Exploration des chemischen Raums für funktionale nanostrukturierte Systeme

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Carmen Herrmann; Professor Dr. Jonny Proppe
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512350771

Nanostrukturierte und (supra-) molekulare Materialien bieten vielversprechende Lösungen für Anwendungen in der Katalyse, Biomedizin, Thermoelektrik, Batterietechnik und Sensorik. Unser übergreifendes Ziel ist es, Strukturmodelle funktionaler nanostrukturierter Systeme zu verstehen und zu entwerfen, mit zwei repräsentativen Designzielen: ferromagnetische Kopplung über große Abstände und eng verteilte Leitwerte in fluktuierenden verbrückenden Molekülkontakten. Zu diesem Zweck werden wir eine verlässliche und effiziente theoretische Methodologie entwickeln und implementieren, um a) Austausch-Spinkopplungskonstanten in zweikernigen Übergangsmetallkomplexen und b) Leitwerte für fluktuierende verbrückenden Molekülkontakte zu bestimmen. Um Effizienz zu erreichen, werden wir maschinelles Lernen einsetzen, und für die Zuverlässigkeit werden wir Methoden zur intrinsischen Fehlermessungen verwenden. Kombiniert mit aktivem Lernen hilft uns dies, die Grundlagen für die Exploration des chemischen Raums funktionaler nanostrukturierter Systeme zu schaffen. Außerdem ist es unser Ziel, so viele Erkenntnisse wie möglich aus unseren maschinellen Lernmodellen zu gewinnen. Dies wird uns nicht nur erlauben, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu verstehen, sondern auch robuste Extrapolation und Einsicht liefern, warum ein bestimmtes maschinelles Lernmodell erfolgreich ist oder nicht. Als langfristige Vision können Erweiterungen in Richtung großer Systeme wie Moleküllagen auf Oberflächen oder metallorganische Gerüstverbindungen Vorhersagen ermöglichen, die für technologische Anwendungen in z. B. Katalyse, Sensorik, Gastrennung und Spintronik relevant sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen