Entwicklung und Anwendung einer quantenhydrodynamischen Formulierung nichtadiabatischer Moleküldynamik

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Konventionelle Basissatz- und Gittermethoden zur quantenmechanischen Behandlung von Moleküldynamik sind dadurch gekennzeichnet, daß der zur numerischen Lösung der Schrödingergleichung erforderliche Rechenzeit- und Speicheraufwand exponentiell mit der Zahl der Schwingungsfreiheitsgrade skaliert. Eine Darstellung der Kernbewegung im Trajektorienbild führt im allgemeinen zu besseren Skalierungseigenschaften, hat aber den Nachteil, daß die Beschreibung von Quantenphänomenen problematisch ist. Die von Madelung, de Broglie und Bohm entwickelte hydrodynamische Formulierung der Quantenmechanik vereinigt die Vorteile von Verfahren zur numerisch exakten Lösung der Schrödingergleichung mit denen des Trajektorienkonzeptes. In der Literatur wurden bisher nur wenige Anwendungen der Bohm'schen Mechanik beschrieben, und nichtadiabatische Dynamik ist mit dieser Methode noch kaum behandelt worden. Die Entwicklung eines effektiven Algorithmus zur Propagation von Bohm'schen Quantentrajektorien auf gekoppelten Potentialflächen stellt sich daher als wichtiges Projekt dar. Interessant sind auch auf der Quantenhydrodynamik aufbauende Näherungen, die beispielsweise durch Vernachlässigung des Quantenpotentialterms für bestimmte Freiheitsgrade formuliert werden können. Ein solche neuartiger quanten-klassischer Ansatz soll zur Modellierung der cis>transIsomerisierung des Carotenoidbausteins von Rhodopsin eingesetzt werden.