Die Vorlesung gibt einen Ãœberblick über die Grundlagen und die wichtigsten Methoden der Quantenchemie. Aufbauend auf der Quantenmechanik wird neben grundlegenden Fragen aus der Chemie (z.B. „Wie kommt eine chemische Bindung zustande?“) auf allgemeine Konzepte der Quantenphysik wie adiabatische Näherung und Mehrelektronen­systeme eingegangen. Die Vorlesung bildet daher eine gute Basis zum allgemeinen Verständnis quantentheoretischer Methoden in der Materialphysik.

Begleitend zur Vorlesung wird ein Einführungskurs in das Programmpaket Gaussian 03 mit praktischen Ãœbungen am Computer angeboten.

Die Hörer sollten Grundkenntnisse der Quantenmechanik (z.B. aus der Vorlesung „Quantenmechanik I“) mitbringen. Die Vorlesung ist wahlobligatorischer Bestandteil des Wahlmoduls "Computergestützte Materialphysik" im Masterstudiengang Technische Physik, kann aber bereits im 5. Semester des Bachlorstudienganges besucht werden.

1. Einleitung
2. Potentialflächen
• Teil 1: Born Oppenheimer Näherung, adiabatische Potetentialfläche, semiklassischer Ansatz, diabatische und adiabatische Basis, vermiedene Kreuzungen, stationäre Punkte, non-adiabatische Kopplung, Interne Konversion, Transfer-, Dissoziations- und Isomerisierungsreaktionen
• Teil 2: Intramolekulare Schwingungen, Normalkoordinaten, Franck-Condon Effekt, Schwingungsprogression, Stokes'sche Verschiebung, Wellenpaketdynamik
3. Die chemische Bindung
• H₂⁺-ion, Erweiterte Hückel-Theorie
4. Mehrelektronensysteme
• H₂-molekül, Zweite Quantisierung, Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren, Slaterdeterminante, Pauliprinzip, Ein- und Zweiteilchenoperatoren, Mehrelektronenhamilton
5. Hartree-Fock
• Teil 1: Coulomb- und Austauschwechselwirkung, Hartree-Fock-SCF Verfahren, Koopmanns Theorem, Moleküleigenschaften, Populationsanalyse, Basissätze
• Teil 2: Semiempirische Verfahren, CNDO-, INDO- und NDDO-Näherung, ZINDO-, MNDO-, AM1-, PM1-Verfahren
• Teil 3: Gesamtspin, Spinkontamination, 'restricted' vs. 'unrestricted' HF, O₂-molekül
6. Elektronenkorrelation
• Teil 1: Elektronenkonfigurationen, CASSCF, angeregte Zustände, CIS, Spektren, ZINDO
• Teil 2: Mehrfachanregungen, CISD(TQ...), Coupled-Cluster Theorie, CCD, Störungstheorie, MP2, CASPT2
7. Dichtefunktionaltheorie
• Kohn-Sham Gleichung, LDA, GGA, Hybridfunktionale, TD-DFT

Durch Anklicken der jeweiligen Kapitel erhalten Sie PowerPoint-Präsentationen zum downloaden. Diese sind ausschließlich zum Selbststudium bestimmt und dürfen ohne meine ausdrückliche Zustimmung nicht weiterverbreitet werden. Im Laufe des Semesters können sich noch Änderungen des Inhalts und der Gliederung ergeben. Für die Korrektheit des Inhalts wird keine rechtliche Haftung übernommen. Für Hinweise auf Fehler per Email an mich gesandt bin ich immer dankbar.

© 2005 W. J. D. Beenken

1. Wasserstoff; Ammoniak vs. Boran
2. RHF vs. UHF; semiempirische Verfahren, Basisätze
3. CASSCF; Triplett Einfach-Anregungen
4. Porphyrine (kicken Sie auf nachfolgende Links, um die vorbereiteten Gaussian03-Jobdateien herunterzuladen)
• Porphin
• Chlorin
• Bacteriochlorin
• Mg-Porphin
• Mg-Chlorin
• Mg-Bacteriochlorin
• Chlorphyll (Modell)
  

Es wird empfohlen, sich vor Beginn des Kurses mit der Funktionsweise der Bedieneroberfläche GaussView vertraut zu machen. Tutorials hierzu finden sich unter http://www.gaussian.com/g_gv/tutorials.htm. Ausserdem benötigen Sie einen Account für den MaPaCC. Diesen erhalten Sie vom Übungsleiter am Beginn des Kurses gegen Vorlage des ausgefüllten Anmeldeformulars.

• C.J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons, 2004, € 43.70
• P.W. Atkins, R.S. Friedman: Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press 1997/2005, € 58.50
• H. Haken, H.C. Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie, Springer Verlag 2003, € 49.95
• T.M. Klapötke, A. Schulz: Quantenmechanische Methoden in der Hauptgruppenchemie, Spektrum Akademischer Verlag 1996, € 9.95
• J. Reinhold: Quantentheorie der Moleküle, Teubner 2004, € 29.90
• H.-H. Schmidtke: Quantenchemie, VCH 1994, vergriffen
• I.N. Levine: Quantum Chemistry, 5th ed., Prentince-Hall 2000, vergriffen
• W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie, VCH 2002, € 99.00
• L. Zülicke: Quantenchemie; Ein Lehrgang (5 Bände), VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften 1985, vergriffen
• A. Szabo, N.S. Ostlund: Modern Quantum Chemistry, Dover Publications 1985, $ 17.95
• F. Jensen: Introduction to Computational Chemistry, John Wiley & Sons, 1998, € 62.50