Pracownik nauki pracujący na rzecz gospodarki i społeczeństwa.
Absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej. Profesor, pracownik nauki, chemik teoretyk, wybitny specjalista w dziedzinie teorii funkcjonałów gęstości, zastosowań teorii w badaniach struktury elektronowej układów molekularnych i mechanizmów reakcji chemicznych oraz aplikacji teorii informacji w chemii.
Roman Franciszek Nalewajski urodził się w Gdyni 12 września 1947 roku. W 1970 roku ukończył z wyróżnieniem studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Gdańskiej, realizując pracę magisterską pod opieką profesorów Włodzimierza Libusia z Politechniki Gdańskiej oraz Alojzego Gołębiewskiego z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Stopień doktora uzyskał w 1974 roku na Wydziale Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego (promotor prof. Alojzy Gołębiewski), gdzie habilitował się w 1979 roku. Tytuł profesora otrzymał w roku 1991.
Na Uniwersytecie Jagiellońskim kierował Zakładem Chemii Teoretycznej (1984–1988, 2003– 2006), był współtwórcą i pierwszym kierownikiem Zakładu Metod Obliczeniowych Chemii (1989– 1997) oraz prodziekanem Wydziału Chemii ds. badań (1987–1993). W 2018 roku przeszedł na emeryturę.
Jego dorobek naukowy obejmuje ponad 230 artykułów naukowych i rozdziałów w monografiach zbiorowych lub periodykach specjalistycznych, pięć monografii w języku angielskim („Charge Sensitivity Approach to Electronic Structure and Chemical Reactivity”, Singapore 1997, współautor: J. Korchowiec; „Information Theory of Molecular Systems”, Amsterdam 2006; „Information Origins of the Chemical Bond”, New York 2010; „Perspectives in Electronic Structure Theory”, Heidelberg 2012; „Quantum Information Theory of Molecular States”, New York 2016) oraz dwa uniwersyteckie podręczniki chemii kwantowej w języku polskim („Podstawy i metody chemii kwantowej – notatki z wykładów”, Kraków 1998; „Podstawy i metody chemii kwantowej – wykłady”, Warszawa 2001). Był także redaktorem czterech tomów „Topics in Current Chemistry” na temat teorii funkcjonałów gęstości (DFT) oraz trzech tomów „International Journal of Quantum Chemistry”, poświęconych międzynarodowej konferencji „Thirty Years of DFT: Concepts and Applications” (Kraków 1994), której był głównym organizatorem.
Działalność dydaktyczna prof. Nalewajskiego na Uniwersytecie Jagiellońskim została uhonorowana Medalem Komisji Edukacji Narodowej, a osiągnięcia naukowe wyróżniono kilkunastoma nagrodami resortowymi oraz Laurem Jagiellońskim. Staże i ważniejsze wizyty naukowe, które odbywał w ośrodkach zagranicznych, obejmują uniwersytety amerykańskie: Północnej Karoliny w Chapel Hill oraz Teksaski w Austin, kanadyjski Uniwersytet Waterloo, Uniwersytet Oksfordzki w Anglii, niemieckie uniwersytety w Hanowerze, Heidelbergu i Bochum, belgijskie uniwersytety w Leuven i Brukseli, uniwersytety w Coimbrze (Portugalia), Genewie i Fryburgu (Szwajcaria) oraz CINVESTAV (Meksyk).
Badania naukowe prof. Romana F. Nalewajskiego skupiały się na zagadnieniach pojęciowych, metodologicznych i interpretacyjnych chemii teoretycznej oraz zastosowaniach mechaniki kwantowej i teorii informacji w chemicznym opisie zjawisk molekularnych. Opracował podatnościową analizę rozkładu ładunku wyznaczającą „odpowiedzi” reagentów na typowe zaburzenia podczas reakcji chemicznych (w tym współrzędne energii minimalnej) oraz indeksy mierzące sprzężenia elektronowych i jądrowych stopni swobody. Rozwijał metody obliczeniowe chemii kwantowej, badał wpływ chaosu drgań molekuł na ich zderzenia z atomami, wykorzystał implikacje twierdzenia wirialnego dla potencjałów adiabatycznych w ich modelowaniu i testowaniu oraz mapy między populacyjnymi i geometrycznymi stopniami swobody układów reakcyjnych w diagnozowaniu reakcji katalitycznych.
Profesor Nalewajski odkrył kluczową rolę w chemii zasad wariacyjnych klasycznej teorii informacji Fishera i Shannona, w tym znaczenie nieaddytywnej składowej energii kinetycznej elektronów, nośnika informacji gradientowej zawartej w gazie elektronowym, jako narzędzia lokalizacji elektronów i wiązań chemicznych. Uzasadnił teoretycznie „giełdowy” podział molekularnej gęstości elektronowej oraz postulat Hammonda teorii reaktywności chemicznej, a także wykorzystał pojęcia tej teorii w diagnostyce genezy wiązania chemicznego oraz w indeksowaniu trendów reaktywności chemicznej. Określił entropowe miary krotności wiązań oraz ich charakteru kowalencyjno-jonowego w swojej komunikacyjnej teorii wiązania chemicznego i zidentyfikował pośredni (mostkowy) mechanizm oddziaływań w cząsteczce. W molekularnej sieci informacyjnej średni „szum” komunikacyjny wyznacza łączną entropową kowalencję wiązań chemicznych, a ich jonowość określa wtedy informacyjna przepustowość cząsteczki.
Te pionierskie badania prof. Romana F. Nalewajskiego pozwoliły zidentyfikować nowy, pośredni mechanizm oddziaływań chemicznych między zadaną parą („terminalnych”) orbitali atomowych, realizowany przez pozostałe („pośrednie”) funkcje bazy molekularnych obliczeń kwantowo- -mechanicznych. Mechanizm mostkowy w teorii komunikacyjnej wynika z kaskadowej propagacji informacji w orbitalnym układzie informacyjnym cząsteczki. Jeśli przyrównać wiązanie bezpośrednie (through-space), wynikające z konstruktywnej interferencji orbitali terminalnych, do ich wzajemnego „dialogu”, to ich odpowiednik pośredni (through-bridge) można zinterpretować jako „plotkę” propagowaną poprzez orbitale pozostałe. Daje ono istotny wkład do krotności wiązania chemicznego także między bardziej odległymi orbitalami terminalnymi, dzięki ich efektywnemu sprzęganiu do łączących je (chemicznie powiązanych) atomów pośrednich „mostka” nawet wtedy, gdy między orbitalami terminalnymi nie istnieje wiązanie bezpośrednie. Ta dodatkowa składowa wiązania pozwala lepiej zrozumieć oddziaływania pi-elektronowe między dalszymi sąsiadami w pierścieniu benzenowym oraz wiązania między przyczółkowymi atomami węgla w małych propellanach. Ten dodatkowy stopień swobody wiązań efektywnie rozszerza zasięg oddziaływań chemicznych, co ma ważne implikacje dla wiązań w polimerach oraz w supramolekularnych układach katalizy heterogenicznej i biologii molekularnej.
Profesor Nalewajski rozszerzył klasyczną teorię informacji, eksplorującą wyłącznie (kwantowe) rozkłady prawdopodobieństw elektronów w cząsteczce, o miary wypadkowe, które uwzględniają także molekularny rozkład prądu. Ma to kluczowe znaczenie w badaniach stanów „splątanych” fragmentów molekularnych oraz równowag fazowych w cząsteczkach. W ramach swojej kwantowej teorii informacji uogólnił klasyczne miary entropii/ informacji zawartej w prawdopodobieństwach molekularnych na miary wypadkowe, uzupełnione o właściwe wkłady od prądów, które z powodzeniem zastosował w badaniach stanów równowagowych molekuł oraz chemicznej promocji ich fragmentów.
Prace te pozwoliły jednoznacznie określić funkcje entropowych zasad wariacyjnych oraz sformułować fenomenologiczny opis czasowej ewolucji stanów elektronowych cząsteczki, który przypomina formalizm termodynamiki procesów nieodwracalnych. Równanie ciągłości dla entropii wypadkowej pozwoliło określić jej informacyjne źródło. Prace te rozwinęły samą teorię informacji oraz znacząco rozszerzyły zakres jej zastosowań do nowych zagadnień chemii, na przykład w rozpoznaniu dynamiki transformacji struktury elektronowej od hipotetycznego (nierównowagowego) stanu „promolekuły”, opisującego wzajemnie zamknięte (molekularnie rozmieszczone) atomy wolne, do równowagowego stanu cząsteczki jako całości, reprezentującego wzajemnie otwarte atomy związane.
