Viele heute wichtige technische Prozesse nutzen Licht, zum Beispiel um Sonnenergie zu gewinnen, um pharmakologische Wirkstoffe durch Licht zu aktivieren oder bei lichtempfindlichen Materialien. Um diese Materialien gezielt entwickelt zu können, müssen die zugrundeliegenden lichtinduzierten Prozesse auf molekularer Ebene verstanden werden. Prof. Faraji arbeitet an dieser Schnittstelle, bei der theoretischen Beschreibung und Modellierung der Prozesse in komplexen Umgebungen. Hiermit soll auch das computergestützte Design neuer Moleküle mit maßgeschneiderten Eigenschaften erleichtert werden.
Das Team von Prof. Faraji entwickelte theoretische Methoden zur Lösung grundlegender Probleme auf diesem Gebiet weiter, stellte eine Open-Source-Software zur Verfügung und entwarf in Zusammenarbeit mit Experimentatoren neue Anwendungen. Hierzu zählen etwa duale molekulare Motoren, die für die Photopharmakologie relevant sind; die für Solarzellen wichtige Singulett-Spaltung in molekularen Festkörpern; und photoschaltbare Ionenkanäle für die Optogenetik. Auch war ihre Arbeitsgruppe an der Erforschung der Wirkungsmechanismen von SARS-CoV-2-Enzymen auf molekularer Ebene beteiligt.
An der HHU will Prof. Faraji die theoretischen Methoden erweitern und in die Zusammenarbeit mit verschiedenen experimentellen Gruppen in Chemie, Physik, Biologie und Pharmazie einbringen. „Wir werden den methodischen Rahmen fortentwickeln, der drei verschiedene Ansätze und Werkzeuge der computergestützten Chemie kombiniert: die Quantendynamik, die Quantenmechanik und die Molekularmechanik. Entstehen soll ein einheitliches Multiskalen-Framework, das mehrere Simulationsmethoden in einer einzigen Software mit einer benutzerfreundlichen Oberfläche kombiniert“, so die Forscherin. Auch Studierende können damit einen leichteren Einstieg in die computergestützte Chemie finden.
Zusammen mit experimentell arbeitenden Gruppen der HHU will sie reale photoinduzierte Prozesse in der neuen Generation von lichtbetriebenen, biokompatiblen molekularen Photoschaltern untersuchen. Prof. Faraj: „Dieser synergetische Ansatz erschließt bisher unerreichbare Anwendungsbereiche, zum Beispiel optogenetische Werkzeuge, molekulare Chirurgie und intelligente Arzneimittelverabreichung.“
Zur Person
Shirin Faraji (geboren 1981 im Iran) studierte Chemie in Teheran (Master 2005). Für ihre Promotion zum Thema „Theoretical studies of multi-state vibronic interactions in some polyatomic molecules“ im Jahr 2010 ging sie anschließend an der Universität Heidelberg, wo sie – nach einem Postdocaufenthalt an der Universität Frankfurt/Main – ab 2012 eine Nachwuchsgruppe leitete. Von 2014 bis 2016 war sie, gefördert durch den DAAD, Gastwissenschaftlerin an der University of Southern California in Los Angeles/USA. Von 2017 bis 2024 war sie Professorin an der Universität Groningen in den Niederlanden, zum 1. April wurde sie zur W3-Professorin an der HHU berufen.
Prof. Faraji erforscht photoinduzierte Prozesse und Phänomene auf molekularer Ebene. Es geht ihr um die Entwicklung und Anwendung eines theoretischen Rahmens, in dem die Dynamik photoaktiver Moleküle in einer komplexen Umgebung simuliert werden kann. Faraji veröffentlichte bisher 63 Beiträge in begutachteten Fachzeitschriften, unter anderem in Physical Chemistry Chemical Physics, Nature Communications und im Journal of Chemical Theory and Computation.
Die Förderung von Frauen in mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächern liegt ihr am Herzen. Sie ist die Hauptbegründerin der Plattform „Women in Science and Engineering“ (WISE) an der Universität Groningen, die Frauen in ihrer wissenschaftlichen Karriere unterstützt, ihnen Schulungen und Mentoring anbietet.
Prof. Faraji erhielt verschiedene angesehene Stipendien und Auszeichnungen, darunter den Lehrpreis der Burg-Stiftung (2015), das Robert-Bosch-Stipendium für Exzellenz und Führungsqualitäten für herausragende Frauen in der Wissenschaft (2016) und das Vidi-Stipendium des niederländischen Forschungsrats NWO (2018). Sie ist Mitglied verschiedener wissenschaftlicher Gremien, so ist sie zum Beispiel Vorsitzende der Sektion „Computational and Theoretical Chemistry“ der Königlich Niederländischen Chemischen Gesellschaft. Darüber hinaus wurde sie in den Vorstand der Q-Chem Inc. gewählt, einen der weltweit führenden Anbieter von Software für die Quantenchemie. 2019 wurde sie in die Junge Akademie von Groningen aufgenommen.