TU BRAUNSCHWEIG

Bachelor- und Masterarbeiten


Bachelor- und Masterarbeiten in der theoretischen Chemie sind zu Themen aus allen unseren Forschungsbereichen jederzeit möglich. Bei Interesse, melden Sie sich bitte bei Prof. Christoph Jacob (E-Mail: c.jacob@tu-braunschweig.de).


1) Zweidimensionale Schwingungsspektroskopie

Die zweidimensionale Infrarotspektroskopie (2D-IR) ist eine moderne experimentelle Technik, mit deren Hilfe anharmonische Kopplungen von lokalen Schwingungen gemessen werden können. Diese wird insbesondere eingesetzt, um die Struktur und Dynamik von Biomolekülen aufzuklären. Bisher existieren keine effizienten Ansätze, um 2D-IR-Spektren von Biomolekülen quantenchemisch zu berechnen. Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit soll ein kürzlich in unserer Arbeitsgruppe entwickelte Methode zur Berechnung von anharmonischen Schwingungsspektren [ChemPhysChem 15, 3365 (2014)] auf 2D-IR-Spektroskopie erweitert werden. Dies beinhaltet sowohl die Erweiterung unseres Python-Codes “Vibrations” sowie dessen Anwendung für ausgewählte Testsysteme.

2) Theoretische Röntgenspektroskopie

Mit Röntgenstrahlung lassen sich Rumpfelektronen (z.B. aus einem 1s-Orbital) in unbesetzte Orbitale anregen. Mit Röntgenspektroskopie lassen sich unter anderem katalytische Reaktionsmechanismen (z.B. der selektiven katalytischen Reduktion von NO in Abgasen) aufklären. Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit soll der Einfluss von Lösungsmittel- und Proteinumgebungen auf Röntgenspektren untersucht werden. Für die Berechnungen wird eine Kombination aus Molekulardynamik-Simulationen, quantenchemischen Einbettungsmethoden und Methoden der theoretischen Röntgenspektrosopie zum Einsatz kommen. In diesem Projekt steht die Anwendung verschiedenster theoretischer Methoden und Programmpakete im Mittelpunkt.

3) Plasmonen in molekularen Materialien

Plamonische Anregungen erlauben es Licht auf der Nanoskala zu manipulieren. Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit soll mit Hilfe quantenchemischer Rechnungen untersucht werden, wie sich molekularen Materialen entwerfen lassen, die plasmonische Anregungen aufweisen und wie sich die Eigenschaften solcher Materialen gezielt beeinflussen lassen. Dies beinhaltet Berechnungen der Anregungsspektren der molekularen Bausteine solcher Materialen, die Identifizierung der Plasmonen mit Hilfe geeigneter Analysemethoden [J. Phys. Chem. C 117, 1863-1878 (2013)]. Des weiteren soll die Einbettung der molekularen Bausteine in Materialen sowie deren Einfluss auf die plasmonischen Anregungen mit Hilfe von Subsystem-Methoden untersucht werden. Diese Thema bietet eine ersten Einblick in das spannende Gebiet der (theoretischen) “Quanten-Plasmonik”.

4) Einbettungsverfahren für Oberflächen

Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit sollen die in unserer Arbeitsgruppe entwickelten Einbettungs- und Subsystemmethoden auf die Beschreibung von Molekülen auf Oberflächen erweitert werden. Hierfür sollen neue Methoden zur Konstruktion der Einbettungspotentiale periodischer Umgebungen in die Skripting-Umgebung PyADF implementiert werden. Diese Methoden sollen dann zum Beispiel in der theoretischen Röntgenspektroskopie abgewendet werden. Dieses Projekt erlaubt es, Erfahrungen in der quantenchemischen Softwareentwicklung zu sammeln.

5) DFT für offenschalige Moleküle

Übergangsmetallkomplexe mit ungepaarten Elektronen sind eine der größten Herausforderungen für die theoretische Chemie. Zur Zeit gibt es keine Methoden, die für solche Komplexe bei vertretbarem Rechenaufwand zuverlässige Vorhersagen machen können. Um die Dichtefunktionaltheorie (DFT) in die Lage zu versetzen, offenschalige Systeme zuverlässig zu beschreiben, soll im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit die exakte Abhängigkeit des Austausch-Korrelations-Funktionals für offenschalige Systeme für Modellsysteme untersucht werden. Hierfür sollen für einfache Systeme genaue Referenzrechnungen mit Wellenfunktionsmethoden (CI, CASSCF) durchgeführt und mit Hilfe von Rekonstruktionsmethoden untersucht werden. Dieses Thema bietet die Möglichkeit, die Grundlagen der DFT näher kennenzulernen und erste Erfahrungen in der quantenchemischen Methodenentwicklung zu sammeln.


Die Themen unter Studienarbeiten / Forschungspraktika lassen sich in der Regel ebenfalls zu Bachelor- oder Masterarbeiten ausbauen. Weitere Themen sind nach Absprache ebenfalls möglich.


  aktualisiert am 12.10.2015
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