רננה גרשוני פורן

מולקולות ארומטיות פוליציקליות (מרובות טבעות) הינן מולקולות שכיחות ומגוונות, אשר בעלות השפעה משמעותית בחיי היום-יום. למולקולות אלו תפקיד חשוב במגוון חומרים, ובפרט, הן ידועות ביכולת הובלת המטען שלהן, ולכן משמשות כמוליכים למחצה אשר נמצאים בטכנולוגיות שונות של אלקטרוניקה אורגנית. בנוסף, מולקולות אלו מופיעות לרוב בכימיקלים שימושיים, כמו ליגנדות לזרזים ותרופות. עם זאת, אלו מולקולות מזהמות ומסרטנות, וקיים צורך להבין את תהליכי ההתפרקות שלהן בטבע.

המחקר בקבוצתינו עוסק בחקר המולקולות האלו מנקודת המבט של הכימיה האורגנית-פיזיקלית, אשר שמה לה למטרה להבין את התכונות, ההתנהגות, והתהליכים שעוברות מולקולות שונות. בעבודתינו, אנו ומתרכזים בשני כיוונים כלליים:

1. עיצוב או גילוי מולקולות ארומטיות פוליציקליות חדשות. אנו משתמשים בשיטות כימיה-חישובית קלאסיות (שיטות פונקציות גל וdensity functional theory-) על מנת להתחקות אחר המבנה האלקטרוני של מולקולות שונות ולהסיק הקשרים בין מבנה המולקולה לתכונות שלה. במקביל, אנחנו מייצרים מאגרי-נתונים חדשים ומשתמשים בשיטות מתקדמות של למידת-מכונה ולמידה-עמוקה על מנת להסיק הקשרי מבנה-פעילות ולעצב מולקולות חדשות בשיטות אוטומטיות.
2. הבנת הריאקטיביות של מולקולות ארומטיות פוליציקליות. אנו משתמשים בשיטות כימיה-חישובית קלאסיות ומתקדמות (לדוגמא, שיטות multi-reference) על מנת לחקור מנגנוני תגובה בהן מערכות ארומטיות משתתפות, תוך התחקות אחר השינויים האלקטרוניים והמבניים שמתרחשים בעת התגובה.

מטרתינו היא לזהות מוטיבים מבניים אשר מכתיבים תכונות וריאקטיביות, ולהגדיר כללים אשר יאפשרו עיצוב מושכל של מולקולות חדשות בעלות תכונות רצויות והתנהגות רצויה. במהלך עבודתינו, אנו מפתחים מודלים וכלים קלים לשימוש ואינטואיטיביים, אשר מחברים בין עולם המושגים האבסטרקטי לבין אסטרטגיות סינתטיות ממשיות. על כן, אנחנו גם עובדים הרבה עם משתפי פעולה שהם נסיונאים.

קבוצתינו דוגלת באווירה שוויונית ושיתופית, ופועלת תוך כבוד הדדי ועבודת צוות. אנו פתוחים לקבל חברי קבוצה חדשים, שבוערת בהם המוטיבציה ללמוד ולעבוד לקראת הבנה מעמיקה יותר של כימיה ועיצוב מולקולרי.

שלום, שמי רננה גרשוני-פורן. אני כימאית חישובית, אשר משלבת בעבודתה שיטות חישוב קוונטו-מכניות עם מושגים מעולם הכימיה האורגנית-פיזיקלית וטכנולוגיות של למידת מכונה ומדעי הנתונים. את דרכי האקדמית התחלתי ממש כאן, בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך, במסלול המשותף של ביוכימיה מולקולרית. את התואר השני עשיתי בקבוצתו של פרופ’ אהוד קינן, בה עסקתי בכימיה אורגנית סינתטית ובפיתוח מתודולוגיה לפונקציונליזציה של קוראנולן. ללימודי הדוקטורט, עברתי לקבוצתו של פרופ’ אמנון שטנגר, שם התמקצעתי בשיטות חישוביות ובאפיון והבנה של מולקולות ארומטיות. עם סיום הדוקטורט, עברתי לקבוצתו של פרופ’ פיטר צ’ן במכון הפדרלי השוויצרי בציריך, לעשות פוסט-דוקטורט בחקר חישובי של מנגנוני ריאקציה קטליטיים. כעבור שנתיים, קודמתי לתפקיד של ראש קבוצה בתוך הקבוצה של פרופ’ צ’ן, ובמשך ארבע שנים בתפקיד זה עסקתי במחקר עצמאי, בהדרכת סטודנטים, ובמתן הרצאות לתואר ראשון ושני.

בשנת 2021 חזרתי לפקולטה שהייתה עבורי בית במשך הרבה שנים, על מנת להקים קבוצת מחקר משלי. אפילו שלא נדדתי רחוק גאוגרפית, המסלול המדעי שלי עבר בתחנות שונות ומגוונות. בחרתי לשלב בין הנושאים הקלאסיים הקרובים לליבי – כימיה אורגנית-פיזיקלית ומערכות ארומטית – לבין נושאי העתיד שיוצרים היום מהפכה במדע – למידת מכונה ומדעי הנתונים. המחקר המולטידיסציפילנרי שאנו עושים בקבוצה הוא מרתק ומאתגר מאוד, ונותן הרבה מקום ליצירתיות.

בנוסף למחקר, אני עוסקת ומתעניינת בנושאים נוספים שהינם חלק בלתי נפרד מהעולם האקדמי, כגון מנטורינג והדרכה, פיתוח יכולות תקשורת מדעית (scientific communication), וקידום נשים במדע.

Gershoni-Poranne* and A. Stanger*

Chapter 4: NICS – Nucleus Independent Chemical Shifts in Aromaticity: Modern Computational Methods and Applications, 2021 Edited by I. Fernandez.

Markert, E. Paenurk, and R. Gershoni-Poranne*

Prediction of Spin Density, Baird-Antiaromaticity, and Singlet-Triplet Energy Gap in Triplet-State Polybenzenoid Systems from Simple Structural Motifs

Chemistry – A European Journal, 2021, 27, 6923.

Selected for a Cover Feature

Denoted as a Hot Paper

Paenurk, S. Feusi, and R. Gershoni-Poranne

* Predicting Bond-currents in Polybenzenoid Hydrocarbons with an Additivity Scheme

Journal of Chemical Physics, 2021, 154, 024110.

Invited contribution for the Issue Honoring Women in Chemical Physics and Physical Chemistry

Wahab, F. Fleckenstein, S. Feusi, and R. Gershoni-Poranne*

Predi-XY: A Python program for automated generation of NICS-XY-Scans based on an Additivity Scheme Electronic Structure, 2020, 2, 047002

Invited contribution for the Emerging Leaders issue Selected as Editor’s Choice paper

Finkelstein and R. Gershoni-Poranne*

An Additivity Scheme for Aromaticity: The Heteroatom Case

ChemPhysChem 2019, 20, 1508-1520.

Gershoni-Poranne*

Piecing it Together: An Additivity Scheme for Aromaticity using NICS-XY-Scans

Chemistry – A European Journal 2018, 24, 4165-4172.

Gershoni-Poranne,* A. P. Rahalkar, and A. Stanger*

The Predictive Power of Aromaticity: Quantitative Correlation between Aromaticity and Ionization Potentials and HOMO-LUMO Gaps in Oligomers of Benzene, Pyrrole, Furan, and Thiophene

Physical Chemistry Chemical Physics 2018, 20, 14808-14817