Theoretische Chemie I: Quantenchemie
Theoretische Chemie I: Quantenchemie
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Prof. Dr. Bernd Hartke, Universität Kiel, hartke@phc.uni-kiel.de<br />
Globale Geometrieoptimierung<br />
Alle obigen Geometrieoptimierungsverfahren sind lokal: Konvergenz immer zum Minimum,<br />
in dessen Einzugsbereich der Startpunkt liegt.<br />
Unproblematisch bei traditionellen Molekülen der Organik und Anorganik:<br />
• rate wahrscheinliche Minimum-Geometrie ( ”<br />
chemische Intuition“)<br />
• ggf. Voroptimierung mit Kraftfeld- oder semiempirischen Methoden<br />
• lokale Optimierung auf gewünschtem Theorieniveau<br />
• wenn resultierende Geometrie falsch, wiederhole von vorn...<br />
Vorgehen völlig unzureichend bei unkonventionellen Systemen, z.B. Clustern:<br />
• chemische Intuition versagt;<br />
• Anzahl lokaler Minima steigt exponentiell mit Systemgröße<br />
(Ar n hat bei n ≈ 100 ca. 10 40 lokale Minima!)<br />
Ar 250 Na + (H 2 O) 18<br />
⇒ Anwendung globaler Optimierungsmethoden nötig:<br />
• simulated annealing (SA)<br />
• evolutionäre Algorithmen (EA)<br />
• ...<br />
(verwandte Probleme: Andocken von Wirkstoffmolekülen an Rezeptoren, Proteinfaltung)
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