Quantenmechanische Simulationen

Quantenmechanische Simulationen

Auftragsforschung auf molekularer Ebene

hat sich auf die Durchführung von Quantenchemie-basierter Forschung und Entwicklung für die chemische und pharmazeutische Industrie spezialisiert. Hierbei bestimmen wir beliebige chemische und physikalische Eigenschaften von Substanzen und Materialien und klären chemische Prozesse im Detail auf. Unseren Kunden bieten wir die Entwicklung kreativer rohstoff- und energieeffizienter Produktionsprozesse mit einzigartigen Methoden an. Hierzu wenden wir innovative Optimierungsalgorithmen an.

Leistungen

Quantenmechanische Simulationen für Forschungs- und Entwicklungsteams

Chemische Reaktionen

Analyse und Evaluierung von chemischen Reaktionen

Materialien

Analyse und Evaluierung von funktionellen Materialien

Virtuelle Screenings

Hochdurchsatz-Testung von neuen Synthesen oder Materialien

Genetische Algorithmen

Evolutionäre Optimierung von Synthesen oder Materialien

Künstliche Intelligenz

Analyse und Optimierung von Synthesen oder Materialien mittels maschinellen Lernens

Leistungen

Als unabhängiges eigentümergeführtes Unternehmen bietet CreativeQuantum seit 2008 umfangreiche Leistungen und Services an, die es dem Kunden ermöglichen von modernsten quantenchemischen Untersuchungen zu profitieren, ohne Experte in Quantenmechanik sein zu müssen und die notwendige Software- und Hardware-Infrastruktur zu besitzen.

Wir bieten ein breites Spektrum an Simulationen an, welche typische Fragestellungen aus der Optimierung von chemischen Synthesen oder funktionellen Materialien adressieren.

Unser interdisziplinäres Team aus Chemikern, Physikern und Quantenchemikern und unsere Infrastruktur stellen wir F&E Teams on-demand zur Verfügung.


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Chemische Reaktionen

Durch Reaktionsmechanismus-Analysen wird das Verständnis für die Synthese wesentlich erhöht und somit eine wissensbasierte Optimierung des Umsatzes und der Selektivität ermöglicht.

Dafür bestimmen wir die thermodynamischen Daten für alle denkbaren Einzelreaktionsschritte der chemischen Reaktionen. Aus diesen gewonnenen Daten lässt es sich aufzeigen, welche Reaktionsschritte optimiert und wie Nebenreaktionen vermieden werden können.



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Materialien und Materialeigenschaften

Wir besitzten die Fähigkeiten, eine Vielfalt an physikalischen und chemischen Materialeigenschaften zu ermitteln. Neben der Untersuchung von Einzelnmolekülen (z.B. Redox-Potentiale, HOMO-LUMO-Level, NMR-Shifts, Acidität, Stabilität uvm.) bieten wir auch die Bestimmung von makroskopischen Eigenschaften an, die auf intermolekularen Wechselwirkungen beruhen (z.B. Dichte, Schmelzpunkte, Glasübergangstemperaturen, Mischbarkeit, Quellverhalten).

Die Morphologie und die Dynamik von Materialmischungen lassen sich heutzutage ebenfalls untersuchen.



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Virtuelles Screening

Wir untersuchen systematische Veränderungen von Reaktionsbedingungen, Katalysatoren, funktionellen Materialien oder Materialmischungen und können somit erfolgversprechende neue Veränderungen identifizieren, noch bevor die kosten- und zeitintensive Synthese, Charakterisierung, Testung und instrumentelle Analytik in einem Laboratorium erfolgen muss.

Durch virtuelle High-Throughput-Screenings sind wir z.B. in der Lage hunderte von Reaktionen oder tausende Materialien in multiplen Dimensionen zu analysieren und die Interaktion zwischen verschieden Variationen im gleichen System erkennen. Oft bewirkt die Kombination von mehreren Veränderungen den gewünschten Effekt.



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Genetische Algorithmen

Ist der Variationsraum zu groß, um mittels virtuellem High-Throughput-Screening nach einer Verbesserung einer Reaktion oder eines Materials zu suchen, bieten wir die Optimierung auf Basis von genetischen Algorithmen (bzw. evolutionären Algorithmen) an. Hierbei wird ein System, wie bei der Evolution, zufällig verändert und je nach Erfolg der Veränderung wird diese neue Eigenschaft an weitere Generationen des Systems übergeben.

Mit Hilfe von Genetischen Algorithmen lassen sich Systeme, die eine Vielzahl an Variationen erlauben, per natürlicher Auslese optimieren. Innerhalb von wenigen Generationen ist dann das Erreichen eines globalen Optimums für die ausgewählten Variationsparameter adressierbar.



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Künstliche Intelligenz

Durch die signifikante Zunahme an verfügbaren Daten, kann die Auswertung von Messdaten und die Identifikation einer Korrelation mit den Reaktions- oder Materialeigenschaften für den Menschen zu komplex werden, um in einem überschaubaren Zeitraum zu reproduzierbaren und objektiven Beurteilungen zu kommen.

Mit Hilfe unserer selbst entwickelten künstlichen „chemischen Intelligenz“ können wir große Datenmengen analysieren und Voraussagen über neue Systemveränderungen innerhalb von Sekunden treffen.



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