'First Principles'-Berechnung von elektronenstoßinduzierten Massenspektren von Molekülen

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Grimme
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253235332

The Quantum Chemistry Electron Ionization Mass Spectra (QCEIMS) Programm, welches schon im ursprünglichen Antrag beschrieben wurde, kombiniert Elemente aus der statistischen Theorie mit Born-Oppenheimermolekulardynamik. Es wurde erfogreich an organischen, und kürzlich erstmalig für organometallische und Hauptgruppensysteme angewandt. Sechs projektbezogene Publikationen sind in der ersten Förderperiode erschienen. Diese werden im Text kurz näher beleuchtet und der Stand der Technik bezüglich der QCEIMS Methode wird dokumentiert. Die effiziente semiempirische GFN-xTB Methode wurde in QCEIMS implementiert und die technischen Details der Simulationen sind beschrieben. Ein eingehender Überblick über die aktuelle Literatur, inklusive der aktuellen Entwicklungen in der statistischen Theorie und Molekulardynamik sind in der Publikation P4 enthalten. Wir schlagen einige Erweiterungen zum Projekt vor. An erster Stelle beabsichtigen wir, die QCEIMS Prozedur zu modifizieren, um sie für die Simulation von Electrospray Ionization/ Collision Induced Dissociation Mass Spectrometry (ESI/CID MS) anwendebar zu machen. Die notwendigen Schritte und Methodenentwicklungen zur Implementierung sind beschrieben. Weiterhin planen wir die Parametrisierung einer speziellen semiempirischen xTB Variante, damit die Ionisationspotentiale und Elektronenaffinitäten schneller berechnet werden können, was ein wesentlicher Fortschritt für das Projekt wäre. Ein dritter vorgeschlagener Punkt ist die Evaluation der berechneten Massenspektren an einer umfassenden Datenbank von experimentellen Massenspektren unter besonderer Berücksichtigung von nicht-organischen Molekülen die bisher nicht behandelt werden konnten. Konkrete Anwendungen auf spezielle chemische Systeme werden weiter geführt um QCEIMS als Routinemethode in der Theoretischen Chemie und Massenspektrometrie zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen