Development and application of relativistic density functional methods for the quantum chemical calculation and interpretation of EPR parameters

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Die quantenchemische Berechnung und Interpretation der im Rahmen der Hochfeld-EPR zunehmend zugänglichen spektroskopischen Parameter (g-Tensoren und Hyperfeinkopplungs-Tensoren) soll verbessert werden, und die dabei entwickelten Methoden sollen auf eine Vielzahl von Fragestellungen aus Chemie, Biologie und Physik (Materialforschung) angewendet werden. Methodische Grundlagen sind kürzlich in Vorarbeit im Rahmen des deMon-NMR/EPR-Programmpaketes entwickelte und validierte Dichtefunktionalmethoden zur Berechnung von EPR-Parametern. Gleichzeitig soll mit dem begonnenen Aufbau des neuen Programmpaketes ReSpect fortgefahren werden. Dieses soll a) die Verwendung verbesserter Dichtefunktionale, b) eine verbesserte, variationelle Behandlung der Spin-Bahn-Kopplung sowie c) die Berechnung von Beiträgen höherer Ordnung zu g- und Hyperfeinkopplungs-Tensoren gestatten. Das neue Programm soll effizient parallelisiert werden und damit Berechnungen an realistischen Modellen sehr großer Systeme erlauben. Sowohl die bestehenden als auch die neu zu entwickelnden Methoden sollen zur Interpretation und Zuordnung von Spektren sowie zur Strukturaufklärung eingesetzt werden, für Hauptgruppenverbindungen (z.B. aromatische Radikale in Proteinen, Fullerene) und für Übergangsmetallkomplexe (z.B. Metalloproteine).