Polarisation, Charge-Transfer und semiempirische molekulare Simulationen

 
 

Methoden aus der Theoretischen Chemie finden vielfältige Verwendung bei der Nachbildung molekularer Systeme auf Computern. Ob in der Chemie beim Aufspüren von Reaktionspfaden auf heterogenen Katalysatoren, in der Biologie bei der Berechnung von Proteinfaltungen oder in der Materialforschung bei der Simulation von Materialien unter extremen Bedingungen, Computersimulationen liefern Einblicke in verschiedene Probleme, die experimentell nur schwer zugänglich sind. Solche Verfahren können verschiedene Forschungsbereiche auf vielfältige Weise unterstützen. Für die Theoretische Chemie sind zwei Prozesse von Bedeutung: das stetige (exponentielle) Wachstum der Rechenleistung und die fortwährende Optimierung bestehender und die Entwicklung neuer Methoden. Schnellere Computer erlauben es, bestehende Rechenverfahren auf immer größere, kompliziertere Probleme anzuwenden. Alleine damit ist es jedoch nicht getan: gerade die genauen, übertragbaren Methoden wie Dichtefunktional- und ab initio-Rechnungen skalieren derzeit meistens noch mit mindestens der dritten Potenz der Systemgröße, oder noch weitaus höher. Eine Vertausendfachung der Rechenleistung bedeutet, dass die betrachteten Systeme bei derselben Rechenzeit lediglich zehnmal so kompliziert sein können, oder noch weniger. Darum ist es wichtig, bestehende Verfahren zu optimieren und neue, effizientere zu entwickeln, die die bestehende Rechenleistung besser ausnutzen.

Jugend forscht 2009: Theoretische Chemie
Autor: Peter Pinski