Et effektivt værktøj til at forbinde røntgenforsøg og ab initio-teori

Molekyler bestående af mange atomer er komplekse strukturer. De ydre elektroner fordeles mellem de forskellige orbitaler, og deres form og beskæftigelse bestemmer molekylets kemiske adfærd og reaktivitet. Konfigurationen af ​​disse orbitaler kan analyseres eksperimentelt. Synkrotronkilder som BESSY II tilvejebringer en metode til dette formål:Resonant uelastisk røntgenspredning (RIXS). Imidlertid, at få oplysninger om orbitalerne fra eksperimentelle data, kvantekemiske simuleringer er nødvendige. Typiske beregningstider for større molekyler tager uger, selv på højtydende computere.

Fremskynde evalueringen

"Indtil nu, disse beregninger er for det meste blevet udført efter målingerne, "forklarer den teoretiske kemiker Dr. Vinicius Vaz da Cruz, postdoc i prof. dr. Alexander Föhlischs team. Sammen med RIXS -eksperten Dr. Sebastian Eckert, også en postdoc i Föhlischs team, de har udviklet en sofistikeret ny procedure, der fremskynder evalueringen mange gange.

"Med vores metode, det tager et par minutter, og vi har ikke brug for en supercomputer til dette, det fungerer på stationære maskiner, "siger Eckert. HZB-forskerne har testet metoden på molekylet 2-thiopyridon, et modelsystem til protonoverførsel, som er væsentlige processer i levende celler og organismer. På trods af den korte computertid, resultaterne er præcise nok til at være meget nyttige.

"Dette er et stort skridt fremad, "understreger Föhlisch." Vi kan løbe igennem mange muligheder på forhånd og lære molekylet at kende, så at sige. Ud over, denne metode gør det også muligt at simulere langt mere komplekse molekyler og fortolke de eksperimentelt opnåede data på en meningsfuld måde. "Eksperimentel fysiker Eckert tilføjer:" Vi kan nu også køre simuleringerne under målingen og straks se, hvor det kan være særligt spændende for at se nærmere på. "

Proceduren er en forlængelse af den veletablerede og meget effektive tidsafhængige densitetsteori, hvilket er meget hurtigere end de traditionelle begreber til at simulere RIXS -processen. "Enkelheden ved metoden muliggør en stor grad af automatisering, "siger Vaz da Cruz:" Den kan bruges som en sort æske. "