Quantenchemie FAQ

Der Basissatz ist der Raum der Funktionen, indem ich die Wellenfunktion entwickle. Er sollte am besten aus linear unabhängigen Funktionen bestehen, die einen vollständigen Satz von Basisvektoren bilden. Bei einer endlichen Basis muss man in der Entwicklung aber abbrechen. Je größer der Basissatz, desto größer die Anzahl der Freiheitsgrade in der Variation. Dazu kommt eine geschickte Wahl der Exponenten der Gaußfunktionen, möglichst den wahrscheinlichsten Raum der Valenzelektronen abzudecken. D.h. mittels Supercomputer wird aus einem sehr großem Basissatz Referenzenergiewerte berechnet. Danach erfolgt in educated guess eine Variation der kleineren Basis, bis ähnliche Energien und Geometrien erreicht werden.

Den ultimativen Basissatz gibt es nicht. Er muss immer dem Problem angepasst werden und ist letztlich immer ein Kompromiss zwischen Computerressourcen, Genauigkeit und Augenmerk auf Energien, Polarisation, Wellenfunktion, ESR, NMR, etc.
Pople-Basissätze: 6-31G, 6-311+,... Historisch die ersten entwickelten BS, dabei bedeutet 6-31G: 6 Gaufunktionen für die den Kern, Valenz-AO mit 3 schmaleren und 1 breitere Gaufunktion. Dies wird mit Slaterfunktionen double zeta verglichen. Zusätzlich "*" (= Polarisationsfunktionen), das sind höhere Winkelfunktionen, wichtig für korrelierte Elektronen. Dann gibt es "+" (=diffuse) breite Gaußfunktionen, um auch angeregte Zustände, langreichweitige Kräfte und Anionen zu beschreiben.
korrelationskonsistente Basissätze: cc-pVDZ, cc-pVTZ, ... Von Dunning ursprünglich für correlation consistent Rechnungen entwickelt, bilden eine richtige Hierarchie DZ=double zeta, TZ= tripple zeta, QZ= quadruple zeta... mit aufsteigender Güte des Ergebnisses. Für coupled cluster Rechnungen. Achtung: Für schwere Elemente nicht verfügbar. Auch für Alkalis wie Rubidium Mangelware. Es gibt die Weiterentwicklung für Kernelektronen cc-pCVxx, gewichtet cc-pwXX, explizit korrelierte Methoden R12. Goldstandard.
Alrichs

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