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Investigating a molybdenum complex using a density matrix renormalization group method
Leopold Lindenbauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Leticia González
DOI
10.25365/thesis.73964
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14010.57499.269199-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eine neuartige quantenchemische Methode wurde verwendet, um ein Molekül auf dessen Anwendbarkeit für photodynamische Therapie zu untersuchen. Der Organometallkomplex dicarbonyl-(η5-2,4-cyclopentadien-1-yl)-nitrosyl-Molybdän ( CpMo(CO)2(NO) ) enthält eine Nitrosyl- und zwei Carbonyl-Gruppen als Liganden, die eine direkte therapeutische Wirkung entfalten können. Angeregte Zustände wurden analysiert, um die selektive Dissoziation dieser beiden Liganden zu untersuchen. Das Übergangsmetall-Zentrum, die konjugierten π-Systeme und die Nitrosyl-Gruppe stellen für quantenchemische Berechnungsmethoden eine Herausforderung dar. Methoden, die auf der Elektronen-Wellenfunktion beruhen, begegnen diesen Herausforderungen, indem sie angeregte elektronische Zustände in die Berechnung mit einbeziehen, wobei der steigende Berechnungsaufwand hier Grenzen setzt. Hier wurde die neuartige Density-Matrix-Renormalisation-Group-Methode (DMRG) wurde verwendet, die Zustände mit gerigem Beitrag während der Berechnung identifizieren und ausklammern kann. Die Grundzustands-Geometrie wurde mit Dichtefunktional-Theorie (DFT) als Ausgangspunkt berechnet und mit früheren Arbeiten zu diesem Komplex verglichen. Diese Geometrie wurde mit DMRG und DFT weiter analysiert und die Ergebnisse mit experimentellen IR-spektroskopischen und Röntgen-kristallographischen Daten verglichen. Aus den berechneten Elektronendichten wurden die Übergangsdichten für elektronische Anregungen auf deren Charge-Transfer-Charakter untersucht, um Kandidaten für dissoziative Übergänge zu identifizieren. Das DMRG-Auswahlverfahren für die Orbitale wurde angepasst um angeregte Zustände besser zu berücksichtigen, die während der Dissoziation relevant werden können. Mit DMRG wurde die Dissoziation von CO mit der DMRG-Methode analysiert, indem die Länge der Mo−CO-Bindung in mehreren Schritten erhöht und die elektronischen Eigenschaften berechnet wurde. Mit DFT wurden die CO- und NO-Gruppen direkt von der Grundzustands-Geometrie abgetrennt und die Fragmente einzeln analysiert. Auf diese Weise wurden Vorhersagen für die Dissoziationsenergie der NO- und CO-Liganden getroffen.
Abstract
(Englisch)
A novel quantum chemical method was used to calculate the properties of a compound with possible application in photodynamic therapy. The organometallic complex dicarbonyl(η5-2,4-cyclopentadien-1-yl)-nitrosyl-molybdenum, CpMo(CO)2NO, features the two biologically active groups NO and CO. Excited electronic states are calculated and analyzed to investigate selective dissociation of these groups. The transition metal core, a nitrosyl group, and conjugated π-systems make this compound challenging for quantum-chemical methods. In a wavefunction-based approach, these challenges may be met with multi-reference methods, but computational demands limit the size and complexity of analyzable systems. The novel Density Matrix Renormalisation Group (DMRG) method is explored as a tool to reduce the computational effort by automatically identifying and discarding confgurations with negligible influence. Density Functional Theory (DFT) was used to calculate an equilibrium geometry for the compound. This molecular geometry was then analyzed using DMRG and DFT. The results were compared to available experimental IR-spectroscopy and crystallography data, and the predictions for the UV-Vis spectrum of the compound were discussed. The electronic transitionis were analyzed for their Charge-Transfer character, and possible candidate states for selective dissociation were identified. The DMRG orbital selection protocol was modified to improve the representation of excited states that might become important during the dissociation. Using DMRG, the dissociation of the CO ligand was analyzed by calculating the electronic properties of the system at increasing elogations of one of the Me−CO bonds. Using DFT, the dissociation of both the NO and CO ligands was analyzed by separate calculations of the resulting fragments. These calculations were then used to predict the dissociation energies for the NO and CO ligands.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Molybdän Quantenchemie
Schlagwörter
(Englisch)
Molybdenum Quantum Chemistry
Autor*innen
Leopold Lindenbauer
Haupttitel (Englisch)
Investigating a molybdenum complex using a density matrix renormalization group method
Paralleltitel (Deutsch)
Untersuchung eines Molybdänkomplexes mit einer Dichtematrix-Renormalisierungs-Methode
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
viii, 66 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Leticia González
Klassifikationen
35 Chemie > 35.06 Computeranwendungen ,
35 Chemie > 35.11 Quantenchemie. chemische Bindung
AC Nummer
AC16916578
Utheses ID
67642
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |