Optimierung von Fragmentelektronendichten für gemischt quantenmechanisch/molekularmechanische (QM/MM) und fragmentbasierte quantenmechanische Verfahren

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Aufbauend auf dem ¿Adjustable Density Matrix Assembler¿-Verfahren (ADMA) soll eine Testplattform zur quantitativen Bewertung von Approximationen der Elektronendichte entwickelt werden. Solche Molekülfragmente werden sowohl in fragmentbasierten quantenmechanischen Verfahren, bei denen für diese Fragmente unabhängig quantenmechanische Rechnungen durchgeführt werden, als auch in gemischt quantenmechanisch/molekularmechanischen (QM/MM) Ansätzen verwendet. Die Eigenschaften dieser einzelnen Fragmente müssen dabei dem Gesamtsystem aber so ähnlich wie möglich gemacht werden. Dazu verwendete Methoden sind z.B. die quantenmechanische Berücksichtigung weiterer Teile des Gesamtsystems, Einbeziehung der Partialladungen des Restsystems und Optimierung der Grenzbereiche der Fragmente. Diese sollen in diesem Projekt in das ADMA-Verfahren eingeführt und die besten Methoden ermittelt werden. Für die Bewertung ist ein enormer Vorteil, dass bei der ADMA-Methode die optimalen Lösungen in Form der quantenmechanischen Berechnungen am Gesamtsystem direkt zur Verfügung stehen. Während bei QM/MM-Methoden die Parametrisierung an kleinen Systemen durchgeführt wird und die Güte der Parametrisierung dann an den großen Systemen indirekt über die Eigenschaften dieses Systems bewertet wird, kann hier die Parametrisierung und die Bewertung direkt am Gesamtsystem durchgeführt werden. Die anschließende Optimierung der Approximationsverfahren soll dann so durchgeführt werden, dass diese für andere fragmentbasierte quantenmechanische und QM/MM-Verfahren zur Verfügung gestellt werden können.