloma ośrodkami naukowymi Europy, m. in. Interdyscyplinarnym Centrum Materiałów
Molekularnych i Chemii Komputerowej w Uniwersytecie w Erlangen, Instytutem Teorii Ciała
Stałego w Uniwersytecie w Münster, Instytutem Fizyki w Uniwersytecie w Sankt Petersburgu
i Wydziałem Fizyki Uniwersytetu w Wilnie.
Podsumowując aktywność naukową dr.
Pawła Rodziewicza należy stwierdzić, iż
Habilitant jest uznanym specjalistą w zakresie chemii fizycznej i teoretycznej oraz
spektroskopii molekularnej. Jest
dojrzałym pracownikiem naukowym, zdolnym do
samodzielnego podjęcia i prowadzenia nowoczesnej tematyki badawczej.
Osiągnięcie naukowe stanowiące podstawę do wniosku habilitacyjnego dr. Pawła
Rodziewicza pt.” .”Właściwości czasowo-rozdzielcze miedzy- i wewnątrzcząsteczkowych
wiązań wodorowych”” to cykl powiązanych tematycznie dziewięciu dwu- i wieloautorskich
artykułów opublikowanych w latach 2007-2016 w specjalistycznych czasopismach
naukowych z chemii takich jak: Chem. Phys., Polish J. Chem., Phys. Chem. Chem. Phys. (2
publikacje),
Chem. Phys. Chem., J. Phys. Chem. A, J. Mol. Model. (2 publikacje) i J.
Hazard. Matter. W siedmiu publikacjach Habilitant jest pierwszym autorem, natomiast w
sześciu jest autorem do korespondencji. Jak jednoznacznie wynika z załączonych oświadczeń
współautorów publikacji, a także z określenia wkładu współautorskiego Habilitanta, udział dr.
Rodziewicza we wszystkich tych pracach był dominujący. W większości publikacji jego
udział polegał na
zaproponowaniu problemu badawczego,
wykonaniu przeglądu
literaturowego, wyborze metodyki badawczej, wykonaniu obliczeń, interpretacji wyników i
napisaniu pierwszej wersji manuskryptu. Biorąc więc pod uwagę oświadczenia profesorów: A
3
Kolla, K.S. Rutkowskiego, B. Meyera i M. I. Doltsinisa oraz oświadczenia pozostałych
współautorów, w mojej opinii, Habilitant miał pełne prawo wykorzystać wyniki prac
wieloautorskich i dwuautorskich w swojej procedurze habilitacyjnej. Ze względu na wiodący
udział dr. Rodziewicza w prowadzonych badaniach, przedstawiony mi do opinii cykl
publikacji może być zakwalifikowany jako osiągniecie naukowe będące podstawą habilitacji.
Na wstępie omówienia osiągnięcia naukowego będącego podstawą habilitacji chciałbym
wysoko ocenić przedstawiony w autoreferacie rozdział dotyczący uzasadnienia celu
naukowego prowadzonych badań i osiągniętych wyników prac wraz z ich ewentualnym
wykorzystaniem. Autor m.in. pisze: „dowody na utworzenie wiązania wodorowego, w
idealnym przypadku, powinny pochodzić zarówno z badań eksperymentalnych jak i
teoretycznych”, co wraz z przytoczonymi dalej argumentami dotyczącymi badań
teoretycznych jednoznacznie uzasadnia podjęcie tego typu badań. Za szczególnie istotne
uważam przedstawione przez Autora skrótowe omówienie podstaw dotyczących wiązania
wodorowego, m.in.
energetycznych,
definicji wiązania wodorowego i jego właściwości (strukturalnych,
spektroskopowych
i
kooperatywności),
a
także
omówienie
przeprowadzanych badań teoretycznych nad wiązaniem wodorowym. Następne dwa
podrozdziały omawiają w sposób jasny i przystępny właściwości czasowo-rozdzielcze
międzycząsteczkowego i wewnątrzcząsteczkowgo
wiązania wodorowego – będące
przedmiotem habilitacji. Myslę, że najlepiej podsumowuje istotę podjętych przez Habilitanta
badań poniższy fragment Jego autoreferatu: „ ...w niniejszej pracy zaprezentowano
kompleksowe badania wielu układów z wewnątrz- oraz międzycząsteczkowymi wiązaniami
wodorowymi o różnej mocy za pomocą symulacji metodą dynamiki molekularnej ab initio.
Uwzględniono również dynamiczne właściwości układów, których opis często nie jest
dostępny eksperymentalnie, jak w przypadku czasowej ewolucji właściwości strukturalnych i
dynamiki wiązań wodorowych łącznie z ich czasem życia.”
Chciałbym w tym miejscu zachęcić Habilitanta do napisania monografii (lub artykułu
przeglądowego) na podstawie swojego autoreferatu przedstawiającej obecny stan wiedzy i
badań nad wiązaniem wodorowym. W mojej opinii taka pozycja literaturowa byłaby bardzo
przydatna szczególnie dla szerokiego grona młodych adeptów chemii i fizyki zamierzających
rozpocząć badania w zakresie chemii fizycznej i teoretycznej.
Do ważnych osiągnięć uzyskanych przez Habilitanta zaliczam m.in. :
1. Zaobserwowanie, korzystając z metody dynamiki molekularnej Car-Parrinello,
zjawiska samoagregacji dla układu F3CH···(HF)3 (układ z jednymi z najsilniejszych
4
wiązań wodorowych) oraz zbadanie jej dynamiki tj. ewolucji czasowej w skończonej
temperaturze (rzędu pikosekund w temperaturze 50 K).
2. Wyznaczenie energii wiązania dla wybranych typów wiązań wodorowych:
CH···(F,O), O-H···(F,O,N), N-H···O, F-H···F, tj. dla słabych, średnich, silnych i
bardzo silnych wiązań wodorowych, korzystając z metody DFT.
3. Wykrycie zjawiska środowiskowo zależnych wiązań wodorowych.
4. Opisanie kinetyki reakcji dimeryzacji kwasu mrówkowego oraz poznanie mechanizmu
agregacji dla tej cząsteczki.
5. Zbadanie za pomocą metody dynamiki molekularnej wpływu mikrosolwatacji na
równowagę: forma molekularna - jon obojnaczy dla cząsteczki aminokwasu
fenyloalaniny i wykazanie, że co najmniej trzy cząsteczki wody są niezbędne, aby
zapoczątkować reakcję przeniesienia protonu prowadzącą do jonu obojnaczego.
6. Wyznaczenie energii wiązań dla wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych
bardzo słabych: CH···(π, S, Cl, O, N), słabych: NH···(S, N, O) oraz średnich: OH···N.
7. Określenie czasów życia dla słabych wiązań wodorowych typu CH··· π dla cząsteczki
4,4’-dicyjanianu difenylometanu.
Jedyną krytyczną uwagą, którą chciałbym zaprezentować w recenzji jest problem
dokładności wyznaczania energii tworzenia wiązań wodorowych metodą dynamiki
molekularnej Car-Parrinello. Osiągnięcie dokładności rzędu ±1 kJ/mol w tych obliczeniach
wydaje się mało prawdopodobne. Szkoda, że Habilitant nie podjął próby przeprowadzenia
analogicznych obliczeń zaawansowanymi metodami ab initio dla małych badanych układów,
np. dla kompleksów F3CH···(HF)n lub dimeru kwasu mrówkowego. Porównanie wyników
uzyskanych
metodą
dynamiki
molekularnej
Car–Parrinello
z
wynikami
obliczeń
zaawansowanymi metodami ab initio pozwoliłoby Habilitantowi ocenić wiarygodność tej
pierwszej metody oraz ilościowo oszacować błędy wyznaczania energii tworzenia wiązań
wodorowych.
Stosowanie metody dynamiki molekularnej Car –Parrinello do małych układów, dla
których obecnie można z powodzeniem zastosować zaawansowane metody ab initio, wydaje
się dyskusyjne. Myślę, że Habilitant mógłby jednak wykorzystać swoje olbrzymie
doświadczenie w stosowaniu metody dynamiki molekularnej w badaniach większych
układów, zawierających od kilkudziesięciu do kilkuset atomów, dla których jeszcze dzisiaj
nie można zastosować metod ab initio.
5
Działalność dydaktyczna, organizacyjna i popularyzatorska Habilitanta zasługuje na
pozytywna ocenę. Prowadził wykłady, ćwiczenia, konserwatoria
w Uniwersytecie
Wrocławskim, w uniwersytetach niemieckich w Bochum i Erlangen oraz w swoim obecnym
miejscu pracy w Instytucie Chemii Uniwersytetu Białostockiego, gdzie przygotował także
merytoryczne materiały dydaktyczne do wielu nowo utworzonych przedmiotów. Kierował
trzema pracami magisterskimi i pięcioma licencjackimi. Był opiekunem naukowym dwóch
doktorantek. Był członkiem komitetów organizacyjnych kilku konferencji krajowych i
międzynarodowych. Jest członkiem Deutsche Physicalische Gesellschaft oraz Dolnoślaskiego
Towarzystwa Historycznego (i jego prezesem od 2010 r.). Aktywnie uczestniczył w projekcie
„Mały Archimedes” organizowanym przez Augustowskie Centrum Edukacyjne, a także
organizował pokazy chemiczne w ramach XIV Podlaskiego Festiwalu Nauki i Sztuki.
Zorganizował kurs z modelowania molekularnego dla doktorantów oraz pracowników
Uniwersytetu Białostockiego.
Podsumowując stwierdzam, że przedstawiony do recenzji cykl dziewięciu publikacji,
dorobek naukowy, popularyzatorski, a także organizatorski dr. Pawła Rodziewicza upoważnia
mnie do stwierdzenia, że Habilitant spełnia
wymagania dotyczące nadania stopnia
naukowego doktora habilitowanego wynikające z
ustawy z dnia 14 marca 2003 r. „O
stopniach naukowych i tytule naukowym oraz stopniach i tytule w zakresie sztuki” (Dz. U. nr
65 poz. 595, z późniejszymi zmianami) i Rozporządzenia Ministra Nauki i Szkolnictwa
Wyższego z 3 października 2014 r. (Dz.U. z 2014 r.. poz. 1383).
Wnoszę zatem o dopuszczenie Pana dr.
Pawła Rodziewicza do dalszych etapów
przewodu habilitacyjnego.
6