In diesem Projekt soll die Dynamik von Oxidationsreaktionen an Übergangsmetalloberflächen untersucht werden. Solche Reaktionen haben eine immense technologische Bedeutung, z.B. bei der CO Oxidation im Abgaskatalysator. Aber auch vom fundamentalen Standpunkt sind diese Reaktionen interessant, da sich allgemeine Reaktionsmechanismen an ihnen untersuchen lassen.

Als erster Schritt soll dabei die Adsorption von O2 an Pt(111) betrachtet werden. O2 adsorbiert auf Pt(111) sowohl molekular als auch dissoziativ. Dabei wird der molekulare Adsorptionszustand als ein sogenannter Vorläuferzustand ("Precursor") für die dissoziative Adsorption angesehen. Diese molekularen Adsorptionsplätze sind auch durch ab initio Gesamtenergierechnungen identifiziert worden. Aufbauend auf diesen Rechnungen möchten wir das "Einfangen" von O2 in den Precursorzustand mit Hilfe von ab initio Molekulardynamikrechnungen untersuchen. Für Oberflächentemperaturen Ts über 100 K wird die Dissoziation von O2 beobachtet. STM-Messungen haben ergeben, daß die Sauerstoffatome nach der Dissoziation im Mittel zwei Gitterkonstanten voneinander entfernt sind, wobei die Verteilung auf nicht-thermische Prozesse schließen läßt. In Molekularstrahlexperimenten ist andererseits bei Ts = 90 K selbst bei hohen kinetischen Energie von 1,1 eV so gut wie keine direkte dissoziative Adsorption beobachtet worden. Wir wollen daher auch die Frage untersuchen, ob die O2 Dissoziation auf Pt(111) ein thermischer Prozeß ist oder nicht. Anschließend an die Dynamikuntersuchungen der Adsorption und Dissoziation von O2 auf Pt(111) wollen wir uns Oxidationsreaktionen wie der CO Oxidation auf Pt(111) zuwenden.

Zum mikroskopischen Verständnis sowohl der molekularen Adsorption als auch der Dissoziation sind dabei die Energietransferprozesse zwischen Molekül und Oberfläche von entscheidender Bedeutung. Man braucht ein zuverlässiges Verfahren, um die hochdimensionale Potentialhyperlfläche, auf der diese Reaktionen stattfinden, zu berechnen. Die nötigen Gesamtenergien wollen wir dabei mit einem ab initio Tight-Binding-Verfahren bestimmen, dessen Parameter von Dichtefunktionaltheorierechnungen (DFT) abgeleitet werden. Bei diesen Rechnungen soll anfangs angenommen werden, daß sich das elektronische System immer im Grundzustand befindet, d.h. wir werden die Born-Oppenheimer-Näherung benutzen. Da bei der Sauerstoffadsorption ein starker Ladungstransfer stattfindet, wollen wir aber auch zusätzlich die Rolle von elektronisch nicht-adiabatischen Prozessen untersuchen.