SFB 858 Z01 - Computational Chemistry (Theorie und Modellierung der Kooperativität in chemischen Systemen)

Grunddaten zu diesem Projekt

Art des Projektes: Teilprojekt in DFG-Verbund koordiniert an der Universität Münster
Laufzeit: 01.01.2010 - 31.12.2017 | 2. Förderperiode

Beschreibung

Die gezielte Erzeugung, Beeinflussung und das Verständnis kooperativer Effekte in chemischen Reaktionen setzt detaillierte Kenntnisse der Struktur und der energetischen Verhältnisse auf molekularer Ebene voraus. Moderne, auf quantenchemischer Basis beruhende „Molecular Modeling"-Methoden haben sich im vergangenen Jahrzehnt zu zuverlässigen und aussagekräftigen Werkzeugen für die Reaktionsplanung und Interpretation entwickelt. Die im Projektbereich A überwiegend untersuchte energetische Kooperativität verlangt die (experimentelle oder theoretische) Definition bzw. Realisierung eines Referenzsystems bzgl. dessen ein Verstärkungs- oder Abschwächungseffekt gemessen werden kann. Im einfachsten Fall bezieht sich der Effekt auf die änderung der inneren Energie der Systeme, d.h. die gesamte Wechselwirkungsenergie ist nicht die Summe der Teil-Wechselwirkungs-energien der Fragmente (Referenzsysteme). Da die experimentelle Realisierung von geeigneten Referenzsystemen meistens schwierig oder oft sogar praktisch unmöglich ist, soll in diesen Fällen auf theoretische Untersuchungen zurückgegriffen werden. Molekulare Eigenschaften (Kopplungsparameter), die für die sogenannte Orientierungs-Kooperativität (überwiegend in Bereich B) verantwortlich sind, sollen ebenfalls quantenchemisch berechnet werden und dienen als Input für Monte-Carlo Simulationen. Die Bereitstellung der notwendigen quantenchemischen Methoden, der notwendigen Soft- und Hardware, die Durchführung der entsprechenden Rechnungen, die Analyse der Ergebnisse unter den verschiedenen Kooperativitäts-Aspekten und der Wissenstransfer über „Computational Chemistry" in die experimentellen Gruppen sind Ziel und Aufgabe dieses Zentralprojektes. Es ist in die vier Untereinheiten a) nicht-kovalente Wechselwirkungen, b) „frustrierte" Systeme ohne übergangsmetalle, c) (bi)metallische Systeme und d) große Systeme und Oberflächenmodelle gegliedert. Methodisch werden überwiegend die im AK Grimme entwickelten genauen Methoden der Dichtefunktionaltheorie bzw. der Störungstheorie (DFT-D, B2PLYP, SCS-MP2, MP2.5) und deren Weiterentwicklungen zusammen mit effizienten Computer-Implementierungen (density-fitting (RI) Integralnäherungen) verwendet.

Stichwörter: computational chemistry; cooperative phenomena; chemical systems; theory; modelling; three-body-energy-cooperativity; molecular modelling