Spektroskopie und Dynamik der Zundel- und Eigen-Kationen: Untersuchung des hydrierten Protons mittels quantendynamischer Simulation

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Dieter Meyer
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 80893551

• Erstellungsjahr: 2013

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das IR-Spektrum des Zundel-Kation und seiner Isotopologen wurde simuliert, erklärt und zugeordnet. Weiterhin wurde Dynamik des Protontransfers im zeitabhängigen Bild studiert. Diese voll quantenmechanischen Rechnungen sind ein Triumph der MCTDH Methode. Der Doppelpeak im IR-Spekrum nahe 1000 cm−1 wurde zum ersten Mal als Fermi-Resonanz erkannt und ausführlich untersucht. Die IR-Spektren der Isotopologen unterscheiden sich stark, da die Isotopen-Substitution nicht nur die Frequenzen verschiebt, sondern auch bestehende Fermi-Resonanzen zerstört und neue bildet. Das Heidelberger MCTDH-Paket wurde um wichtige Beiträge erweitert. Der komplizierte multi-layer Algorithmus (ML-MCTDH) wurde implementiert. Damit können jetzt deutlich grössere Systeme studiert werden, zumindest wenn der Hamiltonoperator von vornherein die benötigte sum-of-products Struktur besitzt. Um eine allgemeine Potentialfläche in diese Form zu bringen, wurden Programme zur Generierung und Analyse einer Cluster-Entwicklung in das MCTDH-Paket implementiert.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A proton between two waters: insight from full-dimensional quantum-dynamics simulations of the [H2 O - H - OH2 ]+ cluster. PCCP 10 (2008), 469
  O. Vendrell and H.-D. Meyer
  
• Full dimensional (15D) quantum-dynamical simulation of the protonated water dimer III: Mixed Jacobi-valence parametrization and benchmark results for the zero-point energy, vibrationally excited states and infrared spectrum. J. Chem. Phys. 130 (2009), 234305
  O. Vendrell, M. Brill, F. Gatti, D. Lauvergnat, and H.-D. Meyer
  
• Full dimensional (15D) quantum-dynamical simulation of the protonated water dimer IV: Isotope effects in the infrared spectra of D(D2 O)2+ , H(D2 O)2+ ,and D(H2 O)2+ isotopologues. J. Chem. Phys. 131 (2009), 034308
  O. Vendrell, F. Gatti, and H.-D. Meyer
  
• Strong Isotope Effects in the Infrared Spectrum of the Zundel Cation. Angewandte Chemie Int. Ed. 48 (2009), 352
  O. Vendrell, F. Gatti, and H.-D. Meyer
  
• Multilayer multiconfiguration time-dependent Hartree method: Implementation and applications to a Henon-Heiles Hamiltonian and to pyrazine. J. Chem. Phys. 134 (2011), 044135
  O. Vendrell and H.-D. Meyer