Entwicklung und Anwendung neuer und innovativer Dichtefunktional-Näherungen zur genauen quantenchemischen Berechnung experimentell relevanter Systeme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden mehr als 150 neuartige lokale Hybridfunktionale entwickelt, implementiert und getestet. Fünf der entwickelten Funktionale wurden in einer hoch angesehenen Fachzeitschrift (Journal of Chemical Physics) veröffentlicht. Drei Funktionale davon haben sich als besonders wertvoll erwiesen: • Lh3-PBE enthält einen empirischen Parameter, der anhand von zwölf Referenzwerten (sechs Atomisierungsenergien und sechs Reaktionsbarrieren) justiert wurde. Tests an 223 Bildungsenthalpien und 76 Reaktionsbarrieren haben gezeigt, dass der justierte Parameter über kleinere Testsätze hinaus Gültigkeit behält. Gegenüber verwandten Funktionalen (PBE und PBEh) wurden viele Verbesserungen im Bereich der Atomisierungsenergien, Bildungenthalpien, Reaktionsbarrieren und des MESIE erreicht. Angewandte Rechnungen von Übergangsmetallkomplexen der Gruppe 5 weisen darauf hin, dass Lh3-PBE auch in Anwendungsbereichen, für die es nicht parametrisiert wurde, eine Verbesserung gegenüber etablierten Funktionalen bedeutet. • LC-Lh-PBE ist eine Variante von Lh3-PBE, die eine Korrektur für die langreichweitige Wechselwirkung enthält. Dadurch wird der Vielelektronen-Selbstwechselwirkungsfehler weiter reduziert, allerdings auf Kosten der allgemeinen Anwendbarkeit. Für Übergangsmetallverbindungen ist LC-Lh-PBE im Allgemeinen weniger geeignet als Lh3-PBE. Dafür sollte LC-Lh-PBE sich aber deutlich besser für die Berechnung von Absorptionsspektren und angeregten Zuständen eignen. • ωLh-PBE ist mehr mit dem Fokus auf periodische Systeme (Festkörper und Oberflächen) ausgelegt. Das Funktional ωLh-PBE zeigt durchweg bessere Ergebnisse für molekulare Systeme als HSE06, ohne zu viel Leistung für periodische Systeme zu verlieren. Daher könnte es ein sehr interessanter Ersatz für HSE06 sein, um Reaktionsenergien und Reaktionsbarrieren an Oberflächen sowie Bandlücken und Kohäsionsenergien von Festkörpern zu berechnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- ,,Local hybrids as a perturbation to global hybrid functionals”, J. Chem. Phys. 131, 154112 (2009)
R. Haunschild, B. G. Janesko und G. E. Scuseria
- ,,Manyelectron self-interaction and spin polarization errors in local hybrid density functionals”, J. Chem. Phys. 133, 134116 (2010)
R. Haunschild, T. M. Henderson, C. A. Jim´enez-Hoyos und G. E. Scuseria
- ,,Range-separated local hybrids”, J. Chem. Phys. 132, 224106 (2010)
R. Haunschild und G. E. Scuseria
