Johannes Kästner

Von 1996 bis 2001 studierte Kästner technische Chemie an der Technischen Universität Wien. Er promovierte 2004 bei Peter Blöchl im Fachbereich Physik der Technischen Universität Clausthal mit der Simulation des Reaktionsmechanismus des Enzyms Nitrogenase.^[1] Es folgten Postdocaufenthalte von 2004 bis 2006 bei Walter Thiel am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung und 2006 bis 2008 am Daresbury Laboratory in Warrington, Großbritannien. 2008 wechselte Kästner auf eine Juniorprofessur an der Universität Stuttgart, wo er sich 2014 habilitierte und im selben Jahr im tenure-track-Verfahren zum W3-Professor ernannt wurde.

Kästner forscht im Grenzgebiet zwischen theoretischer Chemie und Physik und untersucht chemische Reaktivitäten in der Chemie, Biochemie und Astrochemie. Dabei verwendet er hauptsächlich Methoden der Quantenchemie und der Molekulardynamik, Dichtefunktionaltheorie und QM/MM. Seine Arbeiten zum Tunneleffekt wurden vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einem Consolidator Grant gefördert.^[2]

Ausgewählte Beiträge zur Methodenentwicklung:

• Umbrella Integration,^[3] ein Verfahren zur Analyse von Umbrella-Sampling-Simulationen, das Berechnung der freien Energie ermöglicht.
• Zur Simulation des Tunneleffekts bei chemischen Reaktionen modifizierte er die Instantontheorie um deren Effizienz und Genauigkeit zu steigern.
• Hauptautor des open-source-Pakets DL-FIND,^[4] das neben Geometrieoptimierung und verschiedenen Pfad-Suchalgorithmen hauptsächlich die Berechnung von Reaktionsraten erlaubt.
• Kästners Entwicklungen zur QM/MM-Methode fließen in das Paket ChemShell^[5] ein.

Ausgewählte Anwendungen:

• Astrochemie: Entstehung von H₂ und Wasser im interstellaren Medium.
• Reaktionsmechanismen unterschiedlicher Enzyme, meist mit der QM/MM-Methode untersucht.
• Katalyse

• 2012: Hans-G.A.-Hellmann-Preis
• 2015: OYGA Award des Lise Meitner-Minerva Center for Computational Quantum Chemistry, Israel.

• Jan Meisner, Johannes Kästner: Der Tunneleffekt von Atomen in der Chemie. In: Angewandte Chemie. Band 128, Nr. 18, 15. März 2016, S. 5488–5502, doi:10.1002/ange.201511028. 
• Johannes Kästner, Walter Thiel: Bridging the gap between thermodynamic integration and umbrella sampling provides a novel analysis method: Umbrella Integration. In: The Journal of Chemical Physics. Band 123, Nr. 14, 2005, 144104, doi:10.1063/1.2052648. 
• Johannes Kästner, Joanne M. Carr, Thomas W. Keal, Walter Thiel, Adrian Wander, Paul Sherwood: DL-FIND: an Open-Source Geometry Optimizer for Atomistic Simulations. In: The Journal of Physical Chemistry A. Band 113, Nr. 43, 28. Juli 2009, S. 11856–11865, doi:10.1021/jp9028968. 

• Lebenslauf auf der Internetseite der Universität Stuttgart

1. ↑ Biological Nitrogen Fixation – Simulation of the Reaction Mechanism of Nitrogenase from First Principles Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften. vorgelegt von Johannes K¨astner geb. Schimpl, abgerufen am 3. September 2020
2. ↑ Stuttgarter Zeitung vom 12. April 2015
3. ↑ J. Kästner: Umbrella Sampling. In: WIREs Computational Molecular Science 1, 932 (2011). doi:10.1002/wcms.66.
4. ↑ DL-FIND
5. ↑ ChemShell