Semiempirische Methoden

Dieses Langzeitprojekt zielte auf die Entwicklung verbesserter semiempirischer quantenchemischer Methoden, mit denen immer größere Moleküle mit hinreichender Genauigkeit berechnet werden konnten. Dies umfasste auch die Entwicklung effizienterer Algorithmen und Computerprogramme. Anwendungen waren meist motiviert durch Anfragen experimenteller Partner oder durch aktuelle chemische Fragestellungen, sie dienten oft aber auch dazu, die Grenzen der neu entwickelten Methoden und Programme kennenzulernen.

Methodische Aktivitäten der letzten Jahren betreffen:

• die Einführung von Orthogonalisierungskorrekturen auf NDDO Niveau,
• die Parametrisierung der entsprechenden OM Verfahren,
• die Implementierung der GUGACI Methode für semiempirische Methoden,
• die Implementierung von linear skalierenden Techniken,
• die Herleitung und Implementierung von analytischen Ableitungen,
• die Nutzung genetischer Algorithmen für semiempirische Parametrisierungen,
• die Implementierung der surface hopping Dynamik.

In früheren Jahren haben wir semiempirische Methoden vom MNDO-Typ bei ausgedehnten Studien an Fullerenen eingesetzt. Jetzt liegt unser Fokus auf der Photochemie großer organischer Chromophore, wobei wir auf OM2/GUGACI Niveau sowohl statische Rechnungen als auch surface hopping Simulationen durchführen. Untersucht werden beispielsweise Nucleobasen in der Gasphase, in wässriger Lösung und in DNA Oligomeren, ebenso wie fluoreszierende Proteine, molekulare Rotoren, photochemische Schalter und Retinalmodelle. Weiterhin verwenden wir semiempirische Methoden in QM/MM Molekulardynamik-Simulationen von enzymatischen Reaktionen.