Ansprechpartner: Dr. Wichard J. D. Beenken

"Chemie ist wenn es kracht und stinkt!" So ein weitverbreitetes und natürlich für die meisten Gebiete der Chemie falsches Vorurteil. Das gilt besonders für die Quantenchemie, die sich aber auch auf noch viel grundlegendere Weise von der klassischen Chemie unterscheidet.

Während man in der klassischen Chemie meist einen induktiven Ansatz verwendet, d.h. aus Experimenten auf empirische Regeln schließt, die man dann weiter ausprobiert, verfolgt die Quantenchemie meist einen rein deduktiven Ansatz. Ausgehend von der Vielteilchen-Schrödinger-gleichung wird versucht unter Verwendung vielerlei Näherungen, die Eigenschaften und Reaktionswege von chemischen Verbindungen auf molekularer Ebene zu berechnen. Diese Vorgehensweise rückt die Quantenchemie in die Nähe der Vielteilchenphysik und erklärt unter anderem auch, warum wir im Fachgebiet Theoretische Physik I uns damit beschäftigen.

Wir setzen quantenchemische Methoden wie Dichtefunktionaltheorie, selbstkonsistente Hartree-Fock-Rechnungen unter Einbeziehng der Konfigurationswechselwirkung, semiempierische und Multireferenz-Verfahren ein zur Berechnung von organischen Halbleitern wie konjugierten Polymeren, Molekülstapeln mit überlappenden π-Orbitalen, Fulleren und deren Derivaten sowie Kohlenstoffnanoröhren. Besonders interessiert uns dabei ihre Eignung als Materialien für organische Solarzellen. Hier arbeiten wir eng mit dem Fachgebiet Experimentalphysik I zusammen. (mehr...)

Zur Simulation der Molekularstruktur und -dynamik setzen wir fortentwickelte Programme ein, die auf quantenchemisch berechneten Potentialen für die Mono- und Oligomere basieren. So lässt sich z.B. aus der Torsion des Biphenyl (s. Abb. rechts) die Struktur von Polyparaphenylenen ableiten. (mehr...)

Ein weiteres wichtiges Problem im Zusammenhang mit organischen Halbleitern, das wir untersuchen, ist der Ladungstransport und -transfer in und zwischen diesen, sowie die Ladungsträgerinjektion in die meist metallischen Elektroden.

Organische ionische Flüssigkeiten sind neuartige Materialien mit erstaunlichen Eigenschaften. Von ihren elektrischen Eigenschaften anorganischen Salzschmelzen vergleichbar sind sie dennoch bei Raumtemperatur flüssig. Dabei haben sie aber einen so geringen Dampfdruck, dass sie auch im Ultrahochvakuum nicht verdampfen, was sie in diesem UHV Bereich als Schmiermittel qualifiziert.

Um die grundlegenden Eigenschaften Ionischer Flüssigkeiten besser zu verstehen führen wir quantenchemische Rechnungen für die einzelnen Ionen als auch für dimerische Komplexe aus Kation und Anion (siehe Abb. 2-4) durch. (mehr...)

Neben gängigen Programmpaketen wie Gaussian, VASP oder SIESTA verwenden und entwickeln wir fortgeschrittenere quantenchemische Methoden. Dies betrifft insbesondere die zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie, deren Grundlage mit dem Runge-Gross-Theorem einer von uns gelegt hat. Die Erweiterung dieser Methoden erscheint notwendig, um ausgedehnte, optisch wie elektronisch angeregte Zustände z.B. Frenkel-Exzitonen und Polaronen in organischen Halbleitern zu berechnen.

Auf der supramolekularen Ebene verwenden und entwickeln wir, wie oben bereits erwähnt, Programme zur Simulation der Molekulardynamik sowie des Ladungstransports im Nanometerbereich.

Wenn Sie Fragen oder Interesse an einer Beleg-, Diplom-, Bachelor-, Master-, bzw. Promotionsarbeit aus diesem Gebiet haben, wenden Sie sich bitte an Dr. Wichard J. D. Beenken.