Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projekt

Numerische Verfahren zur Berechnung von Multikomponentenzerlegungen für spektroskopische Anwendungen

Projektleiter: Prof. Dr. rer. nat. Klaus Neymeyr

Projektbeschreibung:
Die spektroskopische Beobachtung chemischer Reaktionsverläufe bei hoher Frequenzaufllösung und zeitlich dichter Spektrenfolge liefert große Datenmengen. Diese Messdaten enthalten die überlagerten Beiträge aller beteiligten Reinkomponenten. Faktoranalytische Methoden der Chemometrie erlauben, aus diesen Daten auf die Zahl der beteiligten Reinkomponenten, deren Spektren sowie zeitliche Konzentrationsprofile zu schließen. In der laufenden Förderperiode des Projekts werden neue mathematische Zugänge und numerische Lösungsverfahren insbesondere für die Berechnung aller möglichen Reinkomponentenzerlegungen von Mehrkomponentensystemen entwickelt und analysiert. Während die sogenannten selbstmodellierenden Faktormethoden der Chemometrie stets nur eine mögliche Reinkomponentenzerlegung vorschlagen, erlaubt ein neu entwickelter systematischer Zugang eine Berechnung der Menge zulässiger Lösungen. Im Projekt werden darauf aufbauend Verfahren zur Identifizierung der korrekten Reinkomponentenzerlegung etwa durch Ankopplung eines kinetischen Reaktionsmodells oder durch die neue Komplementaritätstheorie entwickelt. Die schnellen und stabilen numerischen Lösungsverfahren wurden in der FAC-PACK Software veröffentlicht. Die auf Methodenentwicklung abzielende Arbeit wird begleitet durch eine enge Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Katalyse e.V. in Rostock. Spektroskopisches Datenmaterial unter anderem zur übergangsmetallkatalysierten Carbonylierung wird zur Validierung der numerischen Verfahren verwendet. Dabei wurden wesentliche Fortschritte bei der Auswertung von in-situ FT-IR spektroskopischen Untersuchungen an Reaktionssystemen der homogenen Katalyse erzielt.