Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm

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MO: Molekülphysik

MO II: HV II

MO II.1: Hauptvortrag

Montag, 24. März 2003, 11:30–12:00, B 305

Entwicklung und Anwendung linear skalierender Ab-initio-Methoden für die Berechnung großer Moleküle — •Christian Ochsenfeld — Theoretische Chemie, Universität Tübingen, D-72076 Tübingen

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Quantenchemie zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung molekularer Eigenschaften entwickelt. Dabei sind quantenchemische Berechnungen nicht nur wichtig als Ergänzung und zur Interpretation von Experimenten, sondern auch für systematische Studien falls Experimente nur schwer oder gar nicht durchführbar sind. Die Anwendbarkeit konventioneller Ab-initio-Methoden auf große Molekülsysteme ist jedoch eingeschränkt, da der Rechenzeitaufwand sehr stark mit der Molekülgröße (M) anwächst: Der Aufwand selbst der einfachsten Näherungen wie Hartree-Fock (HF) und Dichtefunktional-Theorie (DFT) skaliert mit M²−M⁵ je nach molekularer Eigenschaft. In diesem Vortrag werden neue Methoden vorgestellt, die den Anstieg des Rechenaufwandes auf linear reduzieren, ohne dabei an Genauigkeit oder Zuverlässigkeit einzubüßen. Für HF und DFT kann dies durch Neuformulierungen mittels der für große Moleküle lokalen Einteilchen-Dichtematrix erreicht werden. Auf diese Weise ist es möglich Moleküle mit mehr als 1000 Atomen zu berechnen. Die Effizienz der Methoden wird am Beispiel von DNA-Fragmenten illustriert und Anwendungen zu Strukturbestimmungen im Festkörper durch die Berechnung von NMR-Verschiebungen sowie Untersuchungen zur molekularen Erkennung vorgestellt.