Kvantno tuneliranje igra važnu ulogu u molekulskoj dinamici i spektroskopiji, time što može znatno utjecati na reaktivnost i pregradnju molekula na načine koji bi inače bili zabranjeni. Instanton metoda pruža način da se aproksimira i vizualizira dinamika tuneliranja pomoću optimalnog puta tuneliranja duž kojeg se kvantni proces dominantno odvija. Oslanja se na optimizaciju putanje i time omogućava primjenu na mnogo većim molekulskim sustavima u punoj dimenzionalnosti nego što je to dostupno preciznijim metodama. Cilj ovog projekta je proširiti domenu primjenjivosti instanton metode i povećati njenu efikasnost kako bi se njome mogao proučavati širi spektar sustava. Naš je cilj da razvijemo novu instanton teoriju za računanje cijepanja vibracijski pobuđenih stanja uslijed tuneliranja kao i za račun rotacijskih energija. Te teorije namjeravamo primijeniti na spektre grozdova vode koji su nedavno mjereni, što će testirati potencijale vode na geometrijama koje su daleko od ravnotežnih i pružati uvid u dinamiku vodikovih veza, kako se one cijepaju, stvaraju i pregrađuju. U daljnjoj primjeni predviđamo proučavanje efekta supstitucije na vodikovu vezu kod nekih dimera supstituiranih karboksilnih kiselina kroz cijepanje uslijed tuneliranja. Također, cilj nam je razviti metode za efikasan pronalazak optimalnih puteva tuneliranja u računima brzine reakcije. Te metode primijenit ćemo na proučavanje fotoinducirane neadijabatske dinamike u elektronski pobuđenim stanjima, npr. indola ili fenola, kako bi interpretirali vremenski ovisne fotoelektronske spektre koristeći kombinaciju dinamike skokova među stanjima (FSSH) iznad barijere za disocijaciju vodika, te koristeći instantone za određivanje brzine tuneliranja ispod barijere za disocijaciju. Konačno, primijenit ćemo naše metode za izračun brzine tuneliranja za odabrane reakcije slobodnih radikala u vodenim otopinama kako bi odredili njihove mehanizme i kinetički izotopni efekt.