Teoretisk og Computerbaseret Kemi

Elektroner er elementarpartikler men beskrives ved såkaldte bølgefunktioner, og en diskussion af elektroners fundamentale natur bliver derfor nemt et spørgsmål om semantik. I dette foredrag vil jeg redegøre for, hvordan vi er nødsaget til at benytte et helt nyt sprog og fysik for at kunne beskrive elektroners indbyrdes vekselvirkninger og dermed de forskellige kemiske bindinger, egenskaber og fænomener, disse giver ophav til.

Elektroners bevægelser er bestemt ved den elektroniske Schrödinger-ligning, en tilsyneladende simpel, men i praksis uløselig differentialligning. Eftersom analytiske udtryk for elektroniske bølgefunktioner og energiniveauer derfor ikke kan udledes, må vi i stedet gå numerisk til værks. Jeg vil i løbet af foredraget redegøre for, hvordan vi i elektronstrukturteorien udvikler sofistikerede computermetoder til brug i kvantekemiske simuleringer af reaktionsmekanismer, udvikling af nye materialer og lægemidler samt teoretisk spektroskopi. Alle er disse eksempler på kemiske problemstillinger, vi i dag kan foretage rutinemæssige teoretiske undersøgelser af ved hjælp af kvantekemiske modeller, maskinlæring og kunstig intelligens på såvel super- som kvantecomputere.