Entwicklung linear-skalierender Methoden zur Berechnung von Energiegradienten und NMR-Verschiebungen im Rahmen der Møller-Plesset-Störungstheorie zweiter Ordnung

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Ochsenfeld
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244944579

Die zuverlässige quantenchemische Berechnung von NMR-Verschiebungen stellt eine wichtige Brücke zwischen Theorie und Experiment dar. Hier kann die Møller-Plesset-Störungstheorie zweiter Ordnung (MP2) typischerweise sehr genaue Daten für eine Vielzahl molekularer Systeme liefern, jedoch wird die Berechnung für große Molekülsysteme durch den starken Anstieg der Rechenzeit mit der fünften Potenz der Molekülgröße verhindert. Daher ist das Ziel des Forschungsprojektes dieses Skalenverhalten auf linear zu reduzieren, um so eine schnelle und Atomorbital-basierte (AO) MP2-Methode zur Berechnung von NMR-Verschiebungen zu entwickeln und so erstmals auf diesem Niveau molekulare Systeme mit 1000 und mehr Atomen berechnen zu können. Gleichzeitig sollen die eng verwandten AO-MP2-Energiegradienten entwickelt werden, welche wichtig für die Strukturberechnung sowie für die Durchführung direkter Born-Oppenheimer-Moleküldynamik sind. Überdies ist für die Berechnung einzelner, kernselektierter NMR-Verschiebungstensoren auf AO-MP2-Niveau eine Reduktion des Skalenverhaltens von fünfter Ordnung auf nullte Ordnung geplant (d. h. ein Rechenaufwand, der sublinear oder asymptotisch unabhängig von der Molekülgröße skaliert). Auf diese Weise wird erwartet, dass die Arbeiten des Forschungsprojektes die Möglichkeiten für eine zuverlässige quantenchemische Zuordnung von NMR-Spektren deutlich erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen