Molekulare Modellierung von Spektroskopie und Quantenphänomenen in Lichtsammelkomplexen

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Kleinekathöfer
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen ; Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226668712

Bei der Photosynthese wird die Energie des Sonnenlichts mit Hilfe von Lichtsammelkomplexen eingefangen und danach in chemische Energie umgewandelt. Ziel dieses Projektes is das Verständnis der raffinierten Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion in Lichtsammelkomplexen von photosynthetischen Systemen. Das zu untersuchende System ist ein Lichtsammelkomplex von marinen Cryptophyten, der wasserlösliche Phycoerythrin-545-Komplex. Molekulare Modellierungen sollen dabei die Lücke zwischen den bekannten Kristallstrukturen und den optischen Eigenschaften der molekularen Aggregate schließen. Beginnend bei der Kristallstruktur sind Molekulardynamik-Rechnungen geplant, um die thermischen Fluktuationen der Kernpositionen als Startwerte für quantenchemische Rechnungen zu erlangen. Die Ergebnisse dieser quantenchemischen Rechnungen sollen dann benutzt werden für quantendynamische Rechnungen der Anregungsdynamik und für die Bestimmung von optischen Eigenschaften wie der elektronischen zweidimensionalen Korrelationsspektroskopie. Während dieses rechnergestützten Projektes sollen verschiedene Näherungen aufgehoben werden, die bei vorherigen Simulationen von anderen Lichtsammelkomplexen eingesetzt wurden. Außerdem soll diese Studie eine theoretische und atomare Beschreibung der berichteten langlebigen Quantenkohärenzen bei Raumtemperatur in den Cryptophyte-Systemen ergeben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen