Leden van de CEST-groep publiceerden een recent artikel waarin ze een nieuwe methode introduceerden om CD-spectra in de open source GPAW-code te berekenen. De publicatie laat zien dat de geïmplementeerde aanpak efficiënter is dan de veelgebruikte lineaire-responsmethode en gemakkelijk CD-spectra van nanoschaalsystemen kan berekenen, zoals hybride zilverclusters samengesteld uit meer dan 1000 atomen.

Het opnemen van CD-spectra is een zeer krachtige methode om de chirale optische eigenschappen te bestuderen en kleine structuurveranderingen in chirale moleculen te detecteren, DNA, eiwitten en nanoclusters, om er een paar te noemen. Echter, de computationele kosten van de veelgebruikte lineaire responstijdafhankelijke dichtheidsfunctionaaltheorie (TDDFT) -methodologie nemen drastisch toe met de systeemgrootte die wordt geobserveerd, en kan doorgaans alleen worden toegepast op kleine systemen. Om deze uitdaging te overwinnen, onderzoekers Esko Makkonen, Tuomas Rossi, Patrick Rinke en Xi Chen werkten samen met medewerkers uit Jyväskylä, Spanje en Colombia implementeren een efficiëntere aanpak op basis van realtime TDDFT om CD-spectra te berekenen. De gepubliceerde code biedt zowel lineaire combinaties van atomaire orbitalen (LCAO) als rastermodi. De LCAO-modus is gunstig voor grote systemen, terwijl de rastermodus geschikt is voor kleine moleculen en benchmarkdoeleinden, waardoor deze nieuwe methode extreem veelzijdig is.

De auteurs hebben deze nieuwe implementatie op verschillende systemen getest. In alle testgevallen de berekeningen laten een hoge efficiëntie zien en komen goed overeen met experimentele resultaten en referentieberekeningen. Gedreven door dit aanvankelijke succes, de groep is nu klaar om nog veel meer chirale nanoclusters te bestuderen. Het doel van dit werk is om de oorsprong van chirale optische eigenschappen in nanoclusters te ontdekken, en ontwerp metalen clusters die bruikbaar zijn als chirale sensoren.

Dit artikel is gepubliceerd in The Tijdschrift voor Chemische Fysica .