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Calculation of NMR Parameters in a Modern Relativistic Density Functional Framework: Theory, Implementation, and Application

Franzke, Yannick Joel

Abstract:
In dieser Arbeit wird die relativistische Theorie der exakten Entkopplung (engl. exact two-component theory, X2C) auf chemische Verschiebungen und Kopplungskonstanten der Atomkerne in der Kernspinresonanz-Spektroskopie (engl. nuclear magnetic resonance, NMR) angewandt, um damit Spektren von Molekülen mit schweren Elementen zu interpretieren und vorherzusagen. Da der NMR-Abschirmungstensor und der Kopplungstensor von der Elektronendichte in Kernnähe abhängt, wird für die akkurate Berechnung eine relativistische Allelektronentheorie benötigt. In X2C wird die relativistische Entkopplung in einer Matrixform realisiert, wobei unkontrahierte oder primitive Basisfunktionen genutzt werden, was zu erhöhten Dimensionen führt. ... mehr

Abstract (englisch):
Herein, the relativistic exact two-component (X2C) theory is applied to the nuclear magnetic resonance (NMR) shifts and indirect spin-spin coupling constants to interpret and predict the spectra of molecules containing heavy elements. As the NMR shielding and coupling tensor depend on the electron density in the vicinity of the nuclei, its calculations requires an all-electron relativistic description. In X2C, the relativistic decoupling is carried out in a matrix form employing uncontracted or primitive basis functions, which increases the corresponding dimensions. Furthermore, it is necessary to solve response equations for the derivative of the decoupling matrix to calculate the NMR properties. ... mehr


Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000139451
Veröffentlicht am 11.11.2021
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Physikalische Chemie (IPC)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 11.11.2021
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000139451
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang ix, 219 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Chemie und Biowissenschaften (CHEM-BIO)
Institut Institut für Physikalische Chemie (IPC)
Prüfungsdatum 19.07.2021
Referent/Betreuer apl. Prof. F. Weigend
Schlagwörter NMR Spektroskopie, relativistische Effekte, Quantenchemie
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