Las moléculas que constan de muchos átomos son estructuras complejas. Los electrones externos se distribuyen entre los diferentes orbitales, y su forma y ocupación determinan el comportamiento químico y la reactividad de la molécula. La configuración de estos orbitales se puede analizar experimentalmente. Las fuentes de sincrotrón como BESSY II proporcionan un método para este propósito:Dispersión de rayos X inelástica resonante (RIXS). Sin embargo, para obtener información sobre los orbitales a partir de datos experimentales, Las simulaciones químicas cuánticas son necesarias. Los tiempos de cálculo típicos para moléculas más grandes toman semanas, incluso en computadoras de alto rendimiento.

Acelerar la evaluación

"Hasta ahora, estos cálculos se han realizado en su mayoría con posterioridad a las mediciones, "explica el químico teórico Dr. Vinicius Vaz da Cruz, postdoctorado en el equipo del Prof. Dr. Alexander Föhlisch. Junto con el experto en RIXS Dr. Sebastian Eckert, también un postdoctorado en el equipo de Föhlisch, han desarrollado un nuevo procedimiento sofisticado que acelera la evaluación muchas veces.

"Con nuestro método, toma unos minutos y no necesitamos una supercomputadora para esto, funciona en máquinas de escritorio, "dice Eckert. Los científicos de HZB han probado el método en la molécula 2-tiopiridona, un sistema modelo para la transferencia de protones, que son procesos esenciales en células y organismos vivos. A pesar del corto tiempo de computación, los resultados son lo suficientemente precisos como para ser muy útiles.

"Este es un gran paso adelante, "enfatiza Föhlisch." Podemos analizar muchas opciones con anticipación y conocer la molécula, por así decirlo. Además, este método también permite simular moléculas mucho más complejas e interpretar los datos obtenidos experimentalmente de una manera significativa ". El físico experimental Eckert agrega:" Ahora también podemos ejecutar las simulaciones durante la medición y ver inmediatamente dónde podría ser particularmente emocionante para echar un vistazo más de cerca ".

El procedimiento es una extensión de la teoría funcional de densidad dependiente del tiempo bien establecida y altamente eficiente, que es mucho más rápido que los conceptos tradicionales para simular el proceso RIXS. "La simplicidad del método permite un alto grado de automatización, ", dice Vaz da Cruz:" Se puede usar como una caja negra ".