Nicht-Hermitesche Quantenmechanik in der Theorie der elektronischen Struktur

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas-Christian Jagau
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387825248

Ziel des Forschungsprojektes ist die Etablierung der Nicht-Hermiteschen Quantenmechanik als vielseitiges und leistungsfähiges Instrument der Quantenchemie. Hierzu sollen neuartige wellenfunktionsbasierte quantenchemische Methoden entwickelt werden, welche die Beschreibung von elektronischen Resonanzzuständen, also Lösungen der zeitunabhängigen Schrödinger-Gleichung mit komplexer Energie, in Analogie zu gebundenen Zuständen erlauben. Diese theoretischen Entwicklungen sollen mit der effizienten Umsetzung in Computerprogramme und rechnergestützten Anwendungen kombiniert werden. Im Einzelnen werden vier Hauptforschungsrichtungen vorgeschlagen: 1) Charakterisierung der komplexwertigen Potentialenergie-Hyperflächen (CPES) von mehratomigen temporären Radikalanionen sowohl im Rahmen des Franck-Condon-Prinzips, als auch jenseits des Franck-Condon-Bereichs mit Hilfe von Molekulardynamik auf CPES; 2) Entwicklung und Anwendung von quantenchemischen Methoden für autoionisierende Spezies mit anderer elektronischer Struktur als Radikalanionen, insbesondere Feshbach-Resonanzen und geschlossenschalige Dianionen; 3) Entwicklung und Anwendung von quantenchemischen Methoden für die Starkfeld-Ionisation von Molekülen und die Erzeugung Hoher Harmonischer, insbesondere Charakterisierung von feldinduzierten Änderungen der molekularen Struktur und Eigenschaften; 4) Modellierung des Ladungstransports durch einzelne Moleküle im Rahmen der quasistatischen Näherung mittels eines "source-sink-potential"-Ansatzes. Das Forschungsprojekt wird zum ersten Mal den bemerkenswerten Isomorphismus zwischen diesen Phänomenen ausnutzen, nämlich, dass ihnen allen elektronische Resonanzzustände zugrunde liegen, und sie hochgenauen quantenchemischen Rechnungen zugänglich machen. Auf diese Weise soll ein besseres Verständnis einer Vielzahl von Fragestellungen erreicht werden, die mit den existierenden theoretischen Ansätzen nur unzureichend beantwortet werden können. Entsprechende Anwendungsbereiche sind zum Beispiel die dissoziative Elektronenanlagerung, die Erzeugung Hoher Harmonischer in Molekülen oder die Leitfähigkeit einzelner Moleküle.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Rechnerverbund
• Gerätegruppe: 7070 Arbeitsplatzrechner, Personalcomputer