Concepts from the optimized potential method and orbital-dependent kernels in time-dependent density-functional theory

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A new approach to describe excited states and optical properties of molecules based on time-dependent density-functional theory (TDDFT) shall be developed, implemented, and applied. By developing and using better approximations for the unknown exchange-correlation kernel, the key quantity in TDDFT, electronic correlation effects in excitation processes shall be described more accurately and known deficiencies of present TDDFT methods in the description of charge transfer excitations, and of excitations in long conjugated chain-like molecules shall be overcome. The new approximate exchange-correlation kernels are derived using concepts from the optimal potential method which lead to orbital-dependent functionals. Combination with a recently developed effective exact exchange Kohn-Sham method for the calculation of orbitals and eigenvalues, the input data of TDDFT methods, shall lead to a generally applicable approach for an efficient yet accurate calculation of excitation spectra of molecules of medium to large size. Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Implementierung und Anwendung eines neuen auf zeitabhängiger Dichtefunktionaltheorie basierenden Verfahrens zur Beschreibung angeregter Zustände und optischer Eigenschaften von Molekülen. Durch die Entwicklung und Anwendung neuer Näherungen für den Austauschkorrelationskern, der Schlüsselgrösse der zeitabhängigen Dichtefunktionaltheorie, sollen Korrelationseffekte in Anregungsprozessen besser berücksichtigt werden und bekannte Schwächen der derzeitigen Methoden bei der Beschreibung von Charge-Transfer-Anregungen und von Anregungen in konjugierten kettenartigen Molekülen behoben werden. Die neuen approximativen Austauschkorrelationskerne sollen unter Verwendung von Konzepten konstruiert werden, die der "Optimized Potential" Methode entliehen sind und zu orbital-abhängigen Funktionalen führen. Die Kombination mit einer kürzlich entwickelten "effective exact exchange Kohn-Sham Methode" zur Berechnung von Orbitalen und Eigenwerten, den Eingangsdaten von zeitabhängigen Dichtefunktionalmethoden, soll ein allgemein einsetzbares, genaues und doch effizientes Verfahren zur Berechnung der Anregungsspektren mittelgrosser bis grosser Moleküle liefern.