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Theoretical Methods and Heterogeneous Reactions

Die Arbeiten in meiner Gruppe beinhalten ein breites Spektrum von Themen - Dies beginnt bei der Entwicklung neuer Methoden, beinhaltet die Arbeit an neuen Algorithmen zur Berechnung molekularer Eigenschaften und reicht bis zur Anwendung quantenchemischer Methoden. Im Rahmen der Methodenentwicklung ist meine Gruppe eingebettet in die Arbeiten am ORCA Programmpaket, wo wir uns mit neuen Ansätzen zur Lösung der Schrödingergleichung beschäftigen und DFT-Methoden zum Einsatz in der Elektrokatalyse erarbeiten. Anwendungsprojekte sind z.B. die Berechnung intermolekularer Wechselwirkung, die Simulation von NMR Spektren, die Modellierung von Nanopartikeln und der Einsatz quantenchemischer Verfahren in Materialwissenschaften und Elektrokatalyse.

Alexander A. Auer

Prof. Dr. Alexander A. Auer

seit 2018
Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
2011-2017
Gruppenleiter am MPI für Bioanorganische Chemie; heute: MPI CEC
2010
Honorarprofessor, TU Chemnitz
2009-2011
Gruppenleiter am MPI für Eisenforschung
2004-2009
Junior-Professor an der TU Chemnitz
2003
Postdoc an der University of Waterloo, Canada
2002
Postdoc an der Princeton University, USA
2002
PhD Universität Mainz
1999
Gaststudent, PhD Universität Oslo, Norwegen
1998
Diplom, Universität Köln
1993
Chemie-Studium an der Universität Köln
seit 2015
Ortsverbandsvorsitzender der GDCh Ruhr

 

  • Böhm, K. H., Auer, A. A., Espig, M., 2016Tensor representation techniques for full configuration interaction: A Fock space approach using the canonical product format, J. Chem. Phys., 144, 12. DOI: 10.1063/1.4953665.
  • Auer, A. A., Cap, S., Antonietti, M., Cherevko, S., Deng, X., Papakonstantinou, G., Sundmacher, K., Brüller, S., Antonyshyn, I., Dimitratos, N., Davis, R. J., Böhm, K.-H., Fechler, N., Freakley, S., Grin, Y., Gunnoe, B. T., Haj-Hariri, H., Hutchings, G., Liang, H., Mayrhofer, K. J. J., Müllen, K., Neese, F., Ranjan, Ch., Sankar, M., Schlögl, R., Schüth, F.,  Spanos, I., Stratmann, M., Tüysüz, H., Vidakovic-Koch, T., Yi, Y., G., 2016MAXNET Energy - Focusing Research in Chemical Energy Conversion on the Electrocatalytic Oxygen Evolution, Green, 5, 1-6, 7-21 DOI:10.1515/green-2015-0021. 
  • Kitschke, P., Walter, M., Rüffer, T., Seifert, A., Speck, F., Seyller, T., Spange, S., Lang, H., Auer, A. A., Kovalenko, M. V., Mehring,  M., 2016Porous Ge@C materials via twin polymerization of germanium(II) salicyl alcoholates for Li-ion batteries, Journal of Materials Chemistry A, 4, 7, 2705-2719 DOI: 10.1039/c5ta09891b.
  • Schneider, W. B., Auer, A. A., 2015: Nanoparticles in Electrocatalysis and Theory, Bunsenmagazin, 17, 16-23.
  • Kitschke, P., Mertens, L., Rüffer, T., Lang, H., Auer, A. A., Mehring, M., 2015: From a Germylene to an "Inorganic Adamantane": {Ge-4(-O)(2)(-OH)(4)}{W(CO)(5)}(4) center dot 4THF, Eur. J. Inorg. Chem., 4996-5002. DOI: 10.1002/ejic.201500761.
  • Kempe, P., Löschner, T., Auer, A. A., Seifert, A., Cox, G., Spange, S., 2014: Thermally Induced Twin Polymerization of 4H-1,3,2-Benzodioxasilines, Chem. Eur. J., 20, 8040-8053. DOI: 10.1002/chem.201400038.
  • Kitschke, P; Auer, A. A.; Loschner, T ; Seifert, A; Spange, S; Ruffer, T; Lang, H; Mehring, M, 2014Microporous Carbon and Mesoporous Silica by Use of Twin Polymerization: An Integrated Experimental and Theoretical Approach to Precursor Reactivity, ChemPlusChem, 79, 7, 1009-1023.
  • Schneider, W. B., Auer, A. A., 2014: Constant chemical potential approach for quantum chemical calculations in electrocatalysis, Beilstein J. Nanotechnol., 5, 668-676. DOI: 10.3762/bjnano.5.79.
  • Kempe, P; Loschner, T; Auer, A. A.; Seifert, A; Cox, G; Spange, S, 2014Thermally Induced Twin Polymerization of 4H-1,3,2-Benzodioxasilines, Chemistry  Eur. Journal, 20, 26, 8040-8053.
  • Schneider, WB; Auer, A. A., 2014Constant chemical potential approach for quantum chemical calculations in electrocatalysis, Beilstein Journal of Nanotechnology, 5, 668-676.
  • Boehm, KH; Banert, K; Auer, A. A., 2014Identifying Stereoisomers by ab-initio Calculation of Secondary Isotope Shifts on NMR Chemical Shieldings, Molecules, 19,4, 5301-5312.
  • Kitschke, P ; Auer, A. A. ; Seifert, A ; Ruffer, T ; Lang, H ; Mehring, M 2014Synthesis, characterization and Twin Polymerization of a novel dioxagermine, Inorg. Chimica Acta, 409, 472-478.
  • Benedikt, U.; Boehm, K. H.; Auer, A.A., 2013Tensor decomposition in post-Hartree-Fock methods. II. CCD implementation. Journal of Chemical Physics Volume: 139 Issue: 22 Article Number: 224101 DOI: 10.1063/1.4833565.
  • Schneider, W.B., Benedikt, U. and Auer, A.A., 2013Interaction of Platinum Nanoparticles with Graphitic Carbon Structures: A Computational Study, Chemphyschem, 14, 2984.
  • Katsounaros, I., Schneider, W.B., Meier, J.C., Benedikt, U., Biedermann, P.U., Cuesta, A., Auer, A.A. and Mayrhofer, K.J.J., 2013The impact of spectator species on the interaction of H2O2 with platinum - implications for the oxygen reduction reaction pathways, Physical Chemistry Chemical Physics, 15, 8058.
  • Benedikt, U., Schneider, W.B. and Auer, A.A., 2013Modelling electrified interfaces in quantum chemistry: constant charge vs. constant potential, Physical Chemistry Chemical Physics, 15, 2712.
  • Kettner, M., Schneider, W.B. and Auer, A.A., 2012Computational Study of Pt/Co Core-Shell Nanoparticles: Segregation, Adsorbates and Catalyst Activity, Journal of Physical Chemistry C, 116, 15432.
  • Auer, A.A., Richter, A., Berezkin, A.V., Guseva, D.V. and Spange, S., 2012Theoretical Study of Twin Polymerization - From Chemical Reactivity to Structure Formation, Macromolecular Theory and Simulations, 21, 615.

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Forschungsthemen

Quantenchemische Methoden in den Materialwissenschaften
Quantenchemische Methoden in den Materialwissenschaften

Quantenchemische Methoden in den Materialwissenschaften

Die Zwillingspolymerisation ist ein neuartiger Ansatz um Hybridpolymere zu erhalten, in denen organische und anorganische Strukturen auf der Nanometerebene miteinander verknüpft sind. Während diese Reaktionsklasse schon erfolgreich zur Synthese einer breiten Palette von funktionalen Materialien angewendet wurde, sind viele der mechanistischen Details noch ungeklärt. Im Rahmen unserer Arbeiten in der DFG Forschergruppe
FOR 1497 wurden unterschiedliche Elektronenstrukturmethoden und skalenübergreifende Ansätze angewendet, um die Reaktionsmechanismen der protoneninduzierten und thermischen Zwillingspolymerisation zu untersuchen.
 

Berechnung von Parametern in der NMR Spektroskopie
Berechnung von Parametern in der NMR Spektroskopie

Berechnung von Parametern in der NMR Spektroskopie

Mittels Elektronenstrukturmethoden lassen sich Parameter der NMR Spektroskopie mit guter Genauigkeit berechnen, wie wir in zahlreichen Studien belegt haben. So können berechnete chemische Verschiebungen oder Spin-Spin Kopplungskonstanten wertvolle zusätzliche Informationen liefern, wenn anhand experimenteller Daten indirekt molekulare Strukturen bestimmt werden. Neben der Anwendung von quantenchemischen Methoden zur Berechnung von NMR Parametern arbeiten wir an der Entwicklung neuer Algorithmen im Rahmen des ORCA Programmpakets.

Tensorzerlegungsmethoden zur Lösung der Schrödingergleichung
Tensorzerlegungsmethoden zur Lösung der Schrödingergleichung

Tensorzerlegungsmethoden zur Lösung der Schrödingergleichung

Tensorzerlegungsmethoden finden sich prinzipiell in zahlreichen Näherungen von Elektronenstrukturmethoden. Sowohl die RI Näherung, als auch die Choleskyzerlegung, Laplace-MP2 Ansätze bis hin zur DMRG Methode basieren auf derartigen Verfahren. Im Rahmen unserer Arbeiten an Tensorzerlegungsmethoden beschäftigen wir uns mit neuartigen Ansätzen, Lösungen für Vielteilchensysteme zu finden. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus der angewandten Mathematik und beinhaltet zahlreiche Tensorformate, unterschiedliche Lösungsansätze und Methoden wie Coupled Cluster oder FCI.
 

Intramolekulare Wechselwirkung in Verbindungen der schweren Hauptgruppenelemente
Intramolekulare Wechselwirkung in Verbindungen der schweren Hauptgruppenelemente

Intramolekulare Wechselwirkung in Verbindungen der schweren Hauptgruppenelemente

Im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms SPP 1807 "Control of London dispersioninteractions in molecular chemistry" arbeiten wir in Kooperation mit der Gruppe von Prof. M. Mehring der TU Chemnitz an neuartigen Verbindungen mit Wechselwirkungen von schweren Haupgruppenelementen wie Bismutund Pi-Systemen. Im Fokus stehen dabei vor allem van der Waals Wechselwirkungen, deren Rolle als strukturbildende Komponente in bestimmten Bereichen der Chemie erst in jüngeren Jahren erkannt und erforscht wurde. Dafür kommen auf Seiten der Theorie vor allem DLPNO-CC Ansätze zum Einsatz, aber auch konventionelle DFT-D Methdoden.
 

Modellierung von Katalysatoren und Reaktionsmechanismen in der Elektrochemie
Modellierung von Katalysatoren und  Reaktionsmechanismen in der Elektrochemie

Modellierung von Katalysatoren und Reaktionsmechanismen in der Elektrochemie

Zwei der wichtigsten Reaktionen der elektrokatalytischen Energiekonversion sind die elektrochemische Wasserspaltung und die zugehörige Rückreaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Diese Reaktionen sind Teil der Prozesse in Wasserelektrolyseuren, die mittels Strom Wasserstoff erzeugen und Teil der Brennstoffzellenreaktion, die aus der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff Strom generiert. Dabei ist vor allem die effziente Reaktion des Sauerstoffs und Materialien, die oxidierenden Bedingungen langfristig standhalten, essentiell, um in großem Maßstab erneuerbare Energien zu speichern oder als Energiequelle für den Transport verfügbar zu machen. Im Rahmen der Abreiten unserer Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns sowohl mit Elektronenstrukturrechnungen an Pt-Nanopartikeln als Katalysatoren für die Sauerstoffreduktion als auch an Berechnungen der Eigenschaften von Ir-Oxiden als Katalysatoren für die Sauerstoffentwicklung.

Die Projekte werden durch das BMWi, das BMBF und die MAXNET Energy Initiative der Max Planck Gesellschaft gefördert.
 

Das MAXNET Energy Forschungskonsortium
Das MAXNET Energy Forschungskonsortium

Das MAXNET Energy Forschungskonsortium

Der MPG Fokus auf Prozesse der elektrokatalytischen Energiekonversion

Unsere Gruppe beteiligt sich an den Arbeiten im MAXNET Energy Konsortium, einer Initiative der Max Planck Gesellschaft, die zahlreiche Institute der MPG überspannt und Synergien in der Grundlagenforschung im Bereich der Chemischen Energiekonversion fördert (siehe https://maxnetenergy.cec.mpg.de/).
 

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  • Prof. Dr. Alexander A. Auer

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    Dr. Poidevin, Corentin

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  • Dr. Johann Valentin Pototschnig

    Dr. Pototschnig, Johann Valentin

    +49 (0)208 306 - 2162

    pototschnig((atsign))kofo.mpg.de

     

  •  Georgi Lazarov Stoychev

    Stoychev, Georgi Lazarov

    +49 (0)208 306 - 2157

    georgi.stoychev((atsign))kofo.mpg.de

     

  • Dr. Jonathon Eric Vandezande

    Dr. Vandezande, Jonathon Eric

    +49 (0)208 306 - 2157

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