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Robert Sascha Treß

• In this work, an approach to calculate the excitation energies of large chromophores in complex environments is presented. The frozen density embedding (FDE) method reduces the computation time by dividing the total system into subsystems and approximating the interaction between those by a functional of their densities. Its combination with wavefunction methods, however, is limited to small or medium-sized molecules because of the steep scaling in computation time of these methods. In order to mitigate this problem a combination of FDE with pair natural orbitals (PNOs) is presented. In addition, the electron spill-out problem, where the electron density of the active subsystem is unphysically strong attracted to the environment due to the lack of Pauli repulsion, is investigated for excitation energies within the FDE method. It is shown that this problem can be avoided by including all electron pseudopotentials in the description of the environment.
• In dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Berechnung der Anregungsenergien von großen Chromophoren in komplexen Umgebungen vorgestellt. Die frozen density embedding (FDE) Methode reduziert die Rechenzeit, indem sie das Gesamtsystem in Teilsysteme unterteilt und deren Wechselwirkung durch Dichtefunktionale beschreibt. Die Kombination mit Wellenfunktionsmethoden ist jedoch auf kleine oder mittelgroße Moleküle beschränkt, da diese eine steile Skalierung der Rechenzeit aufweisen. Um dieses Problem zu entschärfen, wird eine Kombination von FDE mit pair natural orbitals (PNOs) vorgestellt. Darüber hinaus wird das electron spil-out Problem, bei dem die Elektronendichte des aktiven Teilsystems aufgrund der fehlenden Pauli-Abstoßung unphysikalisch stark von der Umgebung angezogen wird, für Anregungsenergien mit der FDE-Methode untersucht. Es wird gezeigt, dass dieses Problem durch Pseudopotentiale, welche alle Elektronen der Atome beschrieben, an der Umgebung vermieden werden kann.