Design und Parametrisierung eines DFT/MRCI Hamiltonoperators für Radikale mit ungerader Elektronenzahl

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christel M. Marian
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245515727

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer kostengünstigen Elektronenstrukturmethode, die in der Lage ist, elektronisch angeregte Zustände verschiedenen Typs (pi-pi, n-pi, Rydberg-Zustände, Doppelanregungen, Ladungsübertragungszustände...) und unterschiedlicher Spinmultiplizität ausgewogen zu beschreiben. In der ersten Förderperiode haben wir den Hamiltonoperator der kombinierten Dichtefunktionaltheorie / Multireferenz-Konfigurationtionswechselwirkungs (DFT/MRCI)-Methode für eine gerade Anzahl von Elektronen grundlegend überarbeitet und neu parametrisiert. Wir konnten zeigen, dass der neue Hamiltonoperator qualitativ richtige Ergebnisse auch für Exzimere und bi-chromophore Syteme liefert, für die der ursprüngliche DFT/MRCI Hamiltonoperator versagt. In der zweiten Förderperiode, möchten wir unseren Ansatz konsistent auf Systeme mit ungerader Elektronenzahl erweitern und dazu einen spin-beschränkten Formalismus nutzen. Diese Methodenerweiterung wird es uns gestatten, elektronische Spektren von Duplett- und Quartettmolekülen zu berechnen und Oxidations- und Ionisationsprozesse von Singulett- und Triplettmolekülen auf gleicher Stufe zu behandeln. Auf der Anwendungsseite möchten wir die Elektronenstruktur großer persistenter neutraler Radikale, die die Basis für einen neuen Typ Emitter von organischen lichtemittierenden Dioden bilden könnten, umfassend theoretisch untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen