Genaue und robuste Wellenfunktionsmethoden für Energien und Strukturen elektronisch angeregter Zustände in komplexen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr. Christof Hättig
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230935766

Methoden, die auf zweiter Ordnung Störungstheorie beruhen, wie die Singles-and-Doubles-Methode CC2 werden heute vielfach für die Vorhersage von UV/Vis-Spektren und Potentialflächen angeregter Zustände angewendet. Sie sind oft die einzigen verwendbaren first principles-Verfahren, wenn die zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie nicht eingesetzt werden kann, weil Charge-Transfer-Zustände eine wichtige Rolle spielen. Für Systeme jenseits von 100 Atomen behindert jedoch die steile Kostenskalierung ihren Einsatz.Eine weitere Limitierung sind relativ große Fehler für Doppelanregungen und bei starken Korrelationseffekten im Grundzustand. Diese Fehler können sehr oft mit dem vollen Coupled-Cluster-Singles-and-Doubles (CCSD) und dem approximierten Triples-Modell CC3 überwunden werden. Für diese skalieren jedoch die Kosten noch steiler.In diesem Projekt wird eine Implementierung der Hierarchie CC2, CCSD, CC3 und von Näherungen hierzu mit einer niedrigen Skalierung der Rechenkosten entwickelt und auf Systeme angewendet, die relevant sind für photoelektrochemische Zellen. Für gegenwärtig verfügbare Methoden stellen diese Systeme eine große Herausforderung dar. Um eine robuste Genauigkeit zur erreichen werden nur Näherungen verwendet, die auf der Analyse von Wellenfunktions- und Energiediagnosegrößen basieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen