title: |
Infrared spectroscopy via path integral techniques |
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contributing persons: |
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contributing corporate bodies: |
Universität Rostock[Grad-verleihende Institution] |
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38329-6 |
Universität Rostock, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät[Grad-verleihende Institution] |
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2147083-2 |
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abstract: |
Understanding the dynamics of complex molecular systems is one of the most important
and challenging issues in physics. The theoretical investigation of the (non-)linear
spectra can provide an insight to the underlying mechanisms. This thesis is dedicated
to the path integral (PI) formulation of quantum mechanics and its applicability to
infra-red spectroscopy. The promising features of that formalism lie in the absence
of any approximations. Starting from a system-bath partitioning all necessary expressions
are rigorously derived to propagate time-dependent expectation values and equilibrium
time-correlation functions within the PI framework. The resulting equations of motion
are discretized and translated into a source code that is kept generally and requires
as input only the numerical parameters as well as system and bath characteristics.
The self-implemented methodology is tested against published literature. Furthermore,
the applicability of the discrete PI formalism to simulate the quantum dynamics of
electron transfer and vibrational systems coupled to realistic solvents is investigated.
It turns out that the methodology is not apropriate for the latter, while it is perfectly
suitable for the former. The reason is traced back unambiguously to intrinsic features
of the vibrational system itself and cannot be circumvented employing nowadays computational
means.
[English] |
Das Verständnis der Dynamik komplexer molekularer Systeme ist eine der wichtigsten
und herausforderndsten Fragestellungen in der Physik. Die theoretische Untersuchung
von (nicht-)linearen Spektren kann hierbei einen Einblick in die zugrundeliegenden
Mechanismen liefern. Diese Arbeit ist der Pfadintegral(PI)-Formulierung der Quantenmechanik
gewidmet und deren Anwendbarkeit auf Infrarot-Spektroskopie. Die vielversprechende
Eigenschaft dieses Formalismus liegt in der Abwesenheit jeglicher Näherungen. Angefangen
mit einer System-Bad-Zerlegung, werden alle nötigen Ausdrücke gründlich hergeleitet
um zeitabhängige Erwartungswerte und Gleichgewichts-Zeitkorrelationsfunktionen zu
propagieren. Die resultierenden Bewegungsgleichungen werden diskretisiert und in einen
Quellcode überführt, der allgemein gehalten wird und als Eingabe nur numerische, sowie
System- und Badparameter benötigt. Die implementierte Methode wird mit veröffentlichen
Daten verglichen. Weiterhin wird die Anwendbarkeit des diskreten PI-Formalismus auf
Elektrontransfer-, sowie Vibrationssysteme, die an eine realistische Umgebung gekoppelt
sind, untersucht. Es stellt sich heraus, dass die Methode kein nutzbares Werkzeug
zur Simulation der Qunatendynamik letzterer Systeme darstellt, jedoch sehr gut für
erstere geeignet ist. Der Grund hierfür wird eindeutig auf die intrinsischen Eigenschaften
eines Vibrationssystems zurückgeführt werden und kann nicht unter Verwendung heutiger
Rechenfähigkeiten umgangen werden.
[German] |
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document type: |
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institution: |
Faculty of Mathematics and Natural Sciences |
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language: |
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subject class (DDC): |
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publication / production: |
Rostock
Rostock: Universität Rostock
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2016
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statement of responsibility: |
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identifiers: |
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access condition: |
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license/rights statement: |
all rights reserved This work may only be used under the terms of the German Copyright Law (Urheberrechtsgesetz). |
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RosDok id: |
rosdok_thesis_0000000019 |
created / modified: |
30.05.2016 / 08.08.2023
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metadata license: |
The metadata of this document was dedicated to the public domain (CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication). |