Erstmals genaue theoretische Beschreibung einer Reaktion mit sechs Atomen

In der jüngsten Ausgabe des renommierten amerikanischen Wissenschaftsmagazins Science (vom 24. Dezember) haben der chinesische Chemiker Tao Wu, Uwe Manthe von der Universität Bielefeld und Hans-Joachim Werner von der TU München erstmals die genaue theoretische Beschreibung einer Reaktion mit sechs Atomen veröffentlicht.

Chemische Reaktionen können im Prinzip auf der Basis bekannter physikalischer Gesetze vollständig beschrieben werden. Entsprechende genaue Computersimulationen chemischer Reaktionen, die auch alle relevante quantenmechanischen Effekte vollständig in die Betrachtung einbeziehen, sind aufgrund des hohen Rechenaufwands nur für kleine Reaktionssysteme möglich. Daher dienen solche Simulationsrechnungen bisher meist der Untersuchung der chemischen und physikalischen Grundlagen von chemischen Reaktionsprozessen. Neue theoretische Entwicklungen sowie die ständig steigende Rechnerleistung haben jetzt zu einem Entwicklungssprung in diesem Forschungsbereich geführt, der in dem jetzt veröffentlichen Report in Science beschrieben wird. Erstmals ist die genaue theoretische Beschreibung einer Reaktion mit sechs beteiligten Atomen, der Reaktion eines Methan-Moleküls mit einem Wasserstoffatom, auf der Basis grundlegender physikalischer Gleichung gelungen. Derartige genaue Simulationsrechnungen waren bisher nur für Reaktionen mit bis zu vier beteiligten Atomen durchgeführt worden. Diese Entwicklung könnte von allgemeiner, über das spezielle Forschungsgebiet hinausgehender Bedeutung sein. Während bisher das Interesse im wesentlichen der Klärung fundamentaler Fragestellungen galt, haben mit dieser Studie die behandelten Reaktionssysteme eine Größe erreicht, die eine solche Rechnungen für wichtigen Reaktionen in der Atmosphäre oder bei Verbrennungsprozessen möglich erscheinen lassen. Diese Rechnungen könnten dann bei der Untersuchung von Reaktionsketten, die zum Beispiel in der Atmosphäre zur Bildung oder zum Abbau von Ozon führen, helfen.

Der Artikel „First-Principles Theory for the H+CH_4 -> H_2+CH_3 Reaction“ von Tao Wu (Zhejiang University), Hans-Joachim Werner (Technische Universität München) und Uwe Manthe (Universität Bielefeld) findet sich unter www.sciencemag.org.

Kontakt: Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie, Prof. Dr. Uwe Manthe, Telefon 0521/106 2076.