Das Verständnis von strukturellen und elektronischen Eigenschaften nanoskaliger Systeme ist eine wichtige Voraussetzung für deren gezielte Weiterentwicklung. Neben experimentellen Methoden sind quantenchemische Rechnungen entscheidend, um diese Kenntnisse zu erwerben. Beispielsweise können bei bekannter geometrischer Struktur Eigenschaften wie Spektren, Bindungsenergien, etc. berechnet werden, andererseits kann durch Vergleich berechneter und gemessener Eigenschaften oft die geometrische Struktur ermittelt werden. Darüber hinaus liefert die Berechnung einer Serie von Nanoteilchen verschiedener Gröβe und Zusammensetzung die Daten, die für die Modellbildung nötig sind. Im Experiment ist oft die systematische Variation der Systeme entweder nicht möglich, oder die Eigenschaften lassen sich nicht hinreichend genau messen. Die Weiterentwicklung der Rechenverfahren zu höherer Effizienz und Genauigkeit und die Erweiterung ihrer Funktionalität sind notwendig und werden ständig parallel zur Anwendung vorangetrieben.

Forschungsschwerpunkte:

Aufklärung der Bauprinzipien von Metallclustern unter Verwendung genetischer Algorithmen in Verbindung mit DFT

• Untersuchung binärer Metallcluster mit störungstheoretischen Ansätzen
• Wasserstoffspeicherkapazität von MOFs (metal organic frameworks)
• Unterstützung präparativ arbeitender Gruppen bei quantenchemischen Fragestellungen und bei der Strukturaufklärung
• Quantenchemische Untersuchungen der Adsorption organischer Moleküle an Metalloberflächen
• Berechnung magnetischer Kopplungsparameter  von verbrückten Übergangsmetallclustern  auf der Basis von ab-initio-Daten und Simulation magnetischer Suszeptibilitäten
• Magnetisch induzierte Ringströme in zyklischen Kohlenwasserstoffen
• Elektronisch angeregte Zustände von Lichtsammelkomplexen
• Weiterentwicklung des Programmpakets TURBOMOLE (Spin-Bahn-Wechselwirkung, RI-Methoden, Basissätze) und anderer Programme zur Bereitstellung spezieller Werkzeuge für oben aufgeführte Fragestellungen