Trendbericht Theoretische Chemie: Schwingungsspektroskopie mit Ab‐initio‐Molekulardynamik

Schwingungsspektroskopie mit Ab-initio-Molekulardynamik

Schwingungsspektroskopie ist essenzieller Bestandteil der täglichen Arbeit in der Chemie und angrenzenden Gebieten. Durch bessere Methoden und Computerausstattung wird Modellierung immer bedeutender. Infrarot(IR)- und Ramanspektren beispielsweise werden heutzutage routinemäßig berechnet. Hierzu wird in der Regel die Geometrie des Systems, das untersucht werden soll, optimiert – man nimmt also eine Temperatur von 0 K an – und eine Normalmodenanalyse durchgeführt. Diese beruht auf der harmonischen Näherung, es sind aber auch darüber hinausgehende, computerintensivere statische Ansätze möglich.

Eine Alternative dazu sind dynamische Methoden wie Ab-initio-Molekulardynamik (AIMD). Sie beruht auf einer klassischen Beschreibung der Atomkerne, die mit Newtonscher Bewegungsgleichung propagiert werden. Dabei werden die mit einer quantenchemischen Elektronenstrukturmethode berechneten Kräfte berücksichtigt. Verwendet werden heutzutage meist die Car-Parrinello- und Born-Oppenheimer-MD-Varianten.¹⁾

Aufgrund des guten Kompromisses zwischen Genauigkeit und Rechengeschwindigkeit ist (Kohn-Sham-)Dichtefunktion

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