Ob predložitvi programa z naslovom "Teoretična kemija" smo si zadali za cilj prispevati k razumevanju lastnosti snovi na molekularnem nivoju. V ta namen smo uporabili eksperimentalne in teoretične metode. Glavne točke našega raziskovalnega dela so bile: a) Študij močno nesimetričnih elektrolitov kot modelov za raztopine globularnih proteinov, micelov površinsko aktivnih snovi in koloidnih raztopin. S poskusi so ugotovili, da lahko korelacije med večvalentnimi protiioni povzročijo neenakomerno porazdelitev makroionov. Raziskali smo, kako do tega pojava pride, in predlagali razlago na molekularnem nivoju. b) Lastnosti raztopine porazdeljene v neurejeni nanoporozni snovi (na primer, v aerogelu), se bistveno razlikujejo od lastnosti čiste raztopine. Cilj naše raziskave je bil izračunati termodinamične lastnosti adsorbiranega elektrolita, ki je v ravnotežju z ustrezno nemoteno raztopino. V ta namen smo razvili potrebne enačbe za obravnavo sistemov, kjer so nekatere prostostne stopnje zamrznjene. c) V raztopinah proteinov so prisotne močne kratkosežne sile, ki pod določenimi pogoji vodijo do dimerizacije in asociacije molekul. Predlagali smo teorijo za opis takšne raztopine in račune primerjati z našimi merskimi rezultati dobljenimi z ozkokotnim rentgenskim sipanjem (SAXS) in merjenjem osmoznega tlaka. d) Za razumevanje bioloških procesov je nujno potrebno razumeti vpliv vode na medmolekulske interakcije. V ta namen smo raziskovali hidratacijo nepolarnega topljenca in s preprostim modelom pojasnili vpliv ionov na topnost nepolarnega topljenca v vodi (Hofmeistrova vrsta). Pri tem smo uporabili računalniško simulacijo in izvirne metode na osnovi rešitve niza integralskih enačb. e) Z integralskimi enačbami in računalniško simulacijo smo proučevali binarne mešanice v mikroporah z znano geometrijo in hkrati tudi porazdelitev posameznih komponent med homogenim in omejenim sistemom. Le-ta je močno odvisna od razlike v jakosti privlačnih interakcij med molekulami posameznih komponent, kar lahko vodi do popolne ločitve obeh komponent. f) Z ozkokotnim sipanjem rentgenskih žarkov smo raziskovali strukturne lastnosti mikroemulzij, ki so uporabne kot medij za encimsko katalizirane reakcije. Določali smo tudi strukturne značilnosti mikroemulzij, ki se uporabljajo kot nosilci za prenos zdravil v človeški organizem. Rezultate meritev sipanja smo analizirali s posplošeno metodo indirektne Fourierove transformacije, ki omogoča obravnavo koncentriranih sistemov z interagirajočimi sipajočimi delci. g) Raztopine polielektrolitov se obnašajo neidealno tudi pri zelo nizkih koncentracijah. Vzrok za tako vedenje so močne elektrostatske interakcije med poliioni in protiioni v raztopini. Z metodo SAXS smo določali korelacije med poliioni in protiioni v raztopinah z eno ali pa več vrstami protiionov, ter potrdili, da so te močno odvisne od koncentracije ter valence protiionov ter od dodatka enostavne soli. Glavnina rezultatov je zbrana v 39 objavljenih člankih (od vključno l. 1999 do 2003). Večina del je bila objavljena v znanstvenih revijah z visokim faktorjem vpliva, kot so Annu. Rev. Phys. Chem, J. Am. Chem. Soc., Biophys. J., J. Phys. Chem. B, J. Chem. Phys., in druge. Imeli smo več vabljenih predavanj na mednarodnih konferencah in tudi večje število predavanj na tujih univerzah. Program Teoretična kemija je v tem času prejemal sredstva v višini 1 FTE.