A TDDFT embedding scheme for the theoretical description of environmental effects on excited states

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Die Dichtefunktionaltheorie (DFT) hat sich als eine wichtige Methode zur genauen, quantenmechanischen Beschreibung molekularer Systeme etabliert. In der zeitabhängigen Form (time-dependent DFT, TDDFT) erlaubt sie u.a. die Berechnung von elektronischen Anregungsenergien, die zur Beschreibung von Lichtabsorptionsprozessen oder Photoreaktionen wichtig sind. In den meisten Anwendungen der DFT werden Umgebungseffekte wie z.B. Wechselwirkungen mit einem Lösungsmittel oder Protein, in dem sich das zu untersuchende System befindet, völlig vernachlässigt, obwohl mittlerweile effiziente Verfahren verfügbar sind, um solche Einfüsse zu berücksichtigen. Viel versprechend sind hier insbesondere solche Ansätze, die auch die Umgebung quantenmechanisch beschreiben. Dabei wird das zu untersuchende Molekül in ein äußeres System eingebettet. In diesem Forschungsvorhaben soll der TDDFT-Ansatz mit solchen Einbettungsverfahren kombiniert werden, um die Einflüsse des Lösungsmittels auf Anregungsenergien und Eigenschaften angeregter Zustände untersuchen zu können. Daneben sollen Arbeiten zur besseren Beschreibung der elektronischen Anregungsprozesse von Übergangsmetallverbindungen in verschiedenen Spinzuständen durchgeführt werden. Dies ist besonders im Hinblick auf homogene Photokatalyse und die Charakterisierung photochemisch aktiver, metallhaltiger Proteine von Bedeutung.