A 20. század elején kidolgozott, paradigmaváltó kvantummechanika az elméleti fizika igazi diadala volt: magyarázatot adott az atomok létezésének misztériumára, és pontosan leírta számos mikroszkopikus rendszer tulajdonságait. Ez a siker eleinte nem volt átütő erejű a kémia szempontjából: még az atomok körében is szinte kizárólag egyetlen elektronból álló rendszerekre alkalmazták. A kutatók kezdetben nem is voltak biztosak abban, hogy a kémiában tipikus, többelektronos rendszerekre érvényes-e a kvantummechanika. Így volt ez egészen addig, amíg 1927-ben Walter Heitler és Fritz London egy kvantummechanikai modellt alkalmazva meg nem magyarázta a hidrogénmolekula létezését, a tudománytörténetben először írva le ezzel a kémiai kötés létrejöttét. Szintén 1927-ben Max Born és Robert Oppenheimer szétválasztotta a molekulákon belüli elektronok gyors mozgását az atommagok lassabb rezgéseitől és a molekulák egészének forgásaitól. Ettől a dátumtól számítják a kvantumkémia születését.

Bár Paul Dirac, a később Nobel-díjat kapott fizikus már 1929-ben kijelentette, hogy a kvantummechanika képes a kémiai történések magyarázatára, a kémikusok ezt sokáig túlzásnak tartották.1 Ennek oka az volt, hogy a 20. század első felében elméleti számításokat – azok bonyolultsága miatt – kémiai szempontból igazán érdekes rendszerekre nem lehetett végezni. Történtek ugyan fontos kvalitatív előrelépések bizonyos kémiai fogalmak kvantumfizikai értelmezésének irányában – közülük itt a sík szerkezetű molekulákat közelítőleg leíró Hückel-elméletet, Linus Pauling munkásságát (hibridizáció) vagy a molekulákon belüli atomok Mulliken-féle töltésének formuláját említjük. Bár ezek bizonyos szemléletbeli változást előrevetítettek, a kémikusok zöme akkor még nem foglalkozott kvantumkémiával, és az egyetemeken nem is tanították azt vegyészhallgatóknak.

Az 1960-as években Török Ferenc, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar (ELTE TTK) Általános- és Szervetlen Kémiai Tanszékén dolgozó spektroszkópus vegyész felismerte az addigra főleg fizikusok által kidolgozott kvantumkémiai elméletek óriási kémiai jelentőségét, illetve ezek lehetséges alkalmazhatóságát. Tisztában volt azzal is, hogy ha valaki vegyészként ilyesmivel szeretne foglalkozni, akkor nagyon sok újat kell megtanulnia, olyasmiket, amik az akkori vegyészképzésből világszerte hiányoztak: a Hilbert-terek matematikáját és a kvantummechanikát. Török Ferenc maga is nekilátott, és felnőttként végezte el a matematikus szakot. Komoly tekintélye révén elérte, hogy 1972-ben (Magyarországon először) az ELTE vegyészképzésében kötelező tárgyként megjelent egy „Elméleti kémia” című tantárgy, amelynek ő lett az első előadója. Ez a lépés Magyarországon teljesen egyedülálló volt, sőt akkor még a világban is kevés helyen teremtettek ilyen iskolát. A címben szereplő kiválósági központ születését bízvást kapcsolhatjuk Török Ferenc professzor ezen munkásságához.2 Később, az Akadémiai Kiadó gondozásában jelent meg Kapuy Ede és Török Ferenc tankönyve (Az atomok és molekulák kvantumelmélete, Kapuy–Török, 1975), amely magyar nyelven, széles körben tette elérhetővé és tanulhatóvá a szakterületet. A könyv megírásának alapjául pedig egy ELTE TTK-s jegyzet (Török–Pulay: Elméleti kémia,3 1973) szolgált.

Ez a robbanás a Török Ferenc által alapított magyar csoportot felkészülten érte. Ez a csoport vezetőjének személyén kívül elsősorban két, akkor még fiatal kutató, Pulay Péter és kicsit később Fogarasi Géza tevékenységéhez kapcsolható. Ők sokat dolgoztak együtt is, sokat merítettek Török professzor karizmatikus egyéniségéből, és abból a felismerésből, hogy a kvantummechanika valóban lehet ancilla chimiae,4 mégpedig azáltal, hogy a különböző tudományterületek határai összemosódnak (interdiszciplinaritás). Ennek megfelelően, elsősorban alkalmazott kvantumkémiával foglalkoztak, azonban az alkalmazások érdekében fejlesztettek elméleti metodikákat is. Ezek közül a Pulay-féle erőmódszer egyenesen korszakalkotó volt (sokan nem is hitték akkor, hogy meg lehet csinálni). Ez a világra szóló sikert aratott eljárás alapozta meg azt a ma már mindennapos gyakorlatot, hogy a többatomos molekulák egyensúlyi szerkezetét (az atomok energetikailag optimális elrendeződését) viszonylag rutinszerűen ki lehet számítani, és nem utolsósorban megalapozta az ELTE-n művelt kvantumkémia világhírét.5

A fejlődés további fontos lépése tehetséges tanítványok bevonása volt. Ez elsősorban Fogarasi Géza6 érdeme, mert – sajnos – Török professzor korán elhunyt, Pulay pedig az 1980-as években az USA-ba emigrált.7 Fogarasi két legsikeresebb tanítványa Császár Attila és Szalay Péter lettek, akik ma az elméleti kémia professzorai az ELTE TTK Kémiai Intézetében. Császár az MTA levelező tagja, MTA kutatócsoport-vezető, Szalay pedig az International Academy of Quantum Molecular Science tagja. Ők Fogarasival hármasban a Széchenyi-díjat is elnyerték 2017-ben.8

A következő lépés Surján Péter meghívása volt 1989-ben, aki abban az évben a Budapesti Műszaki Egyetemen, korábban a Chinoin kutatóközpontban volt állásban. Ő az ELTE fizikus szakán végzett 1978-ban, és ennek megfelelő szemlélettel közelítette meg a kémiai problémákat.9 Tudományos munkásságában kezdettől fogva az elvi és a módszertani kérdések álltak előtérben, az oktatásban pedig kidolgozta a kvantumkémia műveléséhez szükséges felsőbb matematika és kvantummechanika vegyészhallgatók számára könnyen elsajátítható tananyagát, amit korábban az egyetemisták csak kivonatosan tanultak ezen a szakon.

Szintén az 1990-es évek elején csatlakozott az ELTE kvantumkémiai iskolájához Náray-Szabó Gábor, az MTA tagja, aki abban az időben alkalmazott kvantumkémiával foglalkozott, kiváltképpen biológiai rendszerek leírásával. Hidat vert a kísérletes kutatások irányába is: kezdeményezésére valósult meg az ELTE fehérjekrisztallográfiai laboratóriuma.

Mindezen fejlemények azt eredményezték, hogy az 1990-es és a 2000-es években meglehetősen sok, nagyon tehetséges és szorgalmas vegyészhallgató csatlakozott diákkörösként, doktoranduszként és fiatal kutatóként az így kialakult elméleti kémiai iskolához. Közülük néhányan más (hazai vagy külföldi) egyetemen, kutatóhelyen futottak be karriert, de többen maradtak az ELTE-n, és jelenleg is ezt az iskolát erősítik. Az iskola legsikeresebb tanítványairól a következő részben teszünk említést.

A kvantumkémiai iskola sikeréhez az alapítók és a művüket folytatók személyiségén túl érdekes módon egy kevésbé pozitív körülmény is hozzájárult. Az történt, hogy a tudomány művelésének hazai finanszírozási korlátai sokkal kevésbé zavarták az elméleti kutatásokat, mint az igen költséges kísérleti, nagy műszerekkel végzett munkát.10 A kvantumkémia művelése ugyanis sokkal „gazdaságosabb”: mindössze „papírra, ceruzára” és számítógép-kapacitásra volt szükség ehhez, a tudományos kapcsolatok ápolásának költségein felül. Ezt mint lehetőséget felismerve egyre több tehetséges fiatal kutató érdeklődése fordult az elméleti kutatás irányába, magas szinten biztosítva ezzel a kvantumkémikus humán erőforrás utánpótlását.

A kvantumkémiai Tudáscentrumban zajló kutatások koherenciáját a tudomány frontvonalaiban művelt témák automatikusan teremtik meg a téma konkrét mibenlététől függetlenül, azáltal, hogy a centrum minden tagja magas színvonalon dolgozik, és a szakma vezető folyóirataiban publikál („frontier science”).