Ab-initio-Thermochemie und -Kinetik von Molekülen mit gekoppelten anharmonischen Schwingungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Weite Bereiche der Energie- und Verfahrenstechnik nutzen die Analyse- und Vorhersagekraft chemischer Modelle, die auf thermochemischen und kinetischen Daten basieren. Die experimentelle Bestimmung dieser Daten ist oft schwierig oder teuer; dann sind theoretische (z.B. ab initio) Methoden vorzuziehen. Für die genaue theoretische Bestimmung thermochemischer Eigenschaften sind sowohl eine genaue Beschreibung der Elektronen als auch der Kerne von Molekülen nötig. Elektronenstrukturverfahren können elektronische Energien inzwischen mit einer Genauigkeit von 1 kJ/mol bereitstellen. Hingegen wird die Bewegung der Kerne, vor allem wenn gekoppelte anharmonische Schwingungen im Spiel sind, oft eher mit einer Genauigkeit im Bereich von 10 kJ/mol berechnet. Dieses Projekt sollte genau diese Schwachstelle durch die Anwendung einer neuen Formulierung für exakte und daraus abgeleitete genäherte Hamilton-Operatoren für die Kerne und die anschließende variationale Lösung der Schrödingergleichung überwinden. Im Projekt haben wir neue Ansätze, inter- und intramolekulare Potentialenergiehyperflächen zu modellieren, entwickelt, die die analytische Berechnung der Hamiltonmatrixelemente in unserer Formulierung ermöglichen. Diese Ansätze sind gleichzeitig dateneffizienter und besser automatisiert als frühere Ansätze. Wir haben die Ansätze in Computerprogramme implementiert und diese auf Modellsysteme und kleine Moleküle angewendet und mittels dieser validiert. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial der Methode, aber sie zeigen auch, dass noch weitere Arbeiten nötig sind, um sie für die Entwicklung chemischer Modelle für die meisten molekularen Systeme von praktischem Interesse anwendbar zu machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Improved modeling of anharmonicity for furan microsolvation. Physical Chemistry Chemical Physics, 25(16), 11316-11323.
Kopp, Wassja A.; Mödden, Matthias L.; Viswanathan, Narasimhan; Rath, Gabriel & Leonhard, Kai
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The first HyDRA challenge for computational vibrational spectroscopy. Physical Chemistry Chemical Physics, 25(33), 22089-22102.
Fischer, Taija L.; Bödecker, Margarethe; Schweer, Sophie M.; Dupont, Jennifer; Lepère, Valéria; Zehnacker-Rentien, Anne; Suhm, Martin A.; Schröder, Benjamin; Henkes, Tobias; Andrada, Diego M.; Balabin, Roman M.; Singh, Haobam Kisan; Bhattacharyya, Himangshu Pratim; Sarma, Manabendra; Käser, Silvan; Töpfer, Kai; Vazquez-Salazar, Luis I.; Boittier, Eric D.; Meuwly, Markus ... & Mata, Ricardo A.
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Efficient Generation of Torsional Energy Profiles by Multifidelity Gaussian Processes for Hindered Rotor Corrections. Journal of Chemical Theory and Computation, 20(17), 7574-7585.
Fleck, Maximilian; Kopp, Wassja A.; Viswanathan, Narasimhan; Hansen, Niels; Gross, Joachim & Leonhard, Kai
