Car-Parrinello-Simulation of the Physi- und Chemisorption at titanium dioxide surfaces

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In früheren Arbeiten des Antragstellers wurde gezeigt, daß mit Hilfe der ab initio-Molekulardynamischen Simulation nach dem Car-Parrinello-Verfahren eine Simulation von Reaktionen an der Oberfläche von Metalloxiden nicht möglich ist. Diese Methode ist weniger abhängig von den Ausgangskonfigurationen als gängige statische Rechenverfahren. Mit ihr wird die Adsorption von Wasser und von Aminosäuren auf Titandioxid behandelt, da das Anwachsen von Proteinen auf oxidierten und hydrolysierten Titanoberflächen von biochemischem Interesse ist. Bisher haben wir die Hydrolyse von Rutil durch Chemi- und Physisorption von H2O und die Adhäsion einer Aminosäure an dieser hydrolysierten Oberfläche demonstriert. Im vorliegenden Projekt sollen die Rechengenauigkeit durch verbesserte Pseudopotentiale erhöht und die Simulation auf anwendungsnahe Fragestellungen erweitert werden. Dazu gehört der Vergleich verschiedener Oberflächenstrukturen (Rutil, Anatas, Brookit u. a.) und Fehler, die auf anoxidiertem Titan beobachtet werden. Weiterhin sollen verschiedene Aminosäuren untersucht werden, da diese im Experiment charakteristische Unterschiede zeigen. In der letzten Stufe der Arbeit sollen Systeme aus zwei zusammenhängenden Aminosäuren als kleinstes Modell für ein Protein auf die Oberfläche simuliert werden.