DFG: Ab-initio-Berechnung Freier Energien mit chemischer Genauigkeit für Molekül-Oberfl?chen-Wechselwirkungen

Heterogene Katalyse oder die Speicherung und Trennung energierelevanter Gase in nanopor?sen Materialien k?nnen auf atomarer Ebene nur verstanden werden, wenn die quantenmechanische Ab-initio-Berechnung Freier Energien mit chemischer Genauigkeit (4 kJ/mol) gelingt. Dies ist m?glich, wenn 1. zur Energieberechnung eine Hybridmethode verwendet wird, die Rechnungen mit genauen Wellenfunktionsmethoden für das Reaktionszentrum mit weniger genauen, aber rechentechnisch effizienteren Dichtefunktional-Rechnungen für das gesamte (pseudo-)periodische System verknüpft, und 2. durch effiziente Berechnung von anharmonischen Schwingungsenergien genauere Zustandssummen erhalten werden. Es wird vorgeschlagen: (1) eine robuste, breit anwendbare und allgemein verfügbare Methode zu entwickeln, wobei das Risiko darin besteht, dass die N?herungen zur Berechnung der Anharmonizit?ten nicht für alle Arten von Bindungen an Oberfl?chen gültig sind und die Darstellung der Normalmoden in curvilinearen Koordinaten nicht hinreichend automatisiert werden kann; (2) eine Datensammlung von Molekül-Oberfl?chen-Wechselwirkungen aufzubauen, für die ?bereinstimmung zwischen Ab-initio-Ergebnissen und experimentellen Daten erzielt wurde und die deshalb als Referenz für N?herungsmethoden dienen kann; und (3) mit dieser Methode kinetische und thermodynamische Parameter für ausgew?hlte Prozesse (Zeolithkatalyse, Adsorption in metallorganischen Gerüstverbindungen) zu berechnen.