Theoretische Untersuchung der strukturellen Eigenschaften von Kupferclustern auf Zinkoxid

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Behler
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289217282

Oxid-geträgerte Metallcluster spielen eine wichtige Rolle in der heterogenen Katalyse. Ein bekanntes Beispiel ist die Methanolsynthese, die durch eine Kombination aus Kupfer- und Zinkoxidpartikeln katalysiert wird. Bis heute ist die atomare Struktur dieses Katalysators trotz intensiver Forschung und zahlreicher experimenteller Daten weitgehend unbekannt. Für ein besseres Verständnis sind dringend theoretische Studien erforderlich, mit deren Hilfe strukturelle Details erhalten werden können, die im Experiment nur schwer zugänglich sind. Theoretische Untersuchungen an realistischen Modellen werden allerdings durch die hohe Komplexität des Systems stark erschwert, da die Verwendung genauer Methoden wie Dichtefunktionaltheorie aus Rechenzeitgründen nicht möglich ist. Ziel dieses Projekts ist es, unter Verwendung von künstlichen neuronalen Netzen sehr effiziente interatomare Potentiale mit einer Genauigkeit von Elektronenstrukturverfahren zu entwickeln und anzuwenden, um die strukturellen Eigenschaften des Katalysators im Detail zu bestimmen. In Kombination mit experimentellen Daten werden die erhaltenen Informationen Modelle möglicher aktiver Zentren liefern. Dies ist eine zwingende Voraussetzung für zukünftige mechanistische Studien des katalytischen Prozesses, der bisher nur unter Verwendung stark vereinfachter Modellsysteme untersucht werden konnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen