Contact

Roger Kloditz
Chemistry of the f-elements
r.kloditzAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2011

Promotionsarbeiten


Theoretische Untersuchungen von Actinid-Komplexen mit organischen Liganden


Promotionsstudent:
Roger Kloditz
Betreuer:
Prof. Dr. Thorsten Stumpf, Dr. Michael Patzschke (HZDR)
Abteilung:
Chemie der f-Elemente
Zeitraum:
02/2017–01/2020


Für eine sichere Endlagerung von hochradioaktiven Actiniden ist ein vollumfängliches Verständnis ihrer Wechselwirkungen mit der chemischen Umgebung notwendig. Da dieses Verständnis nicht allein aus Experimenten gewonnen werden kann, sind theoretische Untersuchungen der Phänomene und der Vergleich mit den experimentellen Beobachtungen unerlässlich. Über einfache Geometrieoptimierungen und molekulardynamische Simulationen bis hin zu der Simulation verschiedener Spektrenparameter, bspw. UV/VIS, NMR, ESR, XAS, IR usw., können beobachtete chemische Verbindungen und Vorgänge verstanden, beschrieben und letztendlich sogar vorhergesagt werden. Neben anorganischen Liganden stehen Actinide ebenso mit organischen Liganden im Kontakt, die eine große Vielfalt an funktionellen Gruppen aufweisen. Im Vordergrund dieser Promotion steht hier die theoretische Untersuchung von Actinid-Komplexen mit mehrzähnigen organischen Liganden, in denen im Wesentlichen Stickstoff und Sauerstoff als Elektronendonor fungieren. Ein interessantes Thema spielt hierbei die Bindungsanalyse der Actinide unter dem Aspekt der sehr komplexen elektronischen Struktur der Valenzelektronen.

Zum Einsatz kommen sowohl HF- als auch DFT-basierte Methoden auf Grundlage der relativistischen Quantenchemie. Je nach Art und Komplexität des Systems werden Methoden der Störungstheorie (MP2), explizit korrelierte Methoden (Konfigurationsentwicklung, Coupled-Cluster) und Multireferenz-Methoden (CASPT2, NEVPT2) verwendet. Im Bereich der Bindungsanalyse werden verschiedene Werkzeuge der Realraum-Bindungsanalyse verwendet. Beispiele sind ELI-D, QTAIM, NCI-Plots und Dichte-Differenz-Analysen.



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