Spin-Bahn-gekoppelte diabatische Potentialenergieflächen zur Behandlung der Quantendynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Eisfeld
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251392548

Vibronische und relativistische Kopplungen zwischen elektronischen Zuständen sind die Ursache für nichtadiabatische dynamische Prozesse in Molekülen und haben häufig bedeutende Auswirkungen auf Reaktionen und Spektren. Wichtige Beispiele sind ultra-schnelle strahlungslose Prozesse in der Photochemie organischer Moleküle, die durch konische Durchschneidungen hervorgerufen werden, oder katalytische Reaktionen mit Übergangsmetallen, welche über Spin-verbotene Mechanismen ablaufen. Ein fundamentals Verständnis sowie die theoretische Behandlung derartiger nichtadiabatischer Prozesse erfordert die korrekte Berücksichtigung der genannten Kopplungen und die Entwicklung vollständig gekoppelter Potentialenergieflächen (PESs). Das Ziel des beantragten Projekts ist die Etablierung einer neuen Methode zur Erzeugung volldimensionaler diabatischer PESs für mittelgroße Moleküle unter Berücksichtigung relativistischer (z. B. Spin-Bahn) Kopplungen und die Anwendung dieser Methode auf ausgewählte Benchmark-Systeme. Mit dieser Methode werden alle relevanten Kopplungseffekte mit hoher Genauigkeit beschrieben und PESs in geschlossener mathematischer Form erhalten, die anschließend in Quantendynamik-Untersuchungen verwendet werden können. Hierzu wird die von uns in den letzten Jahren entwickelte Methode "Effective Relativistic Coupling by Asymptotic Representation" (ERCAR) eingesetzt. Bisher haben wir diese Methode für die Beschreibung von Methyliodid (CH3I) verwendet, welches eine vergleichsweise einfache Elektronenstruktur im Methyl-Fragment aufweist. Im nächsten Schritt soll die ERCAR-Methode auf Iodbenzol (C6H5I) angewandt werden, welches eine wesentlich komplexere Elektronenstruktur im Phenyl-Rest aufweist, was voraussichtlich zu neuen Effekten in der Quantendynamik führt. Das Ziel des beantragten Projekts ist die gründliche theoretische Behandlung der Photodissoziation von Iodbenzol und der Vergleich der Ergebnisse mit Experimentellen Daten sowie mit der vergleichbaren Photodissoziation von Methyliodid.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen