Akkurate Quantenchemie mit räumlich veränderlichen Korrelationsfaktoren

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Köhn
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533054919

Hochgenaue quantenchemische ab initio Rechnungen können die Forschung mit quantitativen Vorhersagen unterstützen. Eine der Herausforderungen dabei ist das Erreichen des vollständigen Basissatz-Limits bei der Lösung der elektronischen Schrödinger-Gleichung, deren Konvergenzrate insbesondere durch die kurzreichweitige Elektronenkorrelation bestimmt wird. In der F12-Theorie wird der Wellenfunktionsansatz durch explizit vom interelektronischen Abstand abhängige Korrelationsfaktoren erweitert, wodurch die Genauigkeit der zugrundeliegenden Methode erheblich verbessert wird. Ein Nachteil in der Standardformulierung der F12-Theorie ist die Nutzung eines festen Reichweitenparameters im Korrelationsfaktor. Dieser kann nicht für alle Fälle optimal gewählt werden, insbesondere wenn Moleküle Atome mit stark unterschiedlicher Valenzelektronendichte beinhalten oder wenn Rumpf-Valenz-Korrelationseffekte wichtig werden. In dem vorgeschlagenen Projekt führen wir eine Modifikation des Korrelationsfaktors ein, welche es erlaubt, den Reichweitenparameter lokal optimal zu wählen. Gleichzeitig verspricht der neue Ansatz nahezu alle Vorteile des etablierten F12-Ansatzes zu bewahren. Der neue Ansatz soll implementiert und zunächst für Korrelationsbehandlungen über Störungstheorie zweiter Ordnung getestet werden, danach auch für Coupled-Cluster-Theorie und Multireferenz-Methoden. Die verbesserten Methoden werden dann in Protokolle für hochgenaue Berechnungen integriert, mit speziellem Fokus auf Verbindungen mit schwereren Hauptgruppenelementen und Übergangsmetallen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Dr. David P. Tew