Zusammenfassung
Fast alle wichtigen chemischen Reaktionen finden in kondensierter Phase
statt, z.B. in Lösung oder an katalytischen Oberflächen.
Häufig werden die Reaktionen zwischen Gasen durch eine Oberfläche vermittelt, wie bei der Haber-Bosch-Synthese von Ammoniak.
Unsere Bemühungen richteten sich auf die Erweiterung der Modelle und Werkze
uge der Gasphasen-Quantendynamik auf die kondensierte Phasen,
insbesondere im Hinblick auf Reaktionen auf bzw. mit Oberflächen.
Quantensysteme in kondensierten Phase werden normalerweise mit Hilfe
des Dichtematrixformalismus für offene Systeme beschrieben. Diese Art von Rechungen sind sehr aufwendig, so daß sie erst seit kurzem Eingang in die Theorie der Moleculare Quantendynamik
gefunden haben. Infolgedessen war es notwendig Methoden zu finden und zu entwickeln, die die effiziente Propagation
von Dichtematrizen entsprechend der Liouville-von Neumann-Gleichung zulassen.
Zuerst arbeiteten wir an der Implementierung der polynomiellen Integratoren.
Wir entwickelten einen neuen Algorithmus, um Absorptionsspektren für Moleküle in kondensierter Phase zu berechnen. Diese Methode wurde erfolgreich auf
die Berechnung des Infrarotabsorptionsspektrums des Benzoesäuredimers in Benzoesäurekristallen angewandt.
Mit polynomiellen Integratoren untersuchten wir auch die Streuung von H2 und Isotopomeren auf Metalloberflächen. Dieses ist ein Prototypsystem,
um einen Elementarschritt der Oberflächenkatalyse zum modellieren: die Moleküle erreichen die Oberfläche und ändern dort ihren Zustand. Wir
begannen, die Streuung eines thermischen Gases auf einer starren Kupferoberfläche zu simulieren, wo wir eine interessante wenn auch geringe inelastische Ab
regung von schwingungsmäßig ´heißen´ H2 (D2) beim Stoß auf eine inerte Oberfläche fanden. Dann studierten wir die Streuung der schwingungsmäßig angeregten H2- bzw. D2-Moleküle und Isotopomere auf
Metalloberflächen, welche Energie mit dem Molekül austauschen können.
Hier fanden wir Hinweise darauf, daß die große Schwingungsabregung von H2, die in Experimenten der Gruppe von Sitz beobachtet wurde, nicht einfach auf der Grundlage einer Kopplung von Oberflächenelektronen und/o
der Phononen erklärt werden kann, daraus schlossen wir, daß
auch die anderen Freiheitsgrade von H2 in Betracht gezogen werden müssen. Nach dem von uns eingeführten Dissipationmodell gibt es interess
ante Isotopeneffekte und eine fast vollständige Unabhängigkeit
der Resultate von der kinetischen Energie des H2-Moleküls. Dies
sollte zu interessanten experimentellen Vergleichen anregen. Um die Streuung von
H2 an nicht `eingefrorenen´ Metalloberflächen zu berechnen,
mußten wir eine neue Methode entwickeln: das Coupled Channel Density Matrix (CCDM)-Verfahren, welches höherdimensionale Dichtematrixpropagation einsc
hließlich ungebundener Moden zuläßt.
Schließlich untersuchten wir die NO-Photodesorption von einer Pt(111)-Oberfläche mit einer vor kurzem von U. Manthe
eingeführten Methode, nämlich der Variational Wave Packet (VWP)-Methode.
Wir untersuchten deren Leistungfähigheiten für dissoziative Probleme (
vorher wurde sie nur auf gebundenen Modellen angewendet)
und konnten mit ihr sogar zweidimensionale Systeme berechnen,
die mit direkter Dichtematrixpropagation nicht handhabbar sind.
Dieses Verfahren ist sehr vielversprechend für Computersimulationen sehr grosser Systeme wegen seiner Allgemeinheit und des geringen Bedarfs an Speicherplatz.
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