Theoretische Chemie 2016: Wellenfunktionsmethoden für ultraschnelle Elektronendynamik

In der Lasertechnik sind heute Pulse von ein paar hundert Attosekunden experimentell zugänglich. Dadurch lässt sich die Dynamik von Elektronen auf deren natürlicher Zeitskala bei quasi festen Kernpositionen beobachten. Dieses als Elektronenmigration bekannte Phänomen wurde schon in den Anfängen der Quantenmechanik als Gedankenexperiment beschrieben. Es gilt als Modellsystem, um fundamentale Konzepte wie Elektronenlokalisierung zu beschreiben. Die Kernbewegung ist hier vernachlässigbar oder entspricht so kleinen Amplituden, dass sie sich näherungsweise als Verbreiterung der elektronischen Anregungen darstellen lässt.

Mit modernen Methoden der Quantenchemie lassen sich diese Prozesse aus rein atomistischer Perspektive mikroskopisch untersuchen. Aufgrund ihrer Effizienz dienen hierfür überwiegend Ansätze, die auf der Dichtefunktionaltheorie (DFT) basieren. Die zeitunabhängige DFT und linear-response-zeitabhängige DFT (LR-TDDFT) sind mittlerweile etablierte und zuverlässige Methoden, um statische molekulare Eigenschaften des Grundzustands und angeregter Zustände zu beschreiben.

Explizit zeitabhängige DFT-Verfahren (TDDFT) hingegen werden erst seit wenigen Jahren auf chem

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