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Konische Durchschneidungen sind entscheidende Schaltstellen in lichtgetriebenen molekularen Reaktionen. Bisher erforderte ihre genaue Vorhersage jedoch rechenintensive Simulationen. Ein Forscher vom Shibaura Institute of Technology hat nun eine kostengünstige Methode der Quantenchemie entwickelt, die Grund- und angeregte Zustände gleichzeitig beschreibt und diese schwer fassbaren Strukturen effizient lokalisiert.
Der neue Ansatz reproduziert Benchmark-Geometrien mit hoher Genauigkeit. Dies ermöglicht praktische Simulationen photochemischer Prozesse, die zuvor zu rechenaufwendig waren. Die Methode eröffnet neue Perspektiven für Anwendungen in der Photokatalyse, der Entwicklung von Solarzellen sowie bei biologischen Lichtreaktionen. Durch die geringen Rechenkosten können nun auch größere Molekülsysteme untersucht werden, was das Verständnis von Energieumwandlungsprozessen nach Lichtabsorption verbessert.
Hintergrund: Konische Durchschneidungen entstehen, wenn sich die Potentialhyperflächen zweier elektronischer Zustände, wie des Grundzustands $S_0$ und des angeregten Zustands $S_1$, berühren. Sie fungieren als Trichter für strahlungslose Übergänge zwischen diesen Zuständen.