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Tutorial MenueMolecular ModelingLerneinheit 1 von 18

Einführung

Molecular Modeling: Entwicklung der quantenchemischen Verfahren in den letzten Jahren

Es ist aufschlussreich, die Entwicklung der quantenmechanischen Verfahren seit ihren Anfängen in den 1960iger Jahren zu betrachten. In der folgenden Abbildung ist die Anzahl der Publikationen, die eine quantenmechanische Rechnung (getrennt nach semiempirisch, Ab initio und DFT) als wesentlichen Bestandteil der vorgestellten Ergebnisse enthalten, gegen die Zeit aufgetragen (Quelle: CAS-Online, Stand Okt. 1999).

Abb.1

Es fällt auf, dass die Anzahl der Veröffentlichungen seit 1967 exponentiell mit der Zeit zunehmen. Eine Sonderstellung nimmt die Dichtefunktionaltheorie ein. Sie ist vor allem in der Festkörperphysik seit langer Zeit ein gängiges Verfahren. In der Chemie hat sie erst in den 1970er Jahren Eingang gefunden, da man lange glaubte, sie sei auf Moleküle nicht adäquat anwendbar. Grundlegende theoretische Arbeiten (Kohn, Sham, Hohenberg), die Entwicklung neuer Methoden (Becke, Vosko, Wilk, Nusair, Perdew, Lee, Yang, Parr) und vor allem die Erfahrungen haben gezeigt, dass sich die Dichtefunktionaltheorie auch zur Molekülberechnung eignet. Dank des günstigen Verhältnisses von Rechenzeit zu Genauigkeit und durch die Implementierung der Methoden in die gängigsten Molecular Modeling Programme steigt die Anwendung der Dichtefunktionaltheorie von allen Methoden am schnellsten. Quantenmechanische Rechnungen gehören auch für experimentelle Chemiker zum Standardmethoden-Repertoire.

Abb.2

Chem. Ber., Liebigs Ann. Chem. und Eur. J. Org. Chem. sind Journale, die nahezu ausschließlich synthetische Arbeiten veröffentlichen. Aber auch hier nimmt der Anteil der Publikationen, die neben den experimentellen Ergebnissen auch quantenmechanische Rechnungen enthalten, stetig zu.

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